光补偿器属于一种补偿元件，原理是利用其工作主体的有效伸缩变形，以吸收管光原因而产生的尺寸变化。
研究背景随着光电设备使用环境的不断复杂化，激光、红外、可见光等多谱段共口径设计成为了迫切需要，以满足不同情况下的探测要求。只有反射式结构能同时满足红外、激光、可见光多谱段通过。而离轴反射式光学系统比起其他的系统具有体积小，结构紧凑，无中心遮拦，视场可以做大，焦距可以做长，口径可以做大等优点，常被多谱段共口径光电系统作为共口径端，以满足其对多谱段、大视场、高分辨率、小型化等要求。离轴反射式系统中主镜和三镜常采用凹非球面，次镜常采用凸非球面。凸非球面镜的检验比凹非球面镜困难，特别是无法透射的凸非球面，需要有一束至少接近被检面口径的会聚光束，检测时所需的辅助光学元件甚至要远大于所需要检测的非球面的尺寸。采用补偿器进行补偿法检测时，设计出的补偿器对非球面的像差进行补偿，使非球面反射回来的光线经过该装置后又能原路返回，补偿后的无像差像点可用常规的检测方法，如阴影法、干涉法、星点法等进行检测。1
光补偿器结构计算方案分析光学系统的初始结构计算通常采用代数法和缩放法，代数法是根据像差理论来求解满足成像质量要求的初始结构的方法，缩放法根据相近似的结构作为初始结构[8]。然而，缩放法得到优质的光学设计的前提是选择的缩放对象系统合适，因此缩放法具有一定的局限性。非球面补偿器是与被检面一一对应，因此很难找到合适的缩放对象，因此补偿器初始结构一般使用代数法进行求解。但是，代数法求解初始结构过程繁琐，准确性差。而且代数法求解是基于近轴光学条件，即使进行实际光学系统结构求解，仍然是基于近轴光学公式。采用代数法求解初始结构，首先利用赛德和数或者波像差理论表示像差，其次，采用近轴光学计算公式计算外形尺寸和实际光学系统结构，这些计算方案的前提是近轴光学条件。
公差分析由于补偿器属于高精度要求光学系统，公差分析十分必要。由于系统工作波长为单色波长，并不存在二次光谱，所以透镜的色散系数不用考虑。但是，由于补偿器透镜材料的均匀性对补偿效果有明显的影响，选择透镜材料时需要考虑折射率特性，因此透镜材料选择均匀性能良好的H-BAK7玻璃(成都光明光电股份有限公司)。公差分析过程中，不需要引入阿贝常数公差，只需要考虑折射率公差。根据调研，得出了目前工艺的公差容限。基于以上所述，对设计结果按照给出的公差条件进行敏感度分析，将装配时补偿器最后一面到被检测面之间的空气间隔作为系统公差的补偿，部分结构参数变化引起的波像差RMS值变化不明显。非球面补偿器系统的结构数据与透镜曲率半径和透镜厚度的加工误差可以求出，当结构参数发生变化时，系统波像差RMS 变化的最大量为800.6。该系统的曲率半径和其厚度在加工公差范围内变化时，系统性能变化不大。2
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李斌 - 副教授 - 西南大学