分离式终端光学系统(FOA)的光学元件多,输出能量高,鬼像分布复杂,给FOA的鬼像分析带来很大的挑战。利用Zemax结合自主研发软件Ghost对分离式FOA的鬼像分布进行优化设计,建立针对真空窗口和屏蔽片的角度及其与聚焦透镜的间距对FOA中鬼像分布影响的分析模型,经仿真计算得到两种适合于分离式FOA的鬼像分布方案,对比其优缺点,最终确定合理的分离式FOA鬼像分布设计方案。

为了避免环境温度变化影响红外双波段目标模拟器的投影图像质量，对其变焦投影镜头进行了光机热分析。建立了变焦投影镜头的有限元分析模型，通过对非定常的热应力问题进行准静态处理，完成了有限元模型的热分析和静力学分析，并求解出整机随温度变化的位移云图。通过有限元数据转换算法将离散节点的坐标数据转化为矢高变形数据，利用Householder算法完成了基于Zernike多项式的镜面热变形拟合，并将拟合系数导入光学设计软件，得到了不同温度下变焦投影镜头的热分析结果。结果表明，当温度在10～30 ℃区间时，投影图像质量对整机的热变形不敏感。

光学设计软件，可以用于光学系统的优化安装包。可以针对多种相差进行优化

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变焦距光学系统设计_陶纯堪 PDF电子书

针对制冷型320 pixel×240 pixel凝视焦平面阵列探测器，设计了一款10倍中波红外连续变焦光学系统。系统采用机械正组补偿变焦结构，通过二次成像设计实现系统100%的冷光阑效率，利用硅和锗两种普通红外光学材料，通过引入合理的非球面和衍射面，借助ZEMAX光学设计软件对系统进行优化设计和像差平衡，实现了20~200 mm的中波红外连续变焦系统的优化设计。设计结果表明：系统仅采用7片镜片，实现了变倍比为10、F数为2、工作波段为3.7~4.8 mm的中波红外连续变焦系统的优化设计，系统的调制传递函数在空间频率16 lp/mm处大于0.4，点斑均方根半径均小于16 mm，接近衍射极限，满足系统成像要求，且系统的变焦曲线平滑，符合变焦要求。

采用理论推导和计算仿真的方法对LED阵列光源的照明均匀性进行了研究。重点分析了LED阵列的空间角度辐射分布和平面照度分布，结合实验室辐射定标对光源均匀性的要求，设计了LED阵列光源模型，并利用LightTools软件对该模型的照明均匀性进行仿真。仿真结果表明LED阵列面均匀性可达98.3%，空间角度辐射均匀性可达98.2%。对Labsphere积分球进行均匀性测试，并将LED阵列模型的仿真结果与积分球测试结果进行了比较。对比结果表明，LED阵列仿真结果达到与积分球接近的指标，证明设计的LED阵列光源满足实验室辐射定标对光源均匀性的要求。

对激光光束参数进行测量时，为了解决聚焦光学系统对不同波长激光焦平面位置不同的问题，简化测量步骤，降低测量误差，设计了宽波段超消色差聚焦光学系统。依据波色差理论，推导了超消色差设计的初始结构求解方程组。应用光学设计软件ZEMAX设计了工作波段为350~1100 nm的超消色差光学系统，焦距为250 mm，入瞳直径为25 mm。给出了设计结果的纵向像差曲线和焦移曲线，经分析表明，采用该方法设计的光学系统，在0.707孔径处不同波长光线的球差曲线基本相交于一点，实现了超消色差；工作波段内的焦移仅为38.2 μm，基本固定了焦平面的位置，满足了紫外至近红外波段激光光束参数的测量要求。

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