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红外3.2~4.5μm波段折射/衍射光学系统的减热差设计 被引量:27
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作者 孙强 王肇圻 +2 位作者 李凤友 曹召良 卢振武 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 2002年第2期121-125,共5页
研究了折射 /衍射光学元件的温度效应及红外系统的设计理论及具体实例 ,给出了在红外 3.2~4 .5 μm波段 ,5°视场范围 ,冷光栏效率 10 0 % ,在 - 4 0~ 80℃温度变化范围情况下的红外混合减热差系统的设计结果。结果表明 ,使用折... 研究了折射 /衍射光学元件的温度效应及红外系统的设计理论及具体实例 ,给出了在红外 3.2~4 .5 μm波段 ,5°视场范围 ,冷光栏效率 10 0 % ,在 - 4 0~ 80℃温度变化范围情况下的红外混合减热差系统的设计结果。结果表明 ,使用折射 /衍射光学系统的减热差设计方案 ,可令相应的传统光学系统减少一片元件 ,并且节省了昂贵的硒化锌红外材料。不仅能在较大视场内得到接近衍射极限的成像质量 ,较宽的温度工作范围 ,而且结构简单 ,体积小 ,重量轻。 展开更多
关键词 红外光学系统 二元光学 减热差系统 光学仪器 减热差设计
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偏心和倾斜光学系统的像差特性 被引量:35
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作者 杨新军 王肇圻 +1 位作者 母国光 傅汝廉 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第11期1658-1662,共5页
运用一种新的分析偏心和倾斜光学系统初级像差特性的方法—矢量像差理论,分析了具有较大交叉倾斜角的平行平板光学系统和具有较大倾斜角的光楔光学系统的像差特性.通过ZEMAX光学设计软件像差分析功能中的垂轴像差曲线、场曲曲线和点列... 运用一种新的分析偏心和倾斜光学系统初级像差特性的方法—矢量像差理论,分析了具有较大交叉倾斜角的平行平板光学系统和具有较大倾斜角的光楔光学系统的像差特性.通过ZEMAX光学设计软件像差分析功能中的垂轴像差曲线、场曲曲线和点列图加以比较,两者非常吻合,证明该理论可以对具有较大倾斜元件的非共轴光学系统设计起指导作用. 展开更多
关键词 偏心和倾斜光学系统 像差分析 矢量像差理论
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红外折射/衍射超常温光学系统 被引量:27
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作者 孙强 刘宏波 +3 位作者 王肇圻 张惠娟 王吉增 卢振武 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第4期466-469,共4页
设计了折射 /衍射混合减热差红外光学系统 ,仅使用硅和锗两种材料 设计结果表明 ,此系统具有良好的减热差和校色差作用 ,在 - 80~ 2 0 0℃温度范围内不仅得到接近衍射极限的成像质量 ,而且结构简单 ,体积小 。
关键词 折射/衍射混合减热差红外光学系统 设计 衍射光学元件 校色差 红外折射/衍射超常温光学系统
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光学旋涡与轨道角动量光通信 被引量:13
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作者 袁小聪 贾平 +5 位作者 雷霆 张萌 闵长俊 李玉茹 李朝晖 牛憨笨 《深圳大学学报(理工版)》 EI CAS 北大核心 2014年第4期331-346,共16页
光学旋涡(optical vortices,OV)光束包含螺旋型相位因子,具有全新的自由度——轨道角动量(orbital angular momentum,OAM).OAM本征值为l,且理论上拓扑荷l可取任意整数,这为光学旋涡在光通信系统中的各种应用提供基础.目前有很多方法... 光学旋涡(optical vortices,OV)光束包含螺旋型相位因子,具有全新的自由度——轨道角动量(orbital angular momentum,OAM).OAM本征值为l,且理论上拓扑荷l可取任意整数,这为光学旋涡在光通信系统中的各种应用提供基础.目前有很多方法可用于光学旋涡的产生与检测,而光学旋涡在光通信系统中的应用也正是基于这些方法.OAM在自由空间光通信系统中的应用机制可分为OAM键控(OAM状态作为调制方式)和OAM复用(OAM光束作为复用信道).针对这两种机制已展开大量的理论研究和实验探索,认为光学旋涡可为丰富自由空间光通信系统的调制方式和增加传输容量提供潜在的解决方案.光学旋涡光束的OAM和角向位置的不确定性关系也为之带来了与生俱来的安全优势.光学旋涡的独有特性为光通信系统的性能改善提供了巨大潜力. 展开更多
