太赫兹成像准光学系统设计

摘要：为了设计出适用于太赫兹波段成像的光学系统，综合分析了各种成像系统的特点，其中离轴三射式光学系统具有独特的优势。通过对离轴三反射式光学系统的设计原理、设计方法和步骤的详细介绍，利ZEMAX光学设计软件，通过编写简单的ZPL宏指令以及光阑和视场离轴，设计了工作在太赫兹波段、入瞳小250mm、 瞬时视场1mrad、焦距800mm、F数3.2的系统，实现了可用于太赫兹波段无中心遮拦的离轴三射式准光学成像系统设计。

光学系统从结构形式上可分为折射式、折反射式和全反射式三种，它们各有不同的适用条件。折射式光学系统由于受到材料各种物理、化学特性（如折射率稳定性、材料均匀性、材料物理特性等）的限制，很难实现大口径、长焦距和轻量化设计；而且，目前在太赫兹波段，具有良好透射性能的材料非常稀少，适用于太赫兹波段的透镜难以获取。因此，折射式和折反式系统在太赫兹波段难以实现。反射式系统受材料限制较小，大口径反射材料较折射材料易于获得，完全没有色差，适用波段宽，系统透过率高，便于轻量化设计。两反射镜系统常用的有卡赛格林系统（无中间像）和格里哥利系统（有中间像），其主、次镜都为二次曲面，能较好的校正球差和彗差，主要用于光机扫描仪和天文望远镜系统。两反射镜系统的技术比较成熟，但是其视场较小，而且两反镜同轴系统存在中心遮拦导致能量损失，不利于微弱信号探测。

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