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《極紫外光譜儀光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、第30卷第9期光學(xué)學(xué)報(bào)Vol.30,No.92010年9月ACTAOPTICASINICASeptember,2010文章編號:02532239(2010)09264606極紫外光譜儀光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)徐挺呂麗軍(上海大學(xué)精密機(jī)械系,上海200072)摘要將平面對稱光學(xué)系統(tǒng)的像差理論應(yīng)用于極紫外(XUV)光柵儀器的評價(jià)函數(shù),可以得到評價(jià)函數(shù)關(guān)于光學(xué)參量的解析表達(dá)式。應(yīng)用合作型協(xié)同進(jìn)化遺傳算法來解決多參量評價(jià)函數(shù)的優(yōu)化問題,建立了優(yōu)化程序。應(yīng)用該程序?qū)UV攝譜儀系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),并運(yùn)用光線追跡程序Sha
2、dow對該光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)值成像計(jì)算和比較,研究結(jié)果表明發(fā)展的評價(jià)函數(shù)在XUV多元件光柵光學(xué)系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)中是十分有效的。關(guān)鍵詞光學(xué)設(shè)計(jì);評價(jià)函數(shù);像差;優(yōu)化設(shè)計(jì)中圖分類號TH744.1文獻(xiàn)標(biāo)識碼Adoi:10.3788/AOS20103009.2646OptimizationofOpticalSystemofExtremeUltraVioletSpectrometerXuTingLLijun(DepartmentofPrecisionMechanism,ShanghaiUniversity,Shangha
3、i200072,China)AbstractTheaberrationtheoryofplanesymmetricopticalsystemsrecentlydevelopedisappliedtothemeritfunctionofextremeultraviolet(XUV)gratinginstrumentdefined;consequentlythemeritfunctioncanbeexpressedasafunctionofopticalparameters.Thismeritfunctionofmultip
4、leparametersisoptimizedwiththecooperativecoevolutionarygeneticalgorithms.Theoptimizationprogramissetup,whichisthenusedtooptimizeaXUVflatfieldspectrographsystem;theraytracingcalculationstotheopticalsystemaremadewiththeprogramShadow.Theimagingcalculationsshowthatthe
5、meritfunctionisaveryusefulmeanstooptimizetheXUVmultielementgratinginstruments.Keywordsopticaldesign;meritfunction;aberration;designoptimization1引言弧矢的重合焦平面上才是精確的。另一種像差分析[2]途徑是光線追跡解析法,雖然它的像差表達(dá)式是在軟X射線、真空極紫外(XUV)光譜儀系統(tǒng)精確的,但表達(dá)式太過復(fù)雜,特別是對于多元件系統(tǒng)中,通常采用反射鏡和光柵元件;光學(xué)系統(tǒng)一般是具有平
6、面對稱的。目前,利用評價(jià)函數(shù)對此類系統(tǒng)開更是如此。[3]展優(yōu)化設(shè)計(jì)的工作很少。其主要原因:1)在XUVM.Koike在關(guān)于XUV光柵儀器優(yōu)化設(shè)計(jì)中,定義了基于像差均方差的評價(jià)函數(shù)。但無法得波段光學(xué)元件的傳輸效率一般比較低,且裝置比較[4]復(fù)雜、昂貴,這對光學(xué)元件數(shù)目的限制使得它很難實(shí)到像差解析表達(dá)式,特別是對于多元件系統(tǒng)。因現(xiàn)像常規(guī)透鏡系統(tǒng)那樣自動(dòng)化設(shè)計(jì);2)人們大多應(yīng)此,他只能先應(yīng)用光線追跡,計(jì)算9條光線的光瞳坐用基于光程函數(shù)發(fā)展的像差理論[1],這個(gè)理論本質(zhì)標(biāo)和像坐標(biāo),通過解兩組9個(gè)線性聯(lián)立方程求出18個(gè)像差系數(shù),并將像差
7、系數(shù)代入評價(jià)函數(shù),計(jì)算其上僅適用于單元件系統(tǒng),而且它的像差表達(dá)式僅僅在光線的衍射角等于零、且像平面位于系統(tǒng)的子午、值。利用阻尼最小二乘法,優(yōu)化光學(xué)參量使評價(jià)函收稿日期:20090924;收到修改稿日期:20100107基金項(xiàng)目:國家自然科學(xué)基金(10775095)和上海市教委創(chuàng)新基金(08YZ14)資助課題。作者簡介:徐挺(1984),男,碩士研究生,主要從事XUV光學(xué)儀器的優(yōu)化設(shè)計(jì)等方面的研究。Email:pinpin@shu.edu.cn導(dǎo)師簡介:呂麗軍(1963),男,教授,博士生導(dǎo)師,主要從事XUV
8、光學(xué)及儀器技術(shù)等方面的研究。Email:lulijun@shu.edu.cn(通信聯(lián)系人)26479期徐挺等:極紫外光譜儀光學(xué)系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)數(shù)值達(dá)到最小。最近,呂麗軍基于波像差的方法發(fā)展了一般的[5~7]平面對稱光學(xué)系統(tǒng)的像差理論。其中的一套像差表達(dá)式是精確的,而且比光
