毕业设计笔记-AOTF成像系统

参考资料

主要参考李永帅. 大视场声光可调谐光谱相机成像系统设计[D].中北大学,2015.
其实还有很多，这里只列出最主要的一篇。

设计要求

设计对于通光孔径为8mm的声光可调谐滤波器件，工作波长为400-900nm，设计视场角为10度的光学系统。

设计步骤

1. 设计前置准直镜头
2. 设计AOTF
3. 设计后置成像镜头

前置镜头设计

本来应该用的是Brimrose公司的TEAFI10-0.4-1.0-L-MSD晶体，手册地址。

由于视场角为10度也就是要压缩一半的入射角，下一步就是设计抄一个压缩角度的光路图。

压缩角度的光学系统的实际上相当于一反向望远镜。因而目标也很明确了，就是选取一种望远镜设计，然后倒置光路即可。望远镜可粗略分为折射式，反射式。折反射式。求简单的话一般采用折射式。采用反射式多是为了节省空间。这里就用折射式偷懒不做离轴光学系统。

技术在这里又分出两派了，是采用伽利略式还是采用开普勒式。两者的主要区别是中间有无实像。参考的各方资料上两种流派都有。由于压缩比不大，同时伽利略式结构更为简单紧凑。因此这里采用反伽利略式结构。
备忘：评价手段为波前图和波像差
设计参数表

步骤

1. 设置入瞳直径/这里为无焦系统，设置入瞳10mm，同时勾上无焦选项
   

2. 设置视场角和波长.视场设置三个角，分别为0°，7°（对应最大视场的0.7倍），10°。波长等距设置6个，为400，500，600，700，800，900nm。
   
   

3. 采用一对称凹透镜和一双胶合透镜的组合，先做出这两块透镜，然后采用操作数EFLY（指定两面之间的焦距）分别设置其焦距为-50和100。注意此时仅设置透镜曲率为变量，避免出现奇怪的优化结果。

4. 上一步操作完成后再仅设置两透镜距离为变量，采用RAID操作数来设置出射光线的平行度。完成后，系统放大倍率应为0.5。然后插入PTV法下的波前优化函数。

5. 然后开始优化，看波前峰谷差来进行评价。在这里我大致优化到2λ量级。后续优化就是换玻璃，调初始结构之类的，比较玄学。就先告一段落了。

设计AOTF

这里要用到用户自定义曲面UDS功能，同时需要AOTF的详细参数。暂时摸了。

设计后置成像镜头

后置成像镜头实际上就是一不同成像镜头，同时视场角小（±10°）。在多光谱成像时对色差要求低（毕竟前面加了滤光片，光谱宽度在10nm量级）。因而设计起来比较简单。成像镜头发展了几百年，出现了相当多的构型。这里我准备尝试的有库克三片式镜头、天塞镜头、四片式镜头和高斯镜头。这里就不大可能直接设计了，一般是从镜头手册中参考抄。

参考书是福建光机所出版的《光学镜头手册全册》，同时由于波段与可见光波段相差不大，基本上常见的镜头都能拿来用。一般AOTF设计都比较紧凑（考虑到工作环境要求）所以需要设计短焦距F数比较小的镜头。同样还是求简单，镜头数少比较好。