全超导托卡马克装置(EAST) 充气成像系统光学设计

为了观测全超导托卡马克装置（EAST）中充气成像系统（gas puff imaging,GPI）的谱线强度,提出一套GPI光学观察系统。以匹兹伐型物镜为初始结构进行优化,使系统像差控制在1/4λ内,在观察波长656.2nm/587.6nm下,设计系统光学传递函数在16lp/mm下达到了0.76。对温度参数在20°-250°范围内作多重结构分析,选取的透镜材料热膨胀系数非常相近,光学频率在16lp/mm时,子午方向的光学传递函数几乎无变化,而弧氏方向的光学传递函数由0.82变化到了0.69。根据光学观察窗口所在物理环境,对其进行静力学、热力学仿真研究,可以看到石英窗口的形变量达到了1/5λ,将该形变代入光学设计中进行容差分析,系统的MTF≥0.5。通过快速相机捕捉到的系统成像光谱画面图显示,该系统能清晰地观察物面的谱线强度分布以及变化。