深圳大学望远系统的搭建和参数测量.

4.4打开电脑和打印机，双击电脑上“GO SOFT V2.0276＂测试软件图标进入远方配光性能测试
4.5按电脑键盘上“F3＂按钮，系统进入自动测试。

4.6在测试栏画面上出现测试信息对话框。

4.8点击“开始”按钮，再点击“确认”进行光分布测试。

约10分钟左右。

4.9在观察窗口观察转台360°转动，约10分钟左右设备自动完成测试后，显示测试完成画面。

4.11点击“文件”---“打印”---选打印机为“Adobe PDF”---“确定”将测试数据转换成PDF
4.12预览文件确认OK后，点击“打印”将测试数据报告打印出来（备注：一般状态下，一份测试报告有
页，如连续2次测试有22-24页，请注意删除重复测试的部分，以免浪费打印纸张。

4.13测试完毕后退出系统，点击“文件”菜单---点击“退出”
位，约3-5分钟后转台完成自动复位后会自动关闭系统。

实验一光学实验主要仪器、光路调整与技巧1.引言不论光学系统如何复杂，精密，它们都是由一些通用性很强的光学元器件组成的，因此，掌握一些常用的光学元器件的结构，光学性能、特点和使用方法，对于安排实验光路系统时，正确的选择和使用光学元器件具有重要的作用。

2.实验目的1)掌握光学专业基本元件的功能；2)掌握基本光路调试技术，主要包括共轴调节和调平行光。

3.实验原理光学实验仪器概述:光学实验仪器主要包括：光源，光学元件，接收器等。

常用光源光源是光学实验中不可缺少的组成部分，对于不同的观测目的，常需选用合适的光源，如在干涉测量技术中一般应使用单色光源，而在白光干涉时又需用能谱连续的光源（白炽灯）；在一些实验中，对光源尺寸大小还有点、线、面等方面的要求。

光学实验中常用的光源可分为以下几类：1）热辐射光源热辐射光源是利用电能将钨丝加热，使它在真空或惰性气体中达到发光的光源。

白炽灯属于热辐射光源，它的发光光谱是连续的，分布在红外光、可见光到紫外光范围内，其中红外成分居多，紫外成分很少，光谱成分和光强与钨丝温度有关。

热辐射光源包括以下几种：普通灯泡，汽车灯泡，卤钨灯。

2）热电极弧光放电型光源这类光源的电路基本上与普通荧光灯相同，必须通过镇流器接入220V点源，它是使电流通过气体而发光的光源。

实验中最常用的单色光源主要包括以下两种：纳光灯（主要谱线：、），汞灯（主要谱线：、、、、、、、）3）激光光源激光（Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，缩写： LASER)，是指通过辐射的受激辐射而实现光放大，即受激辐射的光放大。

激光器作为一种新型光源，与普通光源有显著的差别。

它是利用受激辐射的原理和激光腔的滤波效应，使所发光束具有一系列新的特点。

①激光器发出的光束有极强的方向性，即光束的发散角很小；②激光的单色性好，或者说相干性好，其相干长度可以达十米甚至数百米；③激光器的输出功率密度大，即能量高度集中。

实验三 望远系统参数的测定一． 实验目的1. 深入了解望远镜的各种光学特性。

2. 掌握望远系统出射瞳孔的形状和位置、视场角、放大倍数、目镜视度和系统视差等基本参数的测量方法。

二． 实验原理望远镜的光学特性参数有：出瞳直径和出瞳距离、放大率和视场、视度和视差等。

现将测量望远镜参数的实验原理简述如下：1． 望远镜的出瞳直径和出瞳距离在几何光学中，把限制轴上点光束孔径的光阑称为孔径光阑；把限制光学仪器所能观察到的视场大小的光阑成为视场光阑。

