失调三反消像散光学系统像差特性

庞志海; 樊学武; 陈钦芳; 马臻

失调三反消像散光学系统像差特性

1.
中国科学院西安光学精密机械研究所空间光学研究室,陕西西安710119;
2.
中国科学院大学,北京100049

基金项目:

国家“863”计划（Y112G81800）;青年科学与基金（Y111B6150Z）

详细信息

作者简介:
庞志海（1985- ），男，博士生，主要从事光学系统检测与装调等方面的研究。Email：uestc_pzh@126.com；樊学武（1972- ），男，博士，主要从事光学系统设计、光学检测装调等方面的研究。

庞志海（1985- ），男，博士生，主要从事光学系统检测与装调等方面的研究。Email：uestc_pzh@126.com；樊学武（1972- ），男，博士，主要从事光学系统设计、光学检测装调等方面的研究。

中图分类号: TH74;TP391.7

Misalignment induced aberration characteristic of TMA optical system

1.
Space Optics Laboratory,Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics,Chinese Academy of Sciences,Xi'an 710119,China;
2.
University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China

摘要: 文中以矢量波像差理论为基础，对TMA 光学系统的失调像像差特性进行分析，通过分析发现失调TMA 系统的初级球差在全视场内为常量，彗差在全视场内的方向与量值均为常量，由失调引入的像散表现为失对称性、像散值与视场成线性，其零点位于中心视场。在校正失调产生彗差时，TMA 系统像散零点位于轴上视场，像差接近于零，而边缘视场的像散依然较大，因此在TMA 系统的装调过程中，需要测量多个视场的波像差。在同样情况下若轴上视场测量到像散，则是由于主镜的面形误差导致而非系统失调引起。利用CODE V对失调TMA系统的失调像差分布进行仿真，结果表明，利用矢量波像差理论可以对失调TMA系统的像差进行定性分析，以提高TMA 系统的装调效率。
- 矢量波像差 /
- 光学装调 /
- 失调量 /
- 像差 /
- 三反消像散光学系统
Abstract: Based on the vector wavefront aber ration theory, the misalignment induced aberration's characteristic of TMA optical system was analyses in this paper. It is shown that a misaligned TMA has three residual 3rd aberrations. The 3rd order spherical aberration that is constant over the field and the 3rd order coma is a constant in magnitude and orientation over the field. Moreover, the 3rd order astigmatism is field-asymmetric in orientation and increases linearly with the field, and the location zero for the field-asymmetric, field linear astigmatism always reside at the center of the field of view. It has been demonstrated that a TMA under assembly is only measured to have perfect performance on-axis which is not aligned in any significant way, so the measurements of multiple field points for the TMA are required in the process of alignment. Under condition of remove axial coma, if astigmatism is measured on-axis, which is caused by the primary mirror astigmatic figure error but not the misalignment.
- vector wavefront aberration /
- optical assembly /
- misalignment /
- aberration /
- three-mirror anastigmatic

