本发明属于自由空间激光通信技术领域，具体涉及一种大视场接近衍射极限的逆向调制猫眼光学系统。
背景技术：
逆向调制猫眼光学系统是逆向调制器的接收/发射天线，决定了其猫眼逆向调制器的增益，其性能直接关系到逆向调制器链路的稳定性，对构建高速激光通信网络具有重要意义。设计结构合理的逆向调制猫眼光学系统是猫眼逆向调制器的关键。大视场保证了光学系统对大入射角的光束具有良好的调制效果，接近衍射极限保证了系统良好的原路返回特性，基于此，本发明设计了大视场接近衍射极限的逆向调制猫眼光学系统。目前国外对于猫眼光学系统设计进行研究的国家主要有美国和瑞典，美国海军研究室设计了折射式衍射极限猫眼光学系统，该系统视场角30°，焦平面尺寸1.4cm，有效F数为F/2。瑞典防御研究署设计了一个逆向调制猫眼光学系统，实现了口径12mm，有效焦平面长度为13.3mm，视场角18°。但是这两个光学系统均使用非球面镜结构，导致成本高昂、加工困难，不利于广泛使用。国内对于猫眼光学系统的研究主要集中在光学系统参数对猫眼效应反射光强的影响，对于猫眼光学系统的设计等内容尚未有实用报道。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的是提供一种大视场接近衍射极限的逆向调制猫眼光学系统，在所有镜片均采用简单易加工的球面镜的条件下，还能使得系统同时具有接近衍射极限、大视场以及F数小的特点。
一种逆向调制猫眼光学系统，包括沿光轴从物面到像面依次设置的第一透镜(1)、第二透镜(2)、第三透镜(3)、第四透镜(4)、第五透镜(5)和第六透镜(6)，所述第三透镜(3)和第四透镜(4)之间设置光阑(7)，所有透镜均为球面透镜，材料为玻璃；
所述第一透镜(1)为平凹型透镜，第二透镜2为双凸型透镜，第三透镜3为正弯月型透镜，第四透镜(4)为负弯月型透镜，第五透5为双凸型透镜，第六透镜(6)为正弯月型透镜；六片透镜的焦距分别为负、正、正、负、正、正。
较佳的，该光学系统的视场角至少为30°，且F数最大为1.3。
较佳的，六片透镜的材质为H-ZF7LA。
较佳的，六片透镜均镀有高透膜。
本发明具有如下有益效果：
本发明的逆向调制猫眼光学系统，采用简单易加工的六片球面镜，根据特定的需求通过参数优化设计，可得到大视场接近衍射极限的逆向调制猫眼光学系统，保证对大入射角的光束具有良好的调制效果；同时可接近衍射极限，保证了系统良好的原路返回特性；还保证了F数小，可以实现与小尺寸调制器相匹配，保证了整个系统的调制对比度，具有较好的链路稳定性；另外，本系统还具有波前畸变小、能量集中度好的优点，因此，可广泛应用于逆向调制激光通信的领域，具有体积小、适用性强、成本低等优点。
附图说明
图1为本发明的大视场接近衍射极限的逆向调制猫眼光学系统的结构示意图。
图2为本发明大视场接近衍射极限的逆向调制猫眼光学系统的光线追迹示意图。
图3为本发明猫眼光学系统的MTF图。
其中，1-第一透镜，2-第二透镜，3-第三透镜，4-第四透镜，5-第五透镜，6-第六透镜，7-光阑。
具体实施方式
下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
本发明为解决现有逆向调制光学系统不能同时满足大视场、可逆、F数小及所有镜片均采用简单易加工的球面镜的条件，提出了一套接近衍射极限的猫眼光学系统结构。
如图1和2所示，本发明的大视场接近衍射极限的逆向调制猫眼光学系统，主要包括有沿光线的入射方向依次排列的第一透镜1、第二透镜2、第三透镜3、第四透镜4、第五透镜5、第六透镜6，其中第三透镜3和第四透镜4之间设置孔径光阑7，通过前后组镜头调整平衡轴外像差。所有透镜均为球面透镜，材质为玻璃。所述第一透镜1为平凹型透镜；该第二透镜2为双凸型透镜；该第三透镜3为正弯月型透镜；该第四透镜4为负弯月型透镜；该第五透镜5为双凸型透镜；该第六透镜6为正弯月型透镜；六片透镜的焦距分别为负、正、正、负、正、正。
以上光学系统的参数可以根据特定的需求通过参数优化设计来实现大视场并且接近衍射极限；最终使得所述猫眼光学系统实现接近30°大视场角，F数为1.3，所有透镜为球面镜。
发明的大视场接近衍射极限的逆向调制猫眼光学系统第一透镜1的物面侧为凹面，像面侧为平面。
本发明的大视场接近衍射极限的逆向调制猫眼光学系统在设计其口径为50mm，满足设计增益要求的同时，全视场角达到30°，且在整个视场角内保持良好的逆向反射特性。根据光学成像原理，以及对系统的成像要求，该系统在1550nm使用波长条件下，透镜材质为H-ZF7LA，系统焦距为26mm，系统入瞳直径为20mm，F数为1.3，成像面直径13.4mm，全长小于80mm，通信距离1km，系统经反射后一公里处半像高大小在267米附近。由于光束会经过反射镜片再次进入系统，因此系统的单片镜片在镀膜时要求透过率较高。系统共计6片12个面，系统透过率高于94％。
下面为该光学系统实施例的结构参数。
表1
如图3所示，为该光学系统的MTF曲线图，可以看出，系统不同视场的传函曲线基本接近衍射极限。该系统的传函曲线可满足探测器像元尺寸2.5μm的分辨率要求。该系统对缓慢变化的背景和粗大物体通过成像比较清晰，对物体分辨细节能力方面也有优秀表现。
现有逆向调制猫眼光学系统多采用非球面镜，制作成本高、加工困难，本发明采用加工容易的标准球面镜，有效降低了系统成本，有利于广泛使用。
本发明的逆向调制猫眼光学系统接近衍射极限，在满足增益要求的同时，全视场角达到30°，且在整个视场角内保持良好的逆向反射特性。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。