把孔径光阑经过它的前方所有的光学系统部分所成的像称为入瞳，把孔径光阑经过它的后方所有的光学系统部分所成的像称为出瞳。

图7.1是最简单的开普勒望远镜成像示意图。

从图中可以看出，限制进入光学系统的轴上点光束孔径是物镜框，因此物镜框是孔径光阑。

限制望远镜所能观察到的视场大小的是分划板框，所以分划板是视场光阑。

由于孔径光阑的前方已没有其它光学系统，因此这个光学系统的入瞳就是孔径光阑本身（即物镜框）。

孔径光阑经过它后方所有光学系统（图中的分划板和目镜）所成的像就是出瞳。

出瞳到目镜最后一个表面上的距离就是出瞳距，用z l '来表示。

1-物镜 2-物镜框（孔径光阑、入瞳） 3-分划板 4-分划板框（视场光阑）5-目镜 6-目镜框 7-出瞳2． 望远镜的放大率通常望远镜的放大率是指视放大率，用Γ来表示。

所谓视放大率是指当人眼分别通过望远镜观察和直接观测同一物体时，在人眼视网膜上成像大小之比，即ωωtg tg y y ''==Γ- 式中 -y —直接观察物体时在视网膜上形成的像高；'y —通过望远镜观察物体时，其像在视网膜上形成的像高；'ω—通过望远镜观察时，物体的像对人眼的视角；ω—直接观察时，物体对人眼的视角；由几何光学得知望远系统放大率与入瞳直径D 、出瞳直径'D 有如下关系：''D D tg tg ==Γωω 3． 望远镜的视场望远镜的视场是指人眼通过该仪器所能见到的物空间的最大范围。

53 cm双筒激光测距望远镜控制系统的设计与实现黄涛;李祝莲;张海涛;李语强;熊耀恒【摘要】The rapid and steady control system of the 53 cm binocular laser ranging telescope is constructed to realize the tracking and measurementof fast space targets. The modularized control system of the telescope was designed,in which the closed-loops of current and velocity are achieved by the servo driver,and the composite PID algorithm and feedback of position are realized by the motion controller. The control case is integrated andthe controller is embedded. The controller is arranged to take charge ofthe real-time motion control,while the task management and human-computer interaction are realized by the host computer. Additionally,the user-defined communication protocol is formulated to overcome the communication delay and low timing precision of VC++. The control strategies of the 2th position closed-loop and the mixture PID are proposed to improve the tracking precision of the telescope. Experimental results indicate that the telescope can satisfy the precision of 5″ at the uniform speed of 3(°)/s and in the tracking process of low orbit satellites. Meanwhile,it reaches the precision of arc-second scale in the tracking of medium and high orbit satellites. The telescope has been proved that it is able to realize the rapid and steady tracking of space targets which are beyond 400 km far from the ground station,and can satisfy the demand of the property index.%研制53 cm双筒激光测距望远镜的快速平稳伺服控制系统，以实现快速空间目标的跟踪测量。

灯珠测试操作指导书一、工具电脑、PMS-80、小积分球、WY电源二、操作步骤1、准备工作：连接电源，选择相应的夹具与WY电源后面的OUTPUT端口连接（3528夹具、大功率夹具、5050内测无夹具）2、打开电源POWER开关，打开电脑桌面PmsLab80小球软件，点击软件左上角文件菜单或文件快捷按钮，打开新建菜单（Ctrl+N），选择PMS光谱分析测试，点击确定。

3、点击软件左上方设置菜单，打开系统设置菜单(F2)，在主机设置一栏的功率计算类型一行的下拉按钮中选择WY(9BITS)，点击确认。

4、点击软件最上方工具菜单，打开WY系列直流电源程控软件(F12)，跳出WY系列菜单，在稳压选项设定4.2V电压，选择稳流按钮，测试5050灯珠，稳流设置为0.06A，3528灯珠稳流设置为0.02A，大功率1W稳流设置为0.350A，3W稳流设置为0.700A，先点击复位按钮，看WY电源显示是否为0，5、把灯珠按夹具标示的方向放入夹具中，按设定按钮，看灯珠是否能点亮，灯珠点亮后把夹具插入小积分球中，点击软件左上方测试菜单打开光电源测试或左上角的光快捷按钮（F3），跳出电参数，选择灯具电参数，按确定后跳出光电源测试菜单，测试第一颗灯珠需选择自动选择灵敏度项，点击开始测试按钮，待信息栏显示测试完成后，点击WY 系列菜单中的复位按钮，把灯珠取出，在右下方栏中双击产品型号栏下面的数据，跳出产品信息菜单，在产品型号一项中输入所测产品信息，点击确定。

