必须减小
?0和加大?'。激光束的准直实质上是改善激光束的发散角，其形式上
常采用倒置望远镜系统。激光扩束望远镜的形式绝大部分均为伽利略望远镜，其优点是结构尺寸小，镜筒间没有激光束的高能量集中。由于激光扩束望远镜的焦面不像一般望远镜那样严格地重合，但基本可以按望远系统的设计考虑。 结合激光的特性其准直望远镜光学系统设计要求主要考虑以下六方面： 1）因为激光束的发散角小，只需校正轴上球差和正弦差；
2）结构宜简单，以尽量减少激光能量的损失，可考虑采用非球面的单透镜； 3）不宜采用胶合透镜，因为胶合面易被激光损坏； 4）避免系统中的二次反射像打坏玻璃；
5）不必校正色差，当需要兼顾几种激光波长时，系统的色球差要小。 6）激光扩束望远镜的横向放大率
??
22?f2'(l1?)?(??01)2f1'??012
其中l1为束腰与负透镜的距离，当束腰与负透镜重合时，横向放大率与望远镜相同，通常情况下，其值大于望远镜的横向放大率，所以激光扩束望远镜比一般望远镜能更好地准直光束。
3.激光聚焦系统为什么常采用短焦距物镜。
?0?f?z??????0f??zz可知， 答： 由公式
'?0?0z?? 当时，即入射光束的束腰远离透镜时，出射光束的束腰半径，
''z?f即光束可获得高质量的聚焦光点，且可求得聚焦光点在的透镜像方焦面
上。实际上的聚焦光点不可能为零，总有一定大小。当z>>?'时，我们可得
?0???f???(z)，
??0因此除与z有关外，还与?'有关，想获得良好的聚焦光点，通常应尽量采用短焦距透镜。
84.设氩离子激光器输出的基模??880.0nm的频率范围v?4.5?10Hz，求腔长
l?1m时，光束中包含的纵模数N??相长间隔???? 解：
?v?vq?1?vq?c2nl
c3?108m/s?v???1.5?108Hz2nl2?1?1m相邻频率间隔
?4.5?108HzN???38??1.5?10Hz光束中包含的纵模数
???2???????c ??由得
??????1.5?108?(0.88?10?6)2?12?4????0.3872?10(m)?3.872?10nm83?10相邻波长间隔
5．谐振腔的作用是什么？激光的方向性强和单色性好的特点从何而来？
答：（1）谐振腔是位于激光器两端的一对反射镜，它可以使激光部分透过并输出，谐振腔的作用就是只让与反射镜轴向平行的光束能在工作物质中来回的反射，链锁式的雪崩放大，最后形成稳定的激光输出，偏离轴向的光从侧面溢出。
（2）谐振腔对光束方向的选择保证了激光器输出激光具有极好的方向性。经谐振腔反射回来的光对工作物质的作用称为光反馈，只有那些满足谐振腔共振条件而又落在工作物质的谱线宽度内的频率才能形成激光输出，这保证了激光的单色性。
?36.设激光束的发散角为10rad，从地球射到月球上时，在月球上形成的光斑直
径有多大？
解：已知地球到月球的距离约为40万公里
D?tg2??L?2L??2?40?103?10?3?80m
7.中心波长为
?0?589.3nm的He – Ne激光的输出线宽对应的波长宽度为
???10?8nm，（1）求相应的线宽（频率宽度）和相干长度；（2）若波长为
?0?589.3nm的钠光的多普勒展宽为???0.0012nm，
求相应的线宽和相干长度。
解：（1）由公式
?0??c得
??c?0，
3?108ms3?1017nms????5.09?1014Hz589.3nm589.3nm则
??再由?????得
????10?8nm?5.09?1014Hz??8.6?103Hz589.3nm
????????03则相应的线宽为8.6?10Hz
?2L0???得， 由公式
0.000589327L0?mm?3.47?10mm?34.7km?1410
故此激光器的相干长度为34.7km。
（2） 解：由公式
?0??c得
??c?0，
3?108ms3?1017nms????5.09?1014Hz589.3nm589.3nm则
??再由?????得
????0.0012nm?5.09?1014s?1??1?109Hz589.3nm
????????0?2L0???得， 由公式
0.000528932L0?mm?2.89?10mm?0.28m9?80.1?210
故此纳光的相干长度为0.289m。
8.傅立叶变换物镜应校正哪些像差？为什么？
答：（1）首先傅里叶变换透镜必须对两对物像共轭位置控制像差。如图8-22所示，不同角度的衍射光经傅里叶变换透镜聚焦后，到达频谱面时必须具有准确的光程。所以第一对物像共轭位置是以输入面处衍射后的平行光为物方，对应的像方是频谱面(即透镜的后焦面)。第二对必须控制像差的物像共轭位置是以输入面作为物方，对应的像在像方无穷远处，如图8-22中虚线所示。