关键词 光通信技术 光学旋涡 轨道角动量 自由空间光通信 复用 调制 不确定原理 通信容量 误码率
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大孔径大视场轻小型星敏感器光学系统 被引量:28
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作者 杨皓明 王灵杰 +2 位作者 翁志成 冯秀恒 方志良 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期151-154,共4页
提出了一个大相对孔径、大视场轻小型CCD星敏感器光学系统设计方案,该星敏感器焦距为22.5 mm,F数为1.2,谱段范围470-750 nm,视场角25°。采用双高斯基本型后加一片近乎等晕的正透镜,获得了较大的相对孔径,同时选择高折射率玻璃材料... 提出了一个大相对孔径、大视场轻小型CCD星敏感器光学系统设计方案,该星敏感器焦距为22.5 mm,F数为1.2,谱段范围470-750 nm,视场角25°。采用双高斯基本型后加一片近乎等晕的正透镜,获得了较大的相对孔径,同时选择高折射率玻璃材料增大视场并降低轴上及轴外光束入射角,高折射率玻璃材料亦能降低高级像差且使系统总长缩短。像质分析表明,此设计方案能够满足使用要求,光学系统总长仅为46.51 mm,满足实际工程轻量化需求。 展开更多
关键词 星敏感器 折射 光学设计
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基于最佳记录距离的三维集成成像光学获取技术 被引量:13
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作者 焦小雪 赵星 +2 位作者 杨勇 方志良 袁小聪 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第11期2805-2811,共7页
针对三维集成成像与显示技术中光学阵列式物体三维信息获取的要求,提出了一种确定最佳记录距离的新方法来减少相邻成像单元间的干扰和三维再现过程中的串扰现象。通过分析大小不同的物体在不同记录距离处的物点成像率和像点利用率,确定... 针对三维集成成像与显示技术中光学阵列式物体三维信息获取的要求,提出了一种确定最佳记录距离的新方法来减少相邻成像单元间的干扰和三维再现过程中的串扰现象。通过分析大小不同的物体在不同记录距离处的物点成像率和像点利用率,确定了合理的记录距离。分析结果表明,对于特定的集成成像系统,该新方法确定的最佳记录距离处的物点成像率和像点利用率的乘积比传统方法均有较大提高,最大可以提高34倍。另外,通过光学实验实现了完整且细节丰富的三维图像再现,进一步验证了这一方法的正确性。该方法同时适用于透镜阵列和照相机阵列的三维信息获取。 展开更多
关键词 三维成像 三维显示 集成成像 记录距离
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光学相干层析系统噪音分析(Ⅰ)——理论与计算 被引量:18
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作者 朱晓农 毛幼馨 +2 位作者 梁艳梅 贾亚青 母国光 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期452-456,共5页
为了提高光学相干层析系统的性能,本文主要从理论上分析研究光学相干层析系统噪音和灵敏度的相关计算原理.比较了无杂散光的理想情况与非理想情况下,平衡探测与非平衡探测光学相干层析系统的噪音特性,并给出了相应计算公式,为设计和研... 为了提高光学相干层析系统的性能,本文主要从理论上分析研究光学相干层析系统噪音和灵敏度的相关计算原理.比较了无杂散光的理想情况与非理想情况下,平衡探测与非平衡探测光学相干层析系统的噪音特性,并给出了相应计算公式,为设计和研制光学相干层析系统提供一个较为系统的理论分析依据. 展开更多
关键词 光学相干层析术(OCT) 噪音分析 灵敏度 信噪比
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光学相干层析系统噪音分析(Ⅱ)——时域OCT和频域OCT 被引量:12
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作者 朱晓农 毛幼馨 +2 位作者 梁艳梅 贾亚青 母国光 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第3期457-461,共5页
本文作为前文《光学相干层析系统噪音分析(I)》的后续,对时域OCT和频域OCT的噪音和灵敏度进行了详细的分析和计算,证明与时域OCT系统不同,频域OCT系统的信噪比与光源带宽和纵向扫描深度无关,频域OCT系统可以在高速率图像采集的情况下仍... 本文作为前文《光学相干层析系统噪音分析(I)》的后续,对时域OCT和频域OCT的噪音和灵敏度进行了详细的分析和计算,证明与时域OCT系统不同,频域OCT系统的信噪比与光源带宽和纵向扫描深度无关,频域OCT系统可以在高速率图像采集的情况下仍然保持探测系统的大动态范围. 展开更多