6、放入另一颗同型号的待测灯珠，重复5的步骤测试，直到测试完毕。

7、保存数据，点击软件左上方的文件菜单，打开另存为菜单，把数据保存在规定的文件夹内，在文件名一栏填写相应的文件名，点击保存。

8、测试完灯珠后填写相应的报表，关闭WY电源，关闭软件。

低压灯条测试操作指导书一、工具电脑、PMS-80、大积分球、WY电源二、操作步骤1、准备工作：连接电源，把小积分球后面答案两头光纤接到大积分球上，把WY电源与大积分球连接，选择WY电源前面的OUTPUT接口S+，S-分别与积分球的S+，S-相连接。

深 圳 大 学 实 验 报 告课程名称： 工程光学（一）实验名称： 望远镜系统的搭建和参数的测量学 院：指导教师：报告人： 组号：学号: 实验地点:实验时间： 年 月 日提交时间：图4-2 开普勒望远镜的光束限制图开普勒望远镜的视场角可以从上图中求出：==视（4-1）是视场光阑直径，是物镜焦距。

其中，D视开普勒望远镜的视场2一般不超过。

人眼通过开普勒望远镜观察时，必须使眼瞳位于系统的出瞳处，才能观察到望远镜的全视场。

3.4 望远镜的放大率当观测无限远处的物体时，物镜的焦平面和目镜的焦平面重合，物体通过物镜成像在它的后焦面上，同时也处于目镜的前焦面上，因而通过目镜观察时成像于无限远，如图所示：图4-3 望远系统的视觉放大率图设表示眼睛直观物体时的张角；表示眼睛通过望远镜观察物体时的张角。

两种情况下，眼睛视网膜上所成像的大小分别是：（4-2）式中，为眼睛的像方节点到视网膜的距离，若不考虑眼睛的调节功能，它为一常数；是通过望远镜观察到的像高；是直观到的像高，两者之比即为望远镜的视觉放大率：=（4-3）由于望远镜的镜筒长度与物镜之比是可以忽略的，故可用物体对望远镜的张角 取代物体直接对眼睛的张角 ，则有：== -（4-4）此时望远镜的放大率为：= -( 4-5 )由此可见，望远镜的放大率Γ等于物镜和目镜焦距之比，望远镜的视觉放大率与物体的位置无关，仅取决于望远系统的结构。

若要提高望远镜的放大率，可增大物镜的焦距或减小目镜的焦距。

因为望远系统所成的是虚像，无法直接测量其放大倍率，需要加成像透镜转化为实像后再进行测量。

本实验系统的望远系统的视觉放大倍率测试光路图如图5-4。

图4-4 望远系统视觉放大倍率测量光路视觉放大率的计算推导如下：图4-5 望远系统视觉放大倍率推导过程则有：tan =平行光管tan=望远物镜(4-6)平行光管射出的是平行光，且通过透镜光心的光线不改变方向，因此11ϕϕϕϕ'=='= (4-7)图4-6 望远系统实验装配图2)望远系统入瞳和孔径光阑的确定将望远系统中所有光学元件的通光孔径分别通过其前面的镜组成像到整个系统的物空间，直径最小的像就是系统的入瞳，与入瞳相共轭的元件即为孔径光阑。

双胶合望远镜头设计要点XX大学课程设计说明书201X/201X 学年第 1 学期学院：信息与通信工程学院专业：XXXXXXXX学生姓名：XXXXX 学号：XXXXX课程设计题目：双胶合望远镜头设计起迄日期：20XX年12月22日~20XX年01月02日课程设计地点：XX大学5院楼513、606指导教师：XXXX 职称: 教授摘要 (1)关键词 (1)第一章课题要求1.1课题背景 (2)1.2设计目的 (2)1.3设计内容和要求 (2)第二章方案分析2.1课题名称 (3)2.2主要数据 (3)2.3设计思路 (3)2.4实现原理 (3)2.5主要过程 (4)第三章光学系统设计3.1光圈参数设定 (5)3.2视场参数设定 (5)3.3波长设定 (6)3.4玻璃厚度的设定 (6)3.5像空间的设定 (7)第四章光学系统分析4.1 2D光路分布草图 (7)4.2 标准点列图Spot Diagram (8)4.3 光路图OPD FAN (9)4.4 光线相差图RAY FAN (10)4.5波前分布图 (11)第五章光学系统优化5.1光学系统调焦 (12)5.2设置可变参数 (13)5.3优化函数设定 (13)5.4最终优化 (14)第六章系统优化前后比较6.1优化后的2D草图 (15)6.2优化后的标准点列 (15)6.3优化后光路图 (16)第七章心得体会心得体会 (17)ZEMAX是一款多功能的光学设计软件，可建立反射、折射、绕射等光学模型，可以用来模拟、分析和辅助设计光学系统，并对光学系统进行优化。