图8-22 傅里叶变换透镜的两对共轭位置
（2）普通成像物镜在像平面上直接表现出物体的像，而傅里叶变换透镜在后焦
面上反映了输入面的频谱信息。所以又称之为频谱面，而且频谱线性要求严格。 （3）消单色像差。此处以输入面为孔径光阑，频谱面为视场光阑:“物”在无穷远，孔径光阑在前焦面上。在这种情况下，控制第一对物像位置的像差就是控制无穷远物体成像在频谱面上的球差
SI、彗差
SII、像散
SIII
、场曲
SI'SIV
'SII而控制第二。换言之即
对物像位置的球差、慧差就相当于控制光瞳球差和光瞳慧差和
主光线必须满足正弦条件或至少满足等晕条件
(4)消色差。若要求傅里叶变换透镜可以替换地使用不同波长的光源，即该傅氏透镜在某一时刻只供某一特定的波长工作，则应保留较大的负轴向色差，以使每种单色光单独工作时，它的单色像差变化很小，其波像差均满足使用要求，但此时必须将不同波长的激光调焦到相应的焦面位置上。如果要求傅里叶变换透镜供多个波长同时工作，则需按照常规方案消色差，如白光傅里叶变换透镜。
9．为什么说透镜是一个傅里叶变换元件？它是一个完善的傅里叶变换元件吗？ 答：因为光学成像透镜具有二维图像的傅里叶变换特性。它不是一个完善的傅里叶变换元件，为了获得正确的傅里叶变换关系，傅里叶变换物镜要对光瞳位置校
?正球差和彗差，对物面位置校正球差、彗差、像散和场曲，波像差不大于。
410.f??物镜应校正哪些像差？为什么？
由像差理论不难知道，物镜后扫描仅需要校正轴上点像差，这类镜头的设计相对简单；物镜前扫描的聚焦物镜，要在较大的视场内清晰成像，必须要很好地校正轴外像差，设计难度相对大些。另外，更重要的是物镜应保证一定的畸变
q??（
f?(tan???)f?tan?），使得所设计的物镜满足f??要求。
11．为什么说径向梯度折射率光纤又称为自聚焦光纤。
答：径向梯度折射率光纤中光线的传播轨迹与折射率分布n(r)有关，根据费马原理，以任意角度入射的子午光线在径向梯度折射率光纤中传播一个周期，不管其光线的轨迹如何变化，它们的光程长度是常数，换言之，任意光线的轴向速度为常数。
假定在径向梯度折射率光纤中，子午光线的轨迹方程为正弦（或余弦）形式，即
r?RsinAz ，式中，122A?2?L，L为周期长度。折射率分布方程为
n(r)?n(0)(1?Ar)?n(0)(1?12Ar)2
上式说明径向梯度折射率光纤中近轴子午光线的传播轨迹为正弦变化时，其折射
率的变化近似为抛物线型分布，且近轴子午光线具有聚焦作用，所以径向梯度折射率光纤又称为自聚焦光纤
12．红外变像管的作用是什么？
答：红外变像管能将投射到像管光电阴极面上的不可见图像转换为可见光图像，是红外夜视系统的核心部件。当红外辐射图像形成在光电阴极面上时，面上各点产生正比于入射辐射强度的电子发射，形成电子图像。电子光学成像系统将光电阴极上电子像传递到荧光屏上，在传递过程中将电子像增强。荧光屏受电子轰击发光，形成可见图像，完成电光转换。
13．微光夜视仪中为什么经常采用级联式像增强器？
答：因为单级像增强器的亮度增益器通常只有50～100，一般难以满足军用微光夜视仪的使用要求。以典型星光照度(10 lx)夜视为例，为把目标图像增强至目视观察的程度，要求像增强器具有几万倍的光增益。单级像增强器不能满足要求。因此微光夜视仪中经常采用级联式像增强器。 14. 红外夜视仪器中的目镜设计应考虑那些因素？
?3f0'??'?'ff?0e（1）合适的焦距保证仪器的放大率，由，为像管线放大率，是物镜的焦距，在
f0'fe'?和确定后总放大率取决于目镜焦距。
（2）足够的视场。目镜视场有荧光屏有效工作直径
tan?'?Dsfe'Ds和目镜
fe'决定。
，通常2?在30～90之间。
'（3）合适的出瞳距离和出瞳直径。人眼瞳孔就是夜视仪器的出瞳，因为在夜间
人眼瞳孔约为7-8mm,所以夜视仪器的出瞳直径常取7-8mm。出瞳距离的大小取决与系统的使用要求。
（4）适当的工作距离（目镜前表面和前焦点之间的距离），在夜视仪器中，即像管的荧光屏到目镜前表面的距离。要求有一定的工作距离是为了保证目镜在视度调整时的轴向移动。工作距离太小，在移动目镜做视度调整时，目镜可能碰到位于在其前焦面上的荧光屏。同时，焦距较长的目镜需要较大的调整量，要求有较长的工作距离。
15.人眼通过目镜观察一像管荧光屏，可分辨目标的分辨角为6，若像管的阴极分辨率为m?30lp/mm，像管的的放大率为??1.5，求目镜的最小焦距。如果观察系统需要分辨距离2km处的相隔150mm的两个点，求系统的视放大率和物镜的焦距。
解：（1）由人眼通过目镜观察像管荧光屏，可以分辨的角度为6'
fe'?3438?1.5??573?28.65mm6m30lpmm
'所以有
（2）由物像关系及像管阴极分辨率，