[发明专利]低温真空环境下光学窗口的热光学特性表征与优化方法

摘要

本发明公开了一种低温真空环境下光学窗口的热光学特性表征与优化方法，运用有限元法仿真低温真空环境下的大口径平行光管系统中的熔石英窗口。基于光学设计软件的自定义面型，该面型结合偶次非球面面型与梯度折射率面面型，用于表征温差、压差带来的光学窗口面形变化及材料折射率变化。使用偏置无焦透镜组对大口径平行光管系统的轴外视场波像差进行优化，加入温度变化引起的面形变化后，采用变焦设计补偿温度引起的系统波像差及焦距变化，将波像差优化至衍射极限以下，符合使用要求。本发明具有光学窗口热光学特性表征全面、利用小口径元件优化大口径元件像差、适应多种温度变化、结构简单等优点。

主权项

1.一种低温真空环境下光学窗口的热光学特性表征与优化方法，其特征在于：方法步骤如下：步骤1、在ZEMAX软件中，建立大口径平行光管光学设计模型，形成大口径平行光管系统；步骤2、采用偏置无焦透镜组优化大口径平行光管系统的轴外视场像差；在光学窗口外侧加入偏置透镜组，通过优化将大口径平行光管系统的轴外视场优化至衍射极限以下；步骤3、建立光学窗口的实体模型；步骤4、将光学窗口的实体模型进行有限元网络划分；步骤5、添加光学窗口的材料、温度及边界条件载荷；步骤6、在有限元仿真软件中进行热分析求解光学窗口各节点温度值；步骤7、编写ZEMAX用户自定义面形，调用梯度折射率面型系数与偶次非球面面型拟合系数；步骤8、通过对偏置无焦透镜组的变焦来实现低温环境下大口径平行光管系统波像差的优化。