多光束扫描成像系统的像差分析

根据几何光学理论,志出多光束扫描成 综合像差方程,分析了导致离轴扫描线像差的入射光线与成像系统光轴夹角、转镜面数等因素,并研究了各单项偈关工的权重因子。基于上述多光束扫描成像的综合像差方程,分析并给出了校正离轴扫描线像差的特殊透镜所应具备的预畸变因子。     

Wollaston式多光束分束棱镜的设计研究

基于方解石晶体的光学特性和传统Wollaston棱镜的结构特点,设计了一种新型Wollaston式多光束分束棱镜。棱镜的两块晶体的光轴不再是垂直的,而是呈现一定的角度。通过结合玻璃棱镜,可以实现三束或四束光束平行光束的出射。以晶体光轴夹角为45°角为例,对该棱镜进行了讨论研究。研究得出:当一束自然单色光入射时,当入射光束的光斑大小大于两平行光束之间的距离时,可以实现两束相互垂直的偏振光和一束自然光出射,当光斑大小小于棱镜中两平行光束之间的距离时,能够产生四束分开程度可调并且平行出射的偏振光。该棱镜能为不同的应用环境提供可调节的偏振出射光束,从而节约成本。     

光轴与光线轴夹角的数学表示

利用二轴晶的光波面,对光轴与光线轴的关系进行了研究.计算出了光轴与光线轴夹角的具体表达式,把它应用到黄玉与堇青石中,发现夹角远小于1度.这给光学器件的设计提供了重要的依据.最后对一轴晶进行了讨论,结果表明此时光轴方向与光线轴方向一致.     

分光计粗调遗留偏角的允许限度与分离偏角自准法

在运用自准法进行调整之前，通过目测粗调，使望远镜光轴的仰角及载物台上平面镜（即平行平面平晶）与分光计中心轴的夹角尽可能减小，使此二偏角均小于允许限度，这是很重要的一步，往往对全过程是否进展顺利影响极大．但是目测粗调毕竟是粗略的，必然存在遗留偏角．因此分析一下偏角的允许限度是必要的．如图1，设分光计中心轴铅直，a为望远镜准直用的出射平行光束偏离水平面的仰角，q为载物台上准直用的平面镜偏离中心轴的倾角．当平面镜随载物台旋转180后，反射光束与人射光束之夹角就由2变为，反射光的方向就改变了y—4p；由图2可知，…     

双目显微镜胶合分光棱镜的角度误差

本文通过分析,找出双目显微镜分光棱镜两出射光轴平行度误差与棱镜角度误差间的关系式。指出胶合时两单直角棱镜间的微量相对扭转只改变分光棱镜第二光学平行度大小,而对第一光学平行度几乎无影响,并由此提出利用这一点,可使棱镜第二光学平行度误差减小到一定大小,以满足两出射光轴在垂直平面上的平行性要求和棱镜像质要求。最后,给出了某双目显微镜分光棱镜的角度公差。     

WXG-4型旋光仪三分视场亮暗调节

针对WXG-4型旋光仪的均匀亮视场和均匀暗视场的亮度对比不明显问题进行了研究,分析了三分视场光强与起偏器透振方向的关系,得出原因是起偏器透振方向与半波片的光轴夹角太大.旋转起偏器,使其透振方向与半波片的光轴夹角减小并固定,均匀亮视场和均匀暗视场的亮度对比明显,使仪器恢复正常使用.     

秒级五角棱镜加工的探讨

秒级五角棱镜是光学测量仪器中常用的重要附件之一。它可使准直仪器的光轴精确地转折90°,以建立与基准光轴相互垂直的平面或直线。五角棱镜的主要要求是:光线由90°角的任意一个面入射,先后经过45°角的两个面各反射一次,再从90°角的另一个面射出,入射光线与出射光线之间的夹角恒等于90°(下称使用角),其精度要求为1″～2″(图1)。     