关键词 时域OCT 频域OCT 噪音分析 灵敏度 信噪比
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紧凑型8~12 μm波段折/衍混合双位置两档变焦光学系统设计 被引量:20
9
作者 韩莹 王肇圻 +1 位作者 吴环宝 赵顺龙 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期886-889,共4页
设计了工作于8~12 μm波段的折/衍混合双位置两档变焦光学系统.该系统变焦过程中相对孔径保持不变,F/#为1.7,系统变倍比为3.75∶1.大视场角为19.2°,有效焦距33 mm,用于在大范围内搜索目标;小视场角为5.1°,有效焦距125 mm,用... 设计了工作于8~12 μm波段的折/衍混合双位置两档变焦光学系统.该系统变焦过程中相对孔径保持不变,F/#为1.7,系统变倍比为3.75∶1.大视场角为19.2°,有效焦距33 mm,用于在大范围内搜索目标;小视场角为5.1°,有效焦距125 mm,用于对目标进行具体分析.系统采用锗和硒化锌两种材料,为四片镜结构,仅通过两片透镜的轴向移动便可完成两个视场的切换.系统中引入二元面和高次非球面,使系统结构简化,并极大地提高了成像质量.该系统适用于像元尺寸20μm的非致冷式面阵探测器,可广泛应用于军事扫描成像和红外前视系统中. 展开更多
关键词 双位置两档变焦 折/衍混合 前视红外系统
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非球面和梯度折射率在眼光学成象中的作用 被引量:18
10
作者 赵秋玲 王肇圻 张春书 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第11期1409-1412,共4页
在Gullstrand LeGrand眼模型的基础上 ,构造不同的眼光学模型 ,分别研究了角膜非球面、晶状体非球面和昌状体折射率在眼光学成象中的作用 通过比较各模型系统的Zernike标准多项式系数 ,分析了非球面和梯度折射率对眼光光系统各象差的影响
关键词 非球面 梯度折射率 眼模型 眼光学系统 眼光学成像
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空间双波段成像光谱仪红外光学系统的设计 被引量:21
11
作者 杨新军 王肇圻 +1 位作者 孙强 卢振武 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期50-54,共5页
分析了空间双波段成像光谱仪光学系统的光学特性 ,提出利用光学材料间焦距位移系数的互补性 ,实现光学系统消热差、消色差设计方法 ,建立了一组既消热差又消色差的方程组 给出了利用这种方法设计的视场角 10° ,焦距 10 0mm ,F数为... 分析了空间双波段成像光谱仪光学系统的光学特性 ,提出利用光学材料间焦距位移系数的互补性 ,实现光学系统消热差、消色差设计方法 ,建立了一组既消热差又消色差的方程组 给出了利用这种方法设计的视场角 10° ,焦距 10 0mm ,F数为 1.98,温度范围在 - 2 0℃~ 70℃ ,工作波长为 3~ 5 μm和 8~ 11μm具有 10 0 %冷光栏效应的双波段消热差、消色差光学系统 ,分析了系统各波段传递函数。 展开更多
关键词 空间光学 红外光学系统 双波段 消热差 光学设计
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介电限域效应对SnO_2纳米微粒光学特性的影响 被引量:9
12
作者 余保龙 吴晓春 +3 位作者 邹炳锁 张桂兰 汤国庆 陈文驹 《物理化学学报》 SCIE CAS CSCD 北大核心 1994年第2期103-106,共4页
It is found that the SnO2 nanometer particle modified by chemical methods on its surface with a layer of steric acid molecules has a significant red shift of optical absorption band edge and clear photoluminescence at... It is found that the SnO2 nanometer particle modified by chemical methods on its surface with a layer of steric acid molecules has a significant red shift of optical absorption band edge and clear photoluminescence at room temperature, which is in contrast with that of bulk SnO2 and naked SnO2 nanometer particles. It is concluded that these results are related to the dielectric confinement effects on the SnO2 nanometer particles surfaces. 展开更多