双胶合透镜不仅有较好的横向分辨率，而且有较高的轴向分辨率，能够作为共焦3-D成像的一种理想光学元件，在光学领域得到了广泛的应用。

本次课程设计，我们将利用ZEMAX软件设计一个双胶合望远镜头，展示利用ZEMAX设计、分析和优化一个简单光学系统的过程，进一步掌握该软件。

关键词:ZEMAX双胶合望远镜头光学系统设计分析第一章课题要求1.1课题背景随着计算机技术的不断进步和发展，在光学系统的设计过程中越来越多得利用到计算机技术，其中ZEMAX就是一款应用十分广泛的的光学设计软件，具有功能完善、操作简单、准确性高、人机交互性好等特点，极大地简化了光学系统的设计过程。

1. 设计一个望远镜(焦距100mm，全视场角8度)2. 设计一个显微镜（放大倍率10倍，NA=0.2，共轭距离210mm）3. 设计一个照相物镜（焦距50mm，相对孔径1/2，全视场角50度）内容:（1）通过给定的参数，计算出其他参数值。

（2）分析系统需要校正的象差类型。

（3）通过手册查询初始结构，并回答所属类型，然后输入到计算机软件中给出输入结果的二维图。

（4）采用上机学到的知识进行全部优化。

给出MTF结果。

（5）采用上机学习的知识进行对样板和公差分析，给出操作步骤的图片和结果。

（6）绘制出光学系统图。

望远物镜设计（1）f’=100, D/f’=1/4, D=25mm, 2w=8（2）系统需校正的像差：球差、慧差、色差、场曲（3）查手册选初始结构，f’=109.81, D/f’=1/2.2,2w=12，l’f=99.12 .属于双胶合、双分离摄远物镜二维输出结果：（4）（5）采用上机学习的知识进行对样板和公差分析，给出操作步骤的图片和结果。

步骤：一. 设定Tolerance Data1. 一般情况我们可以利用Zemax 的Default Tolerances 进行设置，在Tolerance Data Editor 中Tools 菜单下有Default Tolerances 选项。

弹出如下对话框:在此对话框可以对各面的R值，TC,偏心(Decenter),倾斜(Titlt),不规则度(Irregularity)及材质的公差进行设定。

各项意义如下：Surface Tolerances 一列Ｒadius.(半径公差)，它可以使用一个具体的量(Millmeters 此为Lens Unit)作为限制，也可使用干涉条纹数(Fringes)做为限制。

Thickness(中心厚度),它以当前ZemaxFile 中的Lens Unit 做为单位。

Decenter X/Decenter Y 偏心公差差Tilt X/Tilt Y 面的倾角S + A Irreg Spherical and Astigmatism 不规则度(仅对于Standard Surface Type)Zern Irreg 泽尔尼克不规则度(Zernike Irregularity)Index 玻璃材质折射率Abbe 玻璃材质色散系数Element Tolerances 一列只有Decenter 及Tilt 的设定，其意义同上，但与Surface Tolerances 的区别是它将应用一个元件而不是一个光学表面。

深圳大学实验报告课程名称：近代物理实验（2）实验项目名称：锁相放大实验学院：物理科学与技术学院专业：应用物理学指导教师：报告人：学号：班级：01实验时间：实验报告提交时间：教务部制一．实验目的（1）了解相关检测原理和锁相放大器的基本组成以及锁相放大器的工作特性和主要参数测定；提高相关检测技术 水平。

