轉(zhuǎn)載自：北京理工大學(xué)學(xué)報(bào)  作者：李林　王煊　張麗琴　張波 E(<LvMiCa  
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摘　要：研究溫度對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的影響，討論無熱設(shè)計(jì)方法。采用溫度熱膨脹系數(shù)和光線追跡分析溫度變化對(duì)光學(xué)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響及成像質(zhì)量的變化。研究表明，溫度對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的影響是明顯的，無熱設(shè)計(jì)是可行的。溫度的熱效率不可忽視，利用熱效應(yīng)分析光學(xué)設(shè)計(jì)軟件可對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的熱效應(yīng)進(jìn)行有效分析。 Y ?]G}5  
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關(guān)鍵詞：熱效應(yīng)； 無熱技術(shù)； 光學(xué)設(shè)計(jì)； 軟件設(shè)計(jì) guN4-gGDr<  
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分類號(hào)：O439　文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ;~HNpu$  
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文章編號(hào)：1001-0645(2000)01-0112-03 p}]q d4j  
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Thermal Effects forOptical System and .BTx&AqU  
Design of an Analysis ProgramLI Lin <l\N|+7R  
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(Department of Optical Engineering, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081) +I|8Q|^SD  
WANG Xuan Ri:p8  
(Department of Optical Engineering, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081) PB~_I=  
ZHANG Li-qin TW`mxj_J2  
(Department of Optical Engineering, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081) Zcd7*EBdx  
ZHANG Bo 0yof u  
(Department of Optical Engineering, Beijing Institute of Technology, Beijing 100081) <Mgf]v.QS  
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Abstract：Tostudy the effects of thetemperature variation on the optical system,and discuss the method of athermalisation,the effects were analyzed byusing the coefficient of thermal expansion and with themethod of raytracing. The thermal effects is distinct, however thermalisationisfeasible. The thermal effects can not be ignored and the analysis ofthe effects can becompleted with the method presented. /rF8@l  
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Key words：thermal effect; athermalisation techniques; optical design;programming GCE!$W  
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在非常溫、非常壓環(huán)境下，光學(xué)系統(tǒng)所承受的溫度、壓力及輻射與地面差別極大，使得光學(xué)系統(tǒng)的曲率半徑、透鏡厚度及空氣間隔、玻璃的折射率及固定零件等發(fā)生變化，從而引起成像質(zhì)量的變化。在以上因素中，溫度是最主要的。因此，設(shè)計(jì)者必須探索在空間環(huán)境下系統(tǒng)性能指標(biāo)的變化，尤其是隨溫度的變化，采取措施防止系統(tǒng)性能惡化，以滿足空間探測(cè)的要求。國(guó)外從40年代就開始了環(huán)境溫度對(duì)光學(xué)系統(tǒng)像質(zhì)影響的研究^［1］，提出了透鏡無熱設(shè)計(jì)(Athermalisation)的概念。從70年代中期至今，國(guó)外在無熱設(shè)計(jì)方面取得了一些進(jìn)展，一些軟件相繼增加了環(huán)境溫度分析模塊。雖然在功能上還不能使設(shè)計(jì)者感到滿意，但能在一定程度上幫助設(shè)計(jì)者在溫度變化時(shí)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行分析和修正。國(guó)內(nèi)在這方面還處于起步階段，常用的幾種光學(xué)設(shè)計(jì)軟件包目前尚未具備環(huán)境溫度分析功能^［2］。 sV0Z  
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1　溫度變化對(duì)光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量的影響　　 =xEk7'W6k  
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溫度變化對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的影響主要有兩個(gè)方面：一是溫度變化dt引起介質(zhì)的折射率變化dn，由此光程隨之改變。定義折射率的溫度系數(shù)為B_g=dn/dt　　 &>}.RX]t  
(1)式中　B_g是一個(gè)只和介質(zhì)有關(guān)的系數(shù)，通常稱為光學(xué)材料的折射率熱系數(shù)。 fDuwgY0  
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　　溫度變化引起光學(xué)元件的厚度、空氣間隔L以及各折射面的面形發(fā)生變化，光線的光程亦因此而改變。把其用介質(zhì)的線性熱膨脹系數(shù)表示為α_l=(1/L)dL/dt　　 t/:w1rw  

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