2)了解复眼均匀照明系统，利用ZEMAX进行微透镜阵列的仿真，实现均匀照明的模拟过程。

3)调研不同类型的光源，进行对比分析，选择合适的光源用于光学模拟器的光源，满足紫外波段辐亮度的要求。

1。4 本章小结

本章主要对宽光谱光学模拟器的应用进行介绍，阐述了光学模拟器的研究意义和应用前景，并且分析了宽光谱光学模拟器的国内外发展状况。 另外，本章还给出了本论文的主要研究内容，即设计出焦距200 mm，相对孔径1:4，视场角1。5°×1。5°的准直系统，列出了对准直系统和光源的主要技术指标，为下一章的准直系统设计打好基础。

2 光学系统设计文献综述

光学模拟器的组成包括光源、匀光系统、准直系统、靶标以及相应的机械结构，光源通过反射罩发出平行光，光束经过匀光系统（由两排微透镜阵列及一个会聚镜组成）之后，此时靶标上得到一个均匀的光斑，靶标通过一个准直系统成像，模拟无限远的景物，准直系统的出瞳与航天相机的入瞳相接，进行相机成像质量和成像特性的检验。下图2。1给出了宽光谱光学模拟器的示意图：

图2。1 光学模拟器的组成结构

由第一章的技术指标可以看出，光学模拟器在各个谱段有其对应的光谱辐亮度，因此对于最后模拟无限远的景物所发出的平行光的辐照度提出了要求。在此基础上，必须要考虑准直系统的透过率，微透镜阵列的透过率，玻璃材料镀膜之后膜层的吸收率以及最重要的光源的功率。综合考虑到以上几点，本文采用反向设计的方法，先进行准直系统的设计，之后进行微透镜阵列的设计，最后计算光谱辐亮度进行光源类型的匹配。

准直系统设计是利用ZEMAX软件完成的，也是采用逆向思维，从无限远到焦面进行设计。

2。1 中心波长的确定

考虑到要设计的是宽光谱光学模拟器，它的波长范围从340 nm~900 nm这样一个较宽光谱的范围，紫外光波段、可见光波段和近红外波段都涵盖在内，ZEMAX提供的F、D、C光三条参考波长不能有效的模拟这样一个宽光谱，而且，技术指标要求中有明显的各个谱段要求，因此，根据技术指标，选取了主要中心波长，另外加上了340 nm和900 nm两个波长作为边界参考波长[7]。

图2。2 中心波长定义

2。2 视场的定义

由于系统是一个方形视场，根据技术指标的要求，视场角1。5°×1。5°，该系统为旋转对称系统，因此在Y-Field中分别输入0视场、0。707视场和全视场的视场角，开始时定义每个视场角的权重为1，根据评价函数的设置，可在优化过程中修改权重的大小，以达到技术指标要求。来`自+优-尔^论:文,网www.youerw.com +QQ752018766-

图2。3 视场角定义

2。3 初始结构的选择

根据光学设计手册中光学系统的设计原则[8]，初始结构选择双胶合透镜的组合，这样的组合方式方便装调和加工，也便于色差的校正，实现技术指标的要求。考虑到可能六块透镜的组合不能完成设计指标要求，因此在此基础上还采取了三胶合的形式，不仅降低了装调难度，更有利于色差的校正，并且减小了透镜组的长度，增加了工作距离。