非傍轴近似条件下透镜的出射光场分布

本文先是利用光线追迹给出了不考虑傍轴近似时轴上点物发射的光线在经透镜折射后最终出射之光线的方程.之后由此方程出发,利用几何画板绘制出了上述情形下透镜像方空间中的出射光场分布图,并对之进行了分析.结果表明,当透镜为凸透镜时,像方空间中起初的一段范围内出射光场的能量主要集中在以一条特殊形状的曲线为母线、以光轴为轴线的旋转曲面所围成的区域中,区域内外有清晰的分界.超出此范围之后,该分界不再清晰,并且会随着到透镜距离的增加而越来越模糊.而在垂直于光轴的各横截面内,随着到透镜距离的增加,出射光场分布先后呈现三种不同的特点.当透镜是凹透镜时,像方出射光场中不存在光强显著超过它处的区域,各横截面内的光能都较为分散.     

二维振镜扫描系统调向误差分析

对比分析现有光束扫描系统的优劣,提出采用二维振镜扫描系统作为多光谱集成靶标的光轴调向装置,光轴调向装置的调向精度影响多光谱集成靶标的校准精度。通过对二维振镜扫描系统调向误差进行分析,建立二维振镜扫描系统调向模型,并进行了二维振镜扫描系统调向误差测量实验。结果表明:二维振镜扫描系统的方位角误差和俯仰角误差小于8″,调向角误差小于9″,调向误差小于10″,能够满足多光谱集成靶标光轴调向精度要求。     

无衍射贝塞尔光束非球面透镜设计

提出一种可产生无衍射贝塞尔光束的非球面透镜-贝塞尔透镜,该透镜由球面和非球面组成,呈旋转对称结构。利用光学设计软件ZEMAX通过光线追迹法对贝塞尔透镜进行设计,在设计和优化过程中,将出射光线与光轴的夹角作为边界条件,二次曲线参量和高次项系数作为变量。结果表明:利用标准二次曲线加上第一个高次项就可以得到比较理想的优化结果,设计的非球面贝塞尔透镜可以产生具有贝塞尔光束特性的无衍射光束。     

大间距多光轴一致性野外在线检测方法

为满足现代复合光电系统多光轴一致性的在线检测需求,提出一种基于光学自动瞄准和惯性测量的大间距多光轴夹角测量方法。利用惯性传感器提供一个准确且可移动的基准坐标系,瞄准被测光轴并测量其在基准坐标系中的单位向量坐标,再由向量坐标计算光轴夹角,以此检测光轴一致性。构建了测量系统的原理样机,并采用蒙特卡罗法对其测量不确定度进行评定。对复合光电系统中激光测距机与红外热像仪的光轴一致性进行实际检测,实验结果表明,激光发射轴与瞄准轴的一致性测量误差为24.4″,红外热像仪光轴与瞄准轴的一致性测量误差为27.0″。采用移动测量的方式,扩大了测量范围、提高了测量效率,为野外环境下大间距多光轴一致性在线检测提供了一种有效的手段。     

扫描镜的研制工艺与检测

用于卫星探测等仪器中的扫描镜，形状一般为三面或四面镜，技术要求很高，因此，加工工具和方法也需要相应的改进。粗加工时主要控制面与面的角度和对称尺寸；精抛时即要注意面形，又要控制面与面的角度与塔差。加工过程中检查面形主要用平面干涉仪，检查面间夹角和塔差使用两个光轴互相垂直的平面仪，加工结果，四反射面扫描镜最佳面间夹角误差优于１″，塔差和平行度以及面形均达到技术要求。     

毫米波赋形聚焦双反射面天线设计

为实现一种具有近场聚焦、斜波束出射能力的偏馈口径天线,采用几何光学方法设计了一种赋形聚焦双反射面天线。基于光线传播的能量守恒定律、Snell定律及光径长度相等三个光学定律开展了天线主反射面赋形设计,副反射面的设计采用 Snell 定理作为约束条件。 通过理论公式和实验测试研究,实现了一种出射波束口径为 110 cm、波束出射方向与竖直方向成 20夹角的赋形聚焦偏馈双反射面天线。在中心频率 95 GHz 下,实测相位实现近场聚焦,出射波束与垂直方向成20夹角。     

