[发明专利]单位放大倍率多光程光路像散补偿方法及其系统

摘要

单位放大倍率多光程光路像散补偿方法及其系统，属于单位放大倍率多光程光路UMS的像散补偿领域，其特征在于，在至少包括White光路，各种改进型White光路，MMS光路在内的UMS光路的输出孔径之后引入一个补偿球面镜，通过调节该补偿镜的半径，光束发散角调整参数，使补偿球面镜和UMS光路整体的像散实现互补，UMS光路的输出光束在该补偿球面镜上反射，其发射子午面尽可能与UMS光路的输出光束弧矢面重合，像散与UMS光路输出光束的像散大小相等，方向相反，实现像散补偿，进一步还可以调节输出光束发散角，使其与后续光路的数值孔径相匹配。

主权项

1.单位放大倍率多光程光路像散补偿方法，其特征在于，依次含有以下的步骤：步骤(1)：针对一个设定的单位放大倍率多光程光路，简称UMS光路，下同，通过主光线追迹计算下述各参数：该UMS光路出射光线的单位矢量r_in，最后一次在物镜上反射的子午面法线矢量n_e，和该次反射的等效像散薄透镜旋转角α，旋转矩阵E的参数β和该旋转矩阵的特征值λ_s和λ_m，而且λ_m-λ_s就是该UMS光路的像散；步骤(2)：设定补偿球面镜的曲率半径为r，光束发散角在校正后比校正前放大a倍，所述补偿球面镜放在所述UMS光路的输出孔径之后，以便通过调节所述补偿球面镜，使两者的像散互补，达到抵消的效果。由高斯公式求出该UMS光路的光束输出参考面与补偿球面镜的距离l的近似值：l=(1+a)r2;]]>步骤(3)：按未进行像散补偿时UMS光路所述旋转矩阵E的所述两个特征值λ_s和λ_m以及所述旋转矩阵E的对角线元素e₁₁和e₂₂计算考虑像散补偿时旋转矩阵E″的两个特征值λ₁和λ₂：λ1=max(λm,λs)=e11+e22+(e11-e22)2+4e1222]]>λ2=min(λm,λs)=e11+e22-(e11-e22)2+4e1222,]]>其中：E=e11e12e12e22=cos2βλs+sin2βλm(λs-λm)sinβcosβ(λs-λm)sinβcosβsin2βλs+cos2βλm]]>步骤(4)，按照步骤(3)得到的β和两个特征值λ₁和λ₂，按下式计算所述补偿球面镜反射等效像散的旋转角α_c：λ_s＞λ_m时，α_c＝β，λ_s＜λ_m时，αc=β+π2,]]>步骤(5)，按照步骤(3)得到的β和两个特征值λ₁和λ₂，按下式计算所述UMS光路的输出光束对所述补偿球面镜的入射角θ：cosθ=-τ+τ2+164,]]>τ=rλ2+l-rλ1+l;]]>步骤(6)，根据所得到的α和α_c按下式计算所述补偿球面镜反射子午面对所述UMS光路最后一次物镜反射的子午面的旋转角步骤(7)，按下式求解补偿球面镜反射子午面的法线方向矢量n_c：rin=sgne×nc||ne×nc||]]>×是指叉乘运算，s_g是正负号：当UMS光路中共反射偶数次时，坐标系是右手坐标系，s_g＝1，当UMS光路中共反射奇数次时，坐标系是左手坐标系，s_g＝-1；n′单位矢量：n′=ne×rin||ne×rin||;]]>步骤(8)，按下式计算所述补偿球面镜的曲率半径|r_DC|的方向矢量r_DC及反射光线的方向矢量r_ref：rDC=(sinθ)rm×nc||rin×nc||-(cosθ)rin,]]>rref=(sin2θ)rin×nc||rin×nc||-(cos2θ)rin.]]>