ITMO
en/ en

ISSN: 1023-5086

en/

ISSN: 1023-5086

Научно-технический

Оптический журнал

Полнотекстовый перевод журнала на английский язык издаётся Optica Publishing Group под названием “Journal of Optical Technology“

Подача статьи Подать статью
Больше информации Назад

DOI: 10.17586/1023-5086-2024-91-04-60-72

УДК: 520.2.01/.07; 535.313.1; 535.313.2

Оптическая система апланатического телескопа с главным сферическим зеркалом

Дружин В.В., Пуряев Д.Т.

Полный текст на elibrary.ru

Публикация в Journal of Optical Technology

Ссылка для цитирования:

Дружин В.В., Пуряев Д.Т. Оптическая система апланатического телескопа с главным сферическим зеркалом // Оптический журнал. 2024. Т. 91. № 4. С. 60–72. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2024-91-04-60-72

 

Druzhin V.V., Puryaev D.T. Optical system of aplanatic telescope with spherical primary mirror [in Russian] // Opticheskii Zhurnal. 2024. V. 91. № 4. P. 60–72. http://doi.org/10.17586/1023-5086-2024-91-04-60-72

Ссылка на англоязычную версию:

Vladislav V. Druzhin and Daniil T. Puryaev, "Optical system of an aplanatic telescope with a spherical primary mirror," Journal of Optical Technology. 91(4), 247-254 (2024).  https://doi.org/10.1364/JOT.91.000247

Аннотация:

Предмет исследования — оптическая система телескопа с главным сферическим зеркалом и зеркальным корректором полевых аберраций. Цель работы заключается в разработке метода аналитического расчёта системы телескопа с главным сферическим зеркалом и двухзеркальным апланатическим корректором аберраций сферического зеркала. Метод проведения работы построен на анализе выполнения принципа Ферма и условия синусов Аббе в системе, состоящей из комбинации сферической поверхности и асферических поверхностей второго порядка. Основные результаты. Получены математические выражения профилей зеркал апланатической системы с главным сферическим зеркалом и двухэлементным зеркальным корректором полевых аберраций. Корректор содержит два вогнутых гиперболических зеркала и расположен вблизи параксиального фокуса сферического зеркала. Фокусное расстояние телескопа равно параксиальному фокусному расстоянию сферического зеркала. Представлены результаты расчёта двух вариантов оптических схем телескопа со следующими значениями диаметра входного зрачка, относительного отверстия и углового поля: 1) D = 6000 мм, D:f¢ = 1:4, 2w = 0,12°; 2) D = 500 мм, D:f¢ = 1:2 и 2w = 0,57°. Практическая значимость. Применение сферического зеркала в телескопах позволяет повысить точность контроля формы поверхности сегментов телескопа в процессе изготовления и эксплуатации. Компактный корректор, состоящий только из зеркальных поверхностей, обеспечивает работу в широком спектральном диапазоне и осуществляет коррекцию сферической аберрации и комы, и таким образом позволяет увеличить относительное отверстие системы, угловое поле и качество изображения.

Ключевые слова:

наземные телескопы, космические телескопы, проектирование зеркальных систем, большие обсерватории, асферика, зеркала