非共轴激光雷达系统参数对几何因子的影响

介绍了非共轴激光雷达几何因子的物理意义,通过数值模拟分析了激光雷达各系统参数包括：激光发散角、接收视场角、光轴间距、光轴失调夹角对几何因子的影响。结果表明：光轴离轴失调对激光雷达影响最大,在系统设计时应极力避免。结合自行研制的CSY2型能见度激光雷达,将理论计算与实验测量值进行对比,实验结果表明两种计算结果基本一致。     

双目视觉系统的测量误差分析

通过对双目视觉测量系统的研究,建立了双目视觉测量系统的误差模型,并分析了系统结构参数对测量结果的影响。在理论上对系统结构参数(两光轴夹角、基线距离)与测量精度之间的关系进行了系统、详尽的分析,得出了测量系统的位置误差对距离方向上的精度影响较大;光轴夹角的变化对测量误差影响不大,而距离方向的误差随着基线距离的增加而减小的结论。本文建立的误差模型对具体的双目视觉测量系统的设计具有指导作用。     

室内可见光通信发光二极管阵列发射性能的研究

提出了一种基于Lambert辐射模型的发光二极管光源阵列发射天线光照度计算模型,对室内可见光通信发射天线进行了优化设计.分析了光源的空间分布形式、光源间距、光源中心光束与系统光轴夹角以及空间分布层间距等因素对光照度均匀性的影响.通过仿真模拟和分析,得到了圆形阵列天线在照度均匀性和通信传输信号稳定性方面都优于相同光源数目的矩形阵列天线,并且提高了10%左右;同时得出了在满足室内照明情形下,发光二极管阵列发射天线照度均匀度随光源间距及光源中心光束与系统光轴夹角的增加均呈现出先增加后减小的变化趋势,因此,光源间距和光源中心光束与系统光轴夹角均存在最优值;照度均匀度随空间分布层间距的减小而增加,并给出了5 m×5 m×3 m普通房间内发射天线阵列设计参数的最优值,使发射性能得到了优化,同时节省光源数13%,降低了成本.这些研究为发射天线系统的设计提供了理论依据,具有实用价值.     

光轴方向任意的晶体连续双折射双反射

根据惠更斯定理,研究了单轴晶体光轴任意方向的双折射与全内双反射,给出了光线方向和光波法线方向的普遍公式.讨论了在晶体内沿多个面的连续双折射双反射,分析了前一界面输出量和后一界面输入量之间的联系,得到多次双折射双反射后的光线方向和光波法线方向.在此基础上,适当地选取晶体的界面参数,相当于选取光轴方向,可以使o光和e光的分离角Δoe更大.光轴方向任意的晶体连续双折射双反射对晶体器件的最优化设计非常有帮助.最后给出了改变斜入射2×2电光开关的出射面参数使Δoe优化的实例.     

基于双Wollaston棱镜的对称分束角偏光分束镜

给出了基于双Wollaston棱镜的对称分束角偏光分束镜的一种新的设计思想,即通过改变组成棱镜的三部分之一的晶体光轴的方向来实现出射光束的对称分束,并研究了晶体光轴的旋转角与棱镜的结构角以及光波长的关系。结果表明,这种设计不但能实现光束的对称分束,而且还具有良好的偏光性能。     

自准直法测GdTaO4晶体折射率

本文利用自准直法在473, 532, 632.8和1064 nm的激光波长上精确地测量出GdTaO₄晶体的折射率, 得到了Sellmeier方程, 并计算了在632 nm处光轴与折射率主轴n_z的夹角为21.75°, 进而得知GdTaO₄晶体是正光性双轴晶体.     

基于微波表面等离激元的360°电扫描多波束天线

基于微波表面等离激元提出了一种电扫描多波束天线.该多波束天线由24条相同的端射天线绕同一圆心旋转而成,相邻端射天线之间的夹角为15?.单条端射天线的设计基于微波表面等离激元的耦合,将馈电单极子辐射的全向场调制为端射的定向场.仿真结果表明,提出的基于微波表面等离激元的多波束天线,在9.5—10.25 GHz频段内可实现面内360?波束扫描,且平均增益约为11.8 dBi,半功率波束宽度约为15?.