关键词 介电限域效应 纳米微粒 氧化锡
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基于面形斜率的光学自由曲面表征 被引量:9
13
作者 赵星 郑义 +3 位作者 张赞 张娟 王灵杰 伍雁雄 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第7期1957-1964,共8页
对光学自由曲面设计的关键问题——光学自由曲面的表征模型进行了研究。在传统高斯径向基模型的基础上,通过改善基函数的分布特性以及基于面形斜率调整基函数的形状因子,建立了基于面形斜率的高斯径向基表征模型。利用建立的模型、传统... 对光学自由曲面设计的关键问题——光学自由曲面的表征模型进行了研究。在传统高斯径向基模型的基础上,通过改善基函数的分布特性以及基于面形斜率调整基函数的形状因子,建立了基于面形斜率的高斯径向基表征模型。利用建立的模型、传统径向基模型和Zernike多项式模型拟合了不同类型的自由曲面,并进行了分析比较。结果证实了文中提出的模型较传统径向基模型的面形拟合精度提高了1~2个数量级,具有较强的面形表征能力。应用该模型进行了离轴三反系统的设计,结果显示设计的三反系统的全视场平均调制传递函数(MTF)达到80%以上。与传统面形表征模型相比,该模型的应用提高了系统的像差平衡能力,改善了系统的成像质量。综合分析表明,该模型适用于表征具有显著非对称性的、面形矢高带有显著局域性变化的自由曲面,有望应用于具有大离轴量和大视场的光学系统设计中。 展开更多
关键词 光学自由曲面 面形拟合 面形斜率 高斯径向基 ZERNIKE多项式
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应用于双色探测器的谐衍射/折射光学系统 被引量:15
14
作者 孙强 王肇圻 +3 位作者 刘宏波 王吉增 曹召良 卢振武 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2003年第3期317-321,共5页
根据红外辐射的窗口特性以及谐衍射透镜的特点,将谐衍射透镜成功地引入红外双色探测器系统的设计中,使系统在两个波段内同时较好地完成了系统轴向像差的校正,波前差都小于1/4波长,"成像质量"接近衍射极限。结果表明,谐衍射透... 根据红外辐射的窗口特性以及谐衍射透镜的特点,将谐衍射透镜成功地引入红外双色探测器系统的设计中,使系统在两个波段内同时较好地完成了系统轴向像差的校正,波前差都小于1/4波长,"成像质量"接近衍射极限。结果表明,谐衍射透镜的光谱特性介于折射透镜与衍射透镜之间,降低了对工艺水平的要求,使系统结构紧凑、片数少、透射比高,具有良好的消像差特性,为红外光学系统设计提供了一种全新的器件。 展开更多
关键词 红外 双色 谐衍射 光学设计
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超紧凑型红外折反式光学系统设计 被引量:14
15
作者 王灵杰 张新 +1 位作者 杨皓明 张建萍 《应用光学》 CAS CSCD 2007年第3期288-291,共4页
提出一种超紧凑型折反式红外光学系统设计方法,即系统的主、次镜均采用金属镜,后组采用红外透射材料,实现了总长/焦距比为0.55。在设计中重点分析系统的温度效应,并采取针对性设计,以达到准无热化设计的目的。同时对系统进行杂光分析,... 提出一种超紧凑型折反式红外光学系统设计方法,即系统的主、次镜均采用金属镜,后组采用红外透射材料,实现了总长/焦距比为0.55。在设计中重点分析系统的温度效应,并采取针对性设计,以达到准无热化设计的目的。同时对系统进行杂光分析,给出杂光抑制方案,并使用杂光分析软件对系统进行分析。结果表明:系统像面杂散辐射在0.5%以内,光学材料与结构材料的热胀系数配合得当,系统的热效应很好。 展开更多
关键词 折反式红外系统 光学设计 准无热化设计
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基于二元光学的红外成像光谱仪离轴系统设计 被引量:11
16
作者 杨新军 王肇圻 +1 位作者 孙强 母国光 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第4期573-576,共4页
对Lyons采用二元光学元件的红外成像光谱仪的设计理论进行了分析,为消除其二元光学元件作为透射式成像元件导致的焦距随波长的变化而变化的缺陷 提出将离轴三反射镜系统与具有二元光学透镜的变焦距系统相结合的新技术方案,并从军事目标... 对Lyons采用二元光学元件的红外成像光谱仪的设计理论进行了分析,为消除其二元光学元件作为透射式成像元件导致的焦距随波长的变化而变化的缺陷 提出将离轴三反射镜系统与具有二元光学透镜的变焦距系统相结合的新技术方案,并从军事目标的红外热探测的基本要求出发,给出了具体的设计实例 设计结果表明,系统具有设计精巧、结构简单、光能接收率高、消像差特性好。 展开更多