[1]
[2]	Zhang Liang, An Yuan, Jin Guang. Optical design of the uncoaxial three mirror system with wide field of view and long focal length[J]. Infrared and Laser Engineering, 2007, 36(2): 278-280. (in Chinese) 张亮, 安源, 金光. 大视场、长焦距离轴三反射镜光学系统的设计[J]. 红外与激光工程, 2007, 36(2): 278-280.
[3]	Song Yanfeng, Shao Xiaopeng, Xu Jun. Off-axis three-mirror reflective optical system[J]. Infrared and Laser Engineering, 2008, 37(4): 706-709. (in Chinese) 宋岩峰, 邵晓鹏, 徐军. 离轴三反射镜光学系统研究[J]. 红外与激光工程, 2008, 37(4): 706-709.
[4]
[5]	Li Huan, Xiang Yang. Optical design of off-axis three-mirror telescope systems of imaging spectrometers [J]. Infrared and Laser Engineering, 2009, 38(3): 500-504. (in Chinese) 李欢, 向阳. 成像光谱仪离轴三反望远系统的光学设计[J]. 红外与激光工程, 2009, 38(3): 500-504.
[6]
[7]	Liu Jianfeng, Long Funian, Zhang Wei. Study on computer-aided alignment method[C]//SPIE, 2005, 5638: 674-681.
[8]
[9]
[10]	Kim Yunjong, Yang Hosoon, Kim Sugwhan, et al. Alignment of off-axis optical system with multi mirrors using derivative of zernike polynomial coefficient [C]//SPIE, 2009, 7433: 74330C1-74330C8.
[11]
[12]	Zhang Bin, Hang Changyuan. Study on optimization of computer-aided alignment of a three-mirror off-axis aspherical optical system[J]. Acta Optica Sinica, 2001, 21(1): 54-58. (in Chinese) 张斌,韩昌元. 离轴非球面三反射镜光学系统装调中计算机优化方法的研究[J]. 光学学报, 2001, 21(1): 54-58.
[13]
[14]	Thompson K P. Description of the third-order optical aberrations of near-circular pupil optical systems without symmetry [J]. Opt Soc Am A, 2005, 22(7): 1389-1401.
[15]	Rogers J R. Techniques and tools for obtaining symmetrical performance from tilted-component systems [J]. Opt Eng, 2000, 39(7): 1776-1787.
[16]
[17]
[18]	Shark R V, Thompson K P. Influence of alignment error of a telescope system on its aberration field [C]//SPIE, 1980, 251: 146-153.
[19]
[20]	Schmid T, Thompson K P, Rolland J P. Alignment induced aberration fields of next generation telescopes [C]//SPIE, 2008, 7068: 70680E1-70680E7.
[21]
[22]	Schmid T, Thompson K P, Rolland J P. Misalignment-induced nodal aberration fields in two-mirror astronomical telescopes[J]. Appl Opt, 2010, 9(16): D131-D144.
[23]
[24]	Schmid T, Thompson K P, Rolland J P. A unique astigmatic nodal property in misaligned Ritchey-Chrtien telescopes with misalignment coma removed [J]. Opt Express, 2010, 18(5): 5282-5288.
[25]	Schmid T, Rolland J P, Rakich A, et al. Separation of the effects of astigmatic figure error from misalignments using Nodal Aberration theory(NAT)[J]. Opt Express, 2010, 18(16): 17433-17477.

