Астрономический объектив с двухспектральным полевым компенсатором Текст научной статьи по специальности «Физика»

АСТРОНОМИЧЕСКИЙ ОБЪЕКТИВ С ДВУХСПЕКТРАЛЬНЫМ ПОЛЕВЫМ КОМПЕНСАТОРОМ

Диана Георгиевна Макарова

Сибирская государственная геодезическая академия, 630108, Новосибирск, Плахотного, 10, аспирант кафедры наносистем и оптотехники, тел. 3432211; е-таП:ё1апа_88§а@таП.ги

В статье рассмотрена возможность использования единого полевого компенсатора астрономического объектива в визуальном и субмиллиметровом диапазонах длин волн.

Ключевые слова: показатель преломления материала, полевой компенсатор, визуальный диапазон спектра, субмиллиметровый диапазон спектра.

ASTRONOMICAL OBJECTIVE WITH TWO-SPECTRAL FIELD EQUALISER

Diana G. Makarova

Siberian State Academy of Geodesy (630108, Novosibirsk, Plahotnogo st. 10), department of Nanosystems and optical engineering, post-graduate, ph. 343-22-11; E-mail: [email protected]

The opportunity of the uniforrn field equaliser using in astronornical objectives with visual and submillimetric ranges of lengths of waves are considered.

Key words: a parameter of refraction of a material, the field equaliser, a visual range of a spectrum, a submillimetric range of a spectrum.

В последние годы происходит интенсивное освоение терагерцевого (ТГц

11 13

частот 10 -10 Гц) диапазона спектра электромагнитного излучения, что соответствует диапазону длин волн от 3 до 0,03 мм. Частью ТГц диапазона является интервал длин волн от 1 до 0,1 мм, которые принято называть субмиллиметровыми.

Миллиметровая и субмиллиметровая астрономия предоставляет уникальные возможности по изучению космического пространства. Видимого света в космосе очень мало и он несет лишь малую толику информации о свойствах космических тел. Одним из главных препятствий для видимого света является пыль, которой заполнено космическое пространство. Диаметр частиц пыли сравним с длинами волн видимого света, поэтому пылинки эффективно отражают и поглощают его. Для телескопов, работающих в оптическом диапазоне, пыль является непреодолимым препятствием, скрывающим объекты наблюдения [1]. Поэтому представляется перспективным оснащать существующие оптические телескопы визуального диапазона спектра приемниками субмиллиметрового диапазона с дополнительной оптикой.

Поскольку зеркальная система телескопов всеволновая, проблемой может стать линзовый полевой компенсатор, применяемый для увеличения угла поля зрения телескопа.

В данной работе в качестве образца рассмотрим астрономический объектив, выполненный по схеме Кассегрена, Ричи-Кретьена, из архива ППП 7етах [2].

К настоящему времени для исправления поля в главном фокусе параболического зеркала в схеме Кассегрена, Ричи-Кретьена и в главном фокусе телескопа, предназначенного для работы в схеме Ричи-Кретьена, предложено большое количество различных типов корректоров, однако общей теории корректоров пока не сформулировано, и разработчиками оптики предлагаются различные конкурирующие между собой оптические устройства [3].

В объективе [2] в качестве компенсатора применен мениск. Поскольку данная оптическая система предлагается для работы сразу в двух диапазонах спектра - визуальном (0,486 - 0,760 мкм) и субмиллиметровом (100 - 333 мкм), то материалом полевого корректора был выбран плавленый кварц, прозрачный в этих диапазонах.

Хроматическая коррекция выполнена по известной формуле только для визуального диапазона спектра.

Г = Г

а(п2 -1)

п

где: г1 ,г2, d - радиусы и толщина мениска; п - показатель преломления материала мениска.

Результаты расчета объектива с компенсатором из плавленого кварца для визуального и субмиллиметрового диапазонов спектра приведены на рис. 1, 2.

а б

а - точечная диаграмма распределения энергии в аберрационном пятне; б - график концентрации энергии в аберрационном пятне.

Рис. 1. Характеристики качества изображения объектива в визуальном

диапазоне спектра

SPOT DIRGPRM

CfiSSEGRFllN RITCHEY-CHRETIEN FP1 MflR 9 2012 UNITS ARE (¡m.

FIELD : 12 3

RHS RADIUS : 0.320 0.718 1.67] _________________________________

GEO RADIUS : 0.ЫВ 1.097 2.673 12 CRSSEGRRIM-TVPE RITCHIE CEETIEM.ZHX

BOX WIDTH : 5 REFERENCE : CENTROID CONFIGURATION 2 OF 2

а - точечная диаграмма распределения энергии в аберрационном пятне; б - график концентрации энергии в аберрационном пятне.

Рис. 2. Характеристики качества изображения объектива в субмиллиметровом

диапазоне спектра

Рассчитанный объектив имеет единый полевой компенсатор для визуального и субмиллиметрового диапазонов спектра.

Фокусировка объектива обеспечивается незначительным осевым перемещением приемника излучения.

Аберрационный кружок не превышает пиксель приемника излучения 5 мкм, что соответствует разрешению объектива в 0,5 угловых секунды.

Проведен расчет аналогичной схемы с полевым компенсатором из кремния для тепловизионного и субмиллиметрового диапазонов спектра.

Данное направление в телескопостроении перспективно и приведет к совершенствованию существующих телескопов наземного базирования и развитию телескопов космического базирования.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Whitcomb, S. E., Hildebrand, R. H., & Keene, J. Astronomical Society of the Pacific, Publications, vol. 92, Dec. 1980-Jan. 1981, p. 863-869.

2. Инструкция пользователя. [Электронный ресурс]: Ошибка! Недопустимый объект гиперссылки.

3. Михельсон Н.Н. Оптические телескопы. - М.: Наука, 1976.

© Д.Г. Макарова, 2012