Коды OCIS: 110.6770, 080.4035, 220.1000, 220.2740

Список источников:
  1. Schroeder D.J. Astronomical optics. 2nd edition. San Diego: Academic Press, 1999. 478 p.
  2. Михельсон Н.Н. Оптика астрономических телескопов и методы ее расчета. M.: Физматлит, 1995. 333 c.
  3. Зверев В.А. Большой телескоп азимутальный // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2010. Т. 53. № 3. С. 39–50.
  4. Теребиж В. Современные оптические телескопы: учеб. пособие для студентов вузов. М.: Физматлит, 2005. 375 с.
  5. Chisholm E.M., Larkin J.E., Wright S.A. et al. Thirty Meter Telescope: a status update on the first light instruments and the path beyond into early light instruments // Proc. SPIE. 2020. P. 114471V. https://doi.org/10.1117/12.2559576 PSISDG 0277-786X
  6. Skidmore W., Bernstein R., Dumas C., Goodrich R., Millan-Gabet R., Ramsay S., Travouillon T., Vernet J. Instrument programs of the Extremely Large Class Telescopes // Journal of Astronomical Telescopes, Instruments, and Systems. 2022. V. 8. Iss. 2. https://doi.org/10.1117/1.JATIS.8.2.021510
  7. Fengchuan Liu, Gary Sanders. Thirty Meter telescope project status (Conference Presentation) // Proc. SPIE 10700. Ground-based and Airborne Telescopes VII. 2018. № 7. P. 1070013. https://doi.org/10.1117/12.2312178
  8. Tamai R., Koehler B., Cirasuolo M., Biancat-Marchet F., Tuti M., González-Herrera J.-C. The ESO's ELT construction progress // Proc. SPIE. 2020. 13 December. 11445. Ground-based and Airborne Telescopes VIII. 114451E. https://doi.org/10.1117/12.2562828
  9. Сычев В.В., Касперский В.Б., Машинина М.Л. Оптическая система адаптивного 25-метрового телескопа с составным главным зеркалом из сферических сегментов // Оптический журнал. 2007. Т. 74. № 2. С. 19–23.
  10. Brunetto E.T., Dierickx P., Gilmozzi R., Le Louarn M., Koch F., Noethe L., Verinaud C., Yaitskova N. Progress of ESO's 100-m OWL optical telescope design // Proc. SPIE 5382. Second Backaskog Workshop on Extremely Large Telescopes. 7 July 2004. https://doi.org/10.1117/12.566200
  11. Monreal B., Rodriguez C., Carney A., Halliday R., Wang M. Wide Aperture Exoplanet Telescope: a low-cost flat configuration for a 100+ meter ground based telescope // J. Astron. Telesc. Instrum. Syst. 26 May 2018. V. 4(2). P. 024001. https://doi.org/10.1117/1.JATIS.4.2.024001
  12. Druzhin V.V., Puryaev D.T., Goncharov A.V. Optical system of aplanatic telescope with a 100 m spherical primary mirror // J. Astron. Telesc. Instrum. Syst. 30 June 2022. V. 8(2). P. 024005. https://doi.org/10.1117/1.JATIS.8.2.024005.
  13. Martin S.R., Lawrence C.R., Redding D.C., Mennesson B., Rodgers J.M., Hurd K., Morgan R.M., Hu R., Steeves J.B., Jewell J.B., Phillips C., Pineda C., Ferraro N., Thibault L., Flinois B. Next-generation active telescope for space astronomy // J. Astron. Telesc. Instrum. Syst. 8 December 2022. V. 8(4). P. 044005. https://doi.org/10.1117/1.JATIS.8.4.044005
  14. Leisawitz D., Amatucci E., Allen L.et al. Origins space telescope: trades and decisions leading to the baseline mission concept // J. Astron. Telesc. Instrum. Syst. 13 March 2021. V. 7(1). P. 011014. https://doi.org/10.1117/1.JATIS.7.1.011014
  15. Druzhin V.V., Puryaev D.T. Extremely fast aplanatic space telescope system with a 10-m-diameter spherical primary mirror // J. Astron. Telesc. Instrum. Syst. 10 March 2021. V. 7(1). P. 014005. https://doi.org/10.1117/1.JATIS.7.1.014005
  16. Jungquist R.K. Optical design of the Hobby-Eberly Telescope four-mirror spherical aberration corrector // Proc. SPIE. 5 October 1999. 3779 / Current Developments in Optical Design and Optical Engineering VIII. https://doi.org/10.1117/12.368191
  17. Darragh O'Donoghue, Arek Swat. Spherical aberration corrector of the Southern African Large Telescope (SALT) // Proc. SPIE. 5 February 2002. 4411 / Large Lenses and Prisms. https://doi.org/10.1117/12.454897
  18. Damien J.J., William E.J. Prime focus correctors for the spherical mirror // Appl. Opt. 1992. V. 31. P. 4384–4388.
  19. Puryayev D.T., Goncharov A.V. Compact two-mirror schemes for telescopes with a fast spherical primary // Opt. Eng. 1 June 2000. V. 39(6). P. 1692–1696. https://doi.org/10.1117/1.602546
  20. Puryayev D.T. Concept for a telescope optical system with a 10-m-diam spherical primary mirror // Opt. Eng. 1 July 1996. V. 35(7). https://doi.org/10.1117/1.600779
  21. Puryayev D.T., Goncharov A.V. Aplanatic four-mirror system for optical telescopes with a spherical primary mirror // Opt. Eng. 1 August 1998. V. 37(8). P. 2334–2342. https://doi.org/10.1117/1.602031
  22. Зверев В.А., Романова Г.Э. Оптическая схема телескопа с диаметром главного зеркала 10 м // Известия высших учебных заведений. Приборостроение. 2008. Т. 51. № 5. С. 49–51.
  23. Moretto G, Sebring T.A., Ray F.B., Ramsey L.W. Aplanatic corrector designs for the extremely large telescope // Appl. Opt. 2000. V. 39. P. 2805–2812. https://doi.org/10.1364/AO.39.002805
  24. Ackermann M.R., McGraw J.T., Zimmer P.C. Improved spherical aberration corrector for fast spherical primary mirrors // Proc. SPIE. 11 September 2008. 7061. Novel Optical Systems Design and Optimization XI. V. 70610I. https://doi.org/10.1117/12.791666
  25. Wenbo Yang, Yan Zhao, Ming Liu, Delong Liu. Method of space object detection by wide field of view telescope based on its following error // Opt. Express. 2021. V. 29. P. 35348–35365. https://doi.org/10.1364/OE.440842
  26. Radhika Dharmadhikari, Annu Jacob, Padmakar Parihar. Optical design of FOSC and wide field aberration corrector for the prototype segmented mirror telescope // Proc. SPIE. 11 May 2023. 12638. Women in Optics and Photonics in India 2022. V. 1263807. P. 20–24. https://doi.org/10.1117/12.2669796
  27. Dharmadhikari R., Parihar P., Jacob A. Building a large affordable optical-NIR telescope (I): an alternate way to handle segmented primary mirror // Exp Astron. 2023. V. 56. P. 569–604. https://doi.org/10.1007/s10686-023-09900-0