毕业论文-----空间光通信光学系统设计.doc

编号 本科生毕业 空间光通信光学系统设计 The Design of Optical System of Spatial Optical Communication 学 生 姓 名 杨启 专 业 测控技术与仪器 学 号 070211629 指 导 教 师 曹维国 学 院 光电工程学院 二〇一一年六月 毕业设计（论文）原创承诺书 1．本人承诺：所呈交的毕业设计（论文）《空间光通信光学系统设计》，是认真学习理解学校的《长春理工大学本科毕业设计（论文）工作条例》后，在教师的指导下，保质保量独立地完成了任务书中规定的内容，不弄虚作假，不抄袭别人的工作内容。 2．本人在毕业设计（论文）中引用他人的观点和研究成果，均在文中加以注释或以参考文献形式列出，对本文的研究工作做出重要贡献的个人和集体均已在文中注明。 3．在毕业设计（论文）中对侵犯任何方面知识产权的行为，由本人承担相应的法律责任。 4．本人完全了解学校关于保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交论文和相关材料的印刷本和电子版本；同意学校保留毕业设计（论文）的复印件和电子版本，允许被查阅和借阅；学校可以采用影印、缩印或其他复制手段保存毕业设计（论文），可以公布其中的全部或部分内容。 以上承诺的法律结果将完全由本人承担！ 作 者 签 名： 年 月 日摘 要 论文主要研究了光学天线系统的设计原理及方法，设计出一套中心波长为 1550nm波段的光学天线系统，对设计的系统进行了加工实现、测试及性能分析。 本论文的研究内容如下： (1)介绍了光学系统的设计方法，对非球面光学零件应用和光学特性进行了分析。通过对各种常见光学天线的结构、成像质量进行对比分析，本论文确定在该光学天线系统的设计中采用卡塞格伦天线。 (2)通过对卡塞格伦天线结构的建模分析和光学设计软件Zemax的应用，优化设计出主镜和次镜均为非球面镜、中心波长为 1550nm、视场角为 1°的卡塞格伦光学天线，并对卡塞格伦天线离焦对天线发散角的影响、增益、准直特性、成像质量及传输效率进行了分析。 (3)利用 Zemax 优化设计了收发合一的光学天线系统。在系统中，利用分色镜和分束镜实现收发隔离及多光路需求。对各个光学元件的材料进行了分析和选择。 关键词：空间光通信 光学系统设计 光学天线 增益 偏轴 Abstract The design principle and methods of optical antenna systems have been researched in this paper. An optical antenna system with the central wavelength located in 1550nm has been designed. The system has been realized by manufacture and test. The main contents are as follows: 1. The methods of optical systems design have been introduced, meanwhile, the application and optical properties of aspheric optical parts have also been analyzed. 2. By the analysis of Cassegrain antenna structure and Zemax, the 1° field angle Cassegrain antenna, whose primary and secondary mirrors are aspheric, has been designed. Its properties have been analyzed, such as gain, image quality, collimation characteristic, and transmission efficiency. 3. The optical antenna system in transceiver has been designed by means of Zemax. The system can realize the functions of transmitter-receiver isolation and multi-light ways using dichroic mirrors and beam splitting prisms. The materials of