什么是光學折射系統(tǒng)？光學折射系統(tǒng)原理分析

光學折射系統(tǒng)是一種利用透鏡或反射鏡的折射和反射原理來操縱光線的光學裝置。這類系統(tǒng)通過改變光線的傳播方向和聚焦特性，實現(xiàn)對光束的控制和成像。伽利略望遠鏡作為一種典型的光學折射系統(tǒng)，其結構由一個正透鏡（物鏡）和一個負透鏡（目鏡）組成，能夠實現(xiàn)對遠處物體的放大觀察。

伽利略望遠鏡的工作原理基于透鏡的光焦度（φ），即透鏡對光線的折射能力。系統(tǒng)的光學方程式可表示為：

φL1+φL2–φL1φL2D=0

其中φL1—透鏡1（正透鏡）的光焦度，φL2—透鏡2（負透鏡）的光焦度，D—鏡片間隔。如果從負透鏡射出的光線在工作溫度范圍內保持準直，其被認為是被動無熱化的設計。在一些要求更高的應用中，可以指定在溫度范圍內放大倍率變化量作為條件進行進一步約束。

望遠鏡中透鏡光學材料和鏡筒的CTE和TCR如下表所示。在本例中，準直的近軸變化需要控制在18μrad以內（在衍射極限范圍內，四分之一波長），–10°C和50°C下的像差曲線如下圖。

本例選擇的外殼材料是殷鋼，與鋁或其他金屬相比，這種材料具有非常低的膨脹系數(shù)。正物鏡為球面透鏡，由硅制成，具有較小的膨脹系數(shù)和中等大的正折射熱系數(shù)，隨著溫度的升高，鏡頭會變得更加正；負鍺透鏡具有較小的膨脹系數(shù)和較大的正折射熱系數(shù)，隨著溫度的升高，負透鏡變得更加負。因此，當兩者按配合使用并安裝在殷鋼的鏡筒中時，它們的尺寸和材料變化會相互抵消，從而使出射光束保持準直狀態(tài)。此外，放大倍率的變化僅為0.3%左右。

通過選擇與制造光學零件（反射鏡）材料相同的鏡筒材料，選擇光學零件特性來補償鏡筒材料的熱效應，以及選擇鏡筒材料來補償光學零件的光學特性，可以實現(xiàn)光學設備的被動無熱化。

創(chuàng)建時間：2024-05-17 14:59

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