融合光学椭率判据的自由曲面望远镜设计方法

光学椭率是联系天文望远镜光学设计与暗物质探测科学目标的一项核心性能指标，然而目前还没有将椭率作为指标融入光学系统优化设计过程的完整方法。提出了一种融合光学椭率判据的自由曲面望远镜光学设计方法，依据椭率与彗差、像散等非旋转对称像差的关系，提出了椭率关联性较强的像差分量优先校正原则，开拓了主要离轴像差校正后通过MZDDE在评价函数中融入椭率判据的设计思想，结合离轴三反系统中像差节点与椭率节点在优化过程中的演变规律，建立了自由曲面面型Zernike项的优化策略。据此设计了离轴三反自由曲面天文望远镜，系统有效焦距为600 mm，口径为200 mm，视场为4°×4°。通过波像差和椭率的联合优化，成像像质及光学椭率得到了同步有效控制，波像差近衍射极限，椭率最大值为0.030 3，平均值为0.015 6。与从低阶项到高阶项的传统像差校正优化方法相比，该方法采用相对较小的自由曲面偏差，设计的自由曲面望远镜成像质量和椭率性能得到了同步控制，充分发挥了自由曲面的效能，设计效率优势明显。