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题名折/衍混合光学系统在纳型星敏感器中的应用
被引量：1
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作者
邓骞
张国玉
孟遥
孙高飞
杜宗育
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机构
长春理工大学光电工程学院
光电测控与光电信息传输技术教育部重点实验室
吉林省光电测控仪器工程技术研究中心
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出处
《光子学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2024年第6期251-263,共13页
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基金
吉林省科技发展计划(No.20220201094GX)
吉林省教育厅科学技术研究项目(No.JJKH20220754KJ)。
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文摘
微纳卫星是一种新兴的微小卫星,与之适配的纳型星敏感器的光学系统应在小型化的同时实现大相对孔径、高成像质量。针对这一需求,由星敏感器的系统设计精度和探测星等分配了光学系统设计参数及指标,设计了一种全视场17°、焦距25 mm、相对孔径1∶1.086、光学系统总长36.4 mm的七片式折衍混合结构的星敏感器光学系统。根据衍射元件的负色散特性,用折衍混合透镜代替常规材料正负透镜组合的方式减少了镜片数量,缩短了光学系统长度,并提高了光学系统的成像质量,使点扩散函数趋于正态分布,有利于质心提取精度的提高。所设计的光学系统在3×3像元内的能量集中度超过90%;最大畸变仅0.013%;全视场垂轴色差小于0.6μm。通过标量衍射理论计算衍射元件在520~780 nm内衍射效率可以达80%以上,通过杂散光分析软件ASAP对系统进行了视场内鬼像分析,系统在多级衍射时探测目标成像光斑路径下的光通量与最亮鬼像光斑路径下的光通量之比大于3.17×10^(4),验证了在极限星等为6.5时满足信噪比大于8.1的结论。最后对所设计的系统进行了公差分析,结果表明加工后该光学系统可满足微纳卫星对星敏感器的使用要求。
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关键词
纳型星敏感器
光学设计
折衍混合光学系统
大相对孔径
衍射面
鬼像
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Keywords
Nano star sensor
Optical design
Refraction diffraction hybrid optical system
Large relative aperture
Diffraction surface
Ghost image
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分类号
O439
[机械工程—光学工程]
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题名大视场纳型星敏光学系统公差灵敏度研究
被引量：3
- 2
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作者
张坤
钟兴(指导)
孟遥
刘江
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机构
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
中国科学院大学
长光卫星技术有限公司
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出处
《光子学报》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2019年第5期71-82,共12页
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基金
国家自然科学基金青年基金(No.61505203)
中科院青促会专项基金~~
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文摘
通过分析光学系统结构参数变化对像差的影响,提出通过优化各光学表面的曲率进行光焦度合理分配来减小各表面产生的初级像差,从而实现降低各加工装调公差灵敏度的方法.利用该方法优化了一个小像差相互补偿的焦距为25mm,全视场角为26°,入瞳孔径为18mm,光谱范围为500~800nm的大视场纳型星敏感器光学系统,系统全长40mm,光学系统成像质量满足指标要求.与所设计的大像差相互补偿光学系统进行了公差灵敏度对比分析,结果表明:光焦度合理分配后的光学系统,第5片透镜的厚度公差对均方根弥散斑半径的影响从3.75μm降低到0.17μm;第5和第6元件间隔公差对均方根弥散斑半径的影响也分别从4.36μm和4.74μm降低到0.25μm和0.18μm.蒙特卡罗分析表明,均方根弥散斑半径小于7.59μm的概率从23%增加到了80%.实验测试结果表明,星敏感器在全视场范围内,能量集中度在Φ17μm范围内优于80%,满足星敏感器的指标要求.
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关键词
纳型星敏感器
公差灵敏度
光焦度分配
曲率
小像差相互补偿
大视场
公差分析
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Keywords
Nano-star sensor
Tolerance sensitivity
Focal power distribution
Curvature
Small aberration compensation
Large field of view
Tolerance analysis
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分类号
TH74
[机械工程—光学工程]
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