[1]	刘俊杰, 齐岳, 盛泉, 王思佳, 王盟, 徐德刚, 史伟, 姚建铨. 分布式猫眼腔免调试激光器发射端视场的优化 . 红外与激光工程, 2022, 51(3): 20211108-1-20211108-6. doi: 10.3788/IRLA20211108
[2]	姚靖, 余志鹏, 高玉峰, 叶世蔚, 郑炜, 赖溥祥. 大视场双光子显微成像系统研究进展（特邀） . 红外与激光工程, 2022, 51(11): 20220550-1-20220550-11. doi: 10.3788/IRLA20220550
[3]	刘智颖, 吕知洋, 高柳絮. 红外显微光学系统的小像差互补设计方法 . 红外与激光工程, 2021, 50(2): 20200153-1-20200153-7. doi: 10.3788/IRLA20200153
[4]	徐大维, 韩星, 张晨钟, 董冰, 穆郁, 冀鹏州. 激光半主动光学系统设计与可视化检测 . 红外与激光工程, 2021, 50(10): 20210265-1-20210265-7. doi: 10.3788/IRLA20210265
[5]	雍佳伟, 郭友明, 饶长辉. 基于像差共轭组合模型的自适应光学系统控制方法 . 红外与激光工程, 2020, 49(9): 20190534-1-20190534-9. doi: 10.3788/IRLA20190534
[6]	孙永雪, 夏振涛, 韩海波, 陈丽, 刘瑞芳, 陈刚义, 王珂. 大型太阳模拟器准直镜装调及辐照特性测试 . 红外与激光工程, 2019, 48(4): 417006-0417006(5). doi: 10.3788/IRLA201948.0417006
[7]	阴刚华, 栗孟娟, 李凌, 金忠瑞, 王兆明, 王向东. 低温真空环境光学系统波像差测试方法 . 红外与激光工程, 2018, 47(7): 717004-0717004(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0717004
[8]	谭迪, 张新, 伍雁雄, 刘涛. 光学像差对星点质心定位误差的影响分析 . 红外与激光工程, 2017, 46(2): 217004-0217004(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0217004
[9]	袁伟, 樊荣伟, 于欣, 陈德应. 双静电四极透镜点聚焦特性分析与仿真 . 红外与激光工程, 2016, 45(6): 618001-0618001(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0618001
[10]	徐春梅, 刘秉琦, 黄富瑜, 张雏, 沈洪斌, 李莉. 基于像差特性分析的光学系统横向失调校正方法 . 红外与激光工程, 2016, 45(6): 618005-0618005(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0618005
[11]	庞志海, 樊学武, 任国瑞, 丁蛟腾, 许亮, 凤良杰. 离轴反射光学系统像差特性研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(6): 618002-0618002(5). doi: 10.3788/IRLA201645.0618002
[12]	李远洋, 刘立生, 王挺峰, 邵俊峰, 郭劲. 应用Collins公式和像差的Zernike展开分析激光光束在实际光学系统传输特性 . 红外与激光工程, 2015, 44(3): 857-862.
[13]	徐春梅, 刘秉琦, 黄富瑜, 沈洪斌, 张雏. 考虑像差影响的透射式光学系统失调校正方法 . 红外与激光工程, 2015, 44(10): 3020-3024.
[14]	孙权社, 赵发财, 陈坤峰, 韩忠. 空间激光通信系统离轴天线设计研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(8): 2501-2505.
[15]	孙雯, 胡建军, 赵知诚, 陈新华, 韩琳, 沈为民. 新型两镜折反式平场消像散望远物镜光学设计 . 红外与激光工程, 2015, 44(12): 3667-3672.
[16]	马鑫雪, 王建立, 王斌. 利用相位恢复波前传感技术检测球面镜面形 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3428-3433.
[17]	邹刚毅, 樊学武, 庞志海, 凤良杰, 任国瑞. 矢量波像差理论在无遮拦三反光学系统设计中的应用 . 红外与激光工程, 2014, 43(2): 569-573.
[18]	庞志海, 樊学武, 马臻, 陈钦芳, 邹刚毅. 失调卡塞格林光学系统像差特性的研究 . 红外与激光工程, 2014, 43(1): 195-200.
[19]	秦华, 王立刚, 张静华, 类成新, 韩克祯. 用粒子群算法设计的5镜系统与ZEBASE中5镜系统比较 . 红外与激光工程, 2013, 42(10): 2724-2731.
[20]	史广维, 张新, 张建萍, 何锋赟, 王灵杰. 几种失调反射光学系统的波像差特性 . 红外与激光工程, 2012, 41(1): 160-166.

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Misalignment induced aberration characteristic of TMA optical system

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失调三反消像散光学系统像差特性

1. 中国科学院西安光学精密机械研究所空间光学研究室,陕西西安710119;

2. 中国科学院大学,北京100049

English Abstract

Misalignment induced aberration characteristic of TMA optical system

1. Space Optics Laboratory,Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics,Chinese Academy of Sciences,Xi'an 710119,China;

2. University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China

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失调三反消像散光学系统像差特性

1. 中国科学院西安光学精密机械研究所 空间光学研究室,陕西西安710119; 2. 中国科学院大学,北京100049

English Abstract

Misalignment induced aberration characteristic of TMA optical system

1. Space Optics Laboratory,Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics,Chinese Academy of Sciences,Xi'an 710119,China; 2. University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China

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1. 中国科学院西安光学精密机械研究所空间光学研究室,陕西西安710119;

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1. Space Optics Laboratory,Xi'an Institute of Optics and Precision Mechanics,Chinese Academy of Sciences,Xi'an 710119,China;

2. University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China