关键词 成像光谱仪 二元光学 变焦光学系统
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利用液晶光阀实现道路光学图象的实时边界提取 被引量:7
17
作者 王滨 余飞鸿 +1 位作者 郭茂田 杨建文 《光子学报》 EI CAS CSCD 1999年第3期276-279,共4页
本文利用45°水平定向扭曲向列相液晶光阀的非线性输入输出特性,实验研究了道路光学图象的实时边界提取,效果很好.与数字边界提取相比,光阀边界提取的最大优势在于,处理与图象大小无关,时间少于15ms(即光阀的响应时间... 本文利用45°水平定向扭曲向列相液晶光阀的非线性输入输出特性,实验研究了道路光学图象的实时边界提取,效果很好.与数字边界提取相比,光阀边界提取的最大优势在于,处理与图象大小无关,时间少于15ms(即光阀的响应时间),可以达到实时操作。 展开更多
关键词 液晶光阀 实时边界提取 道路 汽车 光学图象
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折/衍混合透视型头盔显示器光学系统设计 被引量:11
18
作者 杨新军 王肇圻 +1 位作者 孙强 卢振武 《光电工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第1期9-12,8,共5页
为满足头盔显示器(HMD)对大视场、高像质和彩色显示的要求,提出了改进型 HMD 光学系统。该系统以彩色 LCD 为图像源实现彩色显示;以折/衍混合单透镜代替双胶合,利用其负色散和波面任意整形特性消除系统色差及改善波前像差。图像源发出... 为满足头盔显示器(HMD)对大视场、高像质和彩色显示的要求,提出了改进型 HMD 光学系统。该系统以彩色 LCD 为图像源实现彩色显示;以折/衍混合单透镜代替双胶合,利用其负色散和波面任意整形特性消除系统色差及改善波前像差。图像源发出的光束在分束器附近成中间像,可增大系统视场;出瞳在中继光学组元中间成像,可减小系统口径,增大出瞳直径;球面耦合器将分束器反射过来的光束准直后投射到人眼,能消除人眼反复观察不同焦距的视频图像和外界图像所造成的疲劳。该系统垂轴色差小于 42μm,视场扩大为 40°(水平)×30°(垂直),分辨力接近人眼的最小分辨能力;口径小于 46mm,重量比现有 HMD 光学系统下降 47%。 展开更多
关键词 头盔显示器 衍射光学元件 光学系统设计
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基于人眼光学质量的球差和离焦补偿关系研究 被引量:7
19
作者 方利华 何兴道 李淑静 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期110-115,共6页
基于人眼光学质量客观评估方法,通过实测的屈光手术前后人眼波前像差数据,研究和分析了球差与离焦的补偿关系。结果表明,对于屈光手术前的近视眼患者,离焦与球差的补偿关系并不明显。对于屈光手术后的近视眼患者,离焦与球差的补偿关系明... 基于人眼光学质量客观评估方法,通过实测的屈光手术前后人眼波前像差数据,研究和分析了球差与离焦的补偿关系。结果表明,对于屈光手术前的近视眼患者,离焦与球差的补偿关系并不明显。对于屈光手术后的近视眼患者,离焦与球差的补偿关系明显,残余离焦可以部分补偿由于高阶像差增加引起的视功能降低。当残余离焦处于0.27D~0.74D范围内,离焦与高阶像差组合后,光学质量提高了20%以上。在屈光手术方案设计时,预留0.27D~0.74D的离焦时,可以使80%的人眼达到更好的视觉矫正效果。 展开更多
关键词 视光学 光学质量标准 球差 离焦
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含有双层谐衍射元件的红外双波段光学系统消热差设计 被引量:6
20
作者 范长江 王肇圻 樊新岩 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期1617-1621,共5页
用投影无热差图和双层衍射元件选玻璃的原则,选择了适用红外双波段消热差、消色差的玻璃组合.为提高衍射效率,基于双层衍射元件衍射效率表达式研究了双层谐衍射元件的结构优化,给出了优化方法.利用双层谐衍射元件设计的折衍混合双... 用投影无热差图和双层衍射元件选玻璃的原则,选择了适用红外双波段消热差、消色差的玻璃组合.为提高衍射效率,基于双层衍射元件衍射效率表达式研究了双层谐衍射元件的结构优化,给出了优化方法.利用双层谐衍射元件设计的折衍混合双波段光学系统视场角10°,F#为2,有效焦距115mm.系统在3.4~4.2um和8~11um两个工作波段的衍射效率均达到90%以上;-40~100℃温度范围内,中心视场的调制传递函数值变化最大为0.09、边缘视场的调制传递函数值变化最大为0.13. 展开更多
关键词 光学设计 双层衍射 谐衍射元件 消热差 红外光学系统
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