（2）掌握锁相放大器的正确使用和锁相放大器的应用。

（3）了解微弱信号测量系统的参数设计要点与系统组成，搭建相关检测系统，分析测量数据，判定系统参数。

提高误差分析与分配能力。

二．实验原理检测微弱信号的核心问题是对噪声的处理，最简单、最常用的办法是采用选频放大技术，使放大器的中心频率f 0与待测信号频率相同，从而对噪声进行抑制，但此法存在中心频度不稳、带宽不能太窄及对等测信号缺点。

后来发展了锁相放大技术。

它利用等测信号和参与信号的相互关检测原理实现对信号的窄带化处理，能有效的抑制噪声，实现对信号的检测和跟踪。

1.锁相放大器的工作原理（1）相关检测及相关检测器。

所谓相关，是指两个函数不相关（彼此独立）；如果它们的乘积对时间求平均（积分）为零，刚表明这两个函数的关系又可分为自相关和互相关两种。

由于互相关检测抗干扰能力强，因此在微弱信号检测中大都采用互相关检测原理。

如果f1(t)和f2(t-τ)为两个功率有限信号，刚可定义它们的互相关函数为：令f1(t)=V1(t)+n1(t)，f2(t)=V1(t)+n2(t)，其中n1(t)和n2(t)分别代表与待测信号V1(t)及参考信号V2(t)混在一起的噪声，则式（3.1.1）可写成：式中Rsr(τ)，Rr2(τ)，Rr1(τ)，R12(τ)分别是两信号之间，信号对噪声及噪声之间的函数。

由于噪声的频率和相位都是随机量，他们的偶尔出现可用长时间积分使它不影响信号的输出。

所以，可认为信号和噪声、噪声和噪声之间是互相独立的，他们的互相关函数为零。

于是式（3.1.2）可写成：dt t V t V TR R r S T TT sr )()(21limττ-=≈⎰-∞→）（ （3.1.3）上式表明，对两个混有噪声的功率有限信号进行相乘和积分处理（即相关检测）后，可将信号从噪声中检出，噪声被抑制，不影响输出。

深圳大学--光学实验主要仪器、光路调整与技巧深圳大学实验报告课程名称：工程光学（1）实验名称：实验一光学实验主要仪器、光路调整与技巧学院：光电工程学院专业：指导教师：报告人：学号：组别：实验时间：2015年实验报告提交时间：一、实验目的与要求：掌握光学专业基本元件的功能；掌握基本光路调试技术，主要包括共轴调节和调平行光二、实验器材：光学实验仪器主要包括：光源，光学元件，接收器等。

1）氦氖激光器8）燕尾式平移台2）激光夹持器9）分化板3）显微物镜10）透镜/反射镜支架（Φ40.0）4）物镜接圈11）干板架5）开口透镜/反射镜支架（Φ20.0）12）毛玻璃6）一维调节滑块13）平行平晶7）K9平凸透镜（Φ40.0, f150.0）14）导轨，滑块，支杆，调节支座，磁力表座等三、实验原理：光路调试技术在光学实验中，光学元件同轴等高的调节是实验中必不可少的一个重要环节，它关系到成像质量的好坏、能否得到预期的光学现象和满意的测量结果。

可以说调整好光路是进行光学研究和光学实验应具备的技能。

下面介绍光路的基本调整方法。

3.2.1共轴调节光学实验中经常要遇到用一个或多个透镜同时成像，为了获得较好的像，必须使各个透镜的主光轴重合（即共轴），并使物体位于透镜的主光轴附近。

另外，为了最大限度的利用激光扩束后的面光源，所有透镜的主轴都需要大致通过光斑中心，才能获得清晰的像。

共轴调节使物、观察屏的中心处在透镜光轴上，并使各光学元件共轴，达到共轴能保证近轴光线的条件成立。

共轴调节一般分为两步骤进行：1）第一步粗调，即用眼睛观察，使物、观察屏与透镜中心大致在一条直线上。

粗调的方法如下：通过前后移动白屏的方法先使激光光束与台面平行，再将透明物、扩束镜、双凸透镜依次摆好，调节它们的取向和高低左右位置，凭眼睛观察，再让光斑、物、镜的几何中心处在一条直线上，这样便使透镜镜的主光轴与平台面平行且共轴，光斑也最大限度得到利用。

2）第二步细调，即移动透镜，当两次成像中心重合即达到共轴，若不重合，须视情况针对性地调节各光学元件，直至两次成像的中心重合。

傅里叶望远术的实验室验证系统董洪舟;吴健;刘艺;张炎【摘要】本文介绍了傅里叶望远术成像的基本原理,为验证傅里叶望远术成像原理,在实验室中搭建了四光束的傅里叶望远术验证成像系统,对灰度透射式目标进行成像验证,利用LabVIEW软件完成了实验中相关控制软件,检测软件和信号处理软件程序设计.通过形成不同空间频率的干涉条纹提取目标的频谱值,利用相位闭合技术,消除与图像无关的相位因子,提取目标图像的一维和二维频谱图进行图像重构,得到了目标的重构图像,最后分析了影响成像质量的因素.%The imaging fundamental principle of Fourier telescopy is introduced. In order to verify the validity of the technology, an imaging verification system of four beams had been completed in laboratory. The control, detection and signal processing software were designed based on Lab VIEW. Two-dimensional spectra of objection were extracted by straight line fringe. With the phase closure technology, the phase factor being independent of image is eliminated and the reconstruction images of the object were obtained. Finally, the factors affecting the imaging quality are analyzed.【期刊名称】《光电工程》【年(卷),期】2011(038)011【总页数】6页(P40-44,49)【关键词】傅里叶望远术;高分辨率成像;相位闭合;图像重构【作者】董洪舟;吴健;刘艺;张炎【作者单位】电子科技大学光电信息学院,成都610054;电子科技大学光电信息学院,成都610054;电子科技大学光电信息学院,成都610054;电子科技大学光电信息学院,成都610054【正文语种】中文【中图分类】V557随着航空航天技术的日益发展，空间目标的高分辨率成像技术成为一个重要研究方向[1-3]，其中傅里叶望远术是一种具有较大发展潜力的成像技术。

传统的远场分布光度计1 远场测量：光源发光表面的尺寸和探测器接收表面尺寸与测量距离比足够小时，被测光源将被视为点光源，此时光强的测量遵循照度平方反比定律。

2 传统分布光度计局限：传统分布光度计只能够测量光源在远场条件下的光分布，当发光体距离被照工作面较近(近场条件)时，其光分布与远场光分布可能会存在很大差异。

如下图所示，由多颗具有一定光束角的LED组成的LED灯具在近场各个距离下的光分布就存在很大差别。

LED灯具不同距离被照面的光线同时在实际的不少应用中也需要了解发光体的近场空间光分布特征，即近场配光性能，例如：LED灯具/模组的二次光学设计，间接照明，洗墙灯等。

因此迫切需要一种能够测量光源的近场空间光分布的新型分布光度计，近场分布光度计应运而生。

近场分布光度计与传统分布光度计不同，近场分布光度计采用了基于二维CCD的成像亮度计作为探测元件。

成像亮度计绕被测光源旋转，测量并记录待测光源在各方向的亮度分布，即光源上的各发光点在各方向上的光通量，并可根据光学原理推导出光线模型，即光从哪里来、往哪个方向去、光线光通量是多少。

●获得光源的空间亮度分布数据，建立真实的光线模型；●推导任意平面内的照度分布、远场光强分布等光学参数；●为灯具二次光学设计及照明设计等提供更为详尽的数据；●紧凑和便携的设计，占地小，大幅节约实验室空间。

远方GO-NR1000近场分布光度计远方GO-NR1000近场分布光度计具有全自动的计算机控制系统，适用于小型光源（如LED等）的近场光度测量。

GO-NR1000使用成像亮度计采集光源多角度面向的亮度分布，能够获得完整精确的光源特性数据，更高效、准确地实现发光体的光学设计和设计评估，同时通过相应算法建立光源完整精确的光线模型，配合Tracepro等光学软件能对照明产品进行精确的二次光学设计和研发。

单颗LED光线分布和亮度图像LED光强分布在传统远场分布光度计上搭载近场分布光度测量功能远方现有多款分布光度计产品，可搭载相应的成像亮度计并配以专用软件，实现近场分布光度计功能，测量速度快，同时近场和远场测量功能相结合，还能进一步提高测试精度，具体可实现型号包括：GO-R5000、GO-2000、GO-HD5、GO-SPEX500等。