制冷型红外光学系统温栏杂散辐射分析及消除方法

在致冷型红外光学系统中加入温栏会引入杂散辐射。杂散辐射包括温栏自身的辐射及对外部热光的反射。这两种辐射进入探测器后,会降低系统的信噪比和动态范围,影响成像质量。基于辐射及传热理论,提出温栏杂散辐射所引起噪声等效温差的计算模型,并研究了消除温栏杂散辐射的方法。用LIGHT TOOLS进行了光线追迹,对比分析了传统平面环状温栏和球面反射镜型温栏的杂散辐射,验证了理论推导的正确性和消除方法的可行性。结果表明,采用半径为30.3 mm的高反射率球型温栏代替原设计中的粗糙平面型温栏,控制其曲率半径和位置,可使由温栏引入的杂散辐射降低99%以上。     

光码分多址系统中光学相关接收机判决阈值的分析

介绍了光码分多址系统中常用地址码（一维扩时码、二维码和三维码）的特点，并对它们各自的互相关均值和方差进行了理论分析。基于非相干光码分多址系统中光学相关接收机的基本原理，结合不同的用户地址码，对系统误码率性能进行了分析，得到了接收机最佳判决阈值与地址码基本特性参数和系统同时用户数间的关系。最后，给出了数值仿真结果。结果表明，对于采用特定地址码的光码分多址系统，只有选择合适的接收机判决阈值，系统的误码率性能才能达到最佳。研究结果对光码分多址系统中接收机判决阈值的选取具有一定的参考作用。     

一种跳频扩时码的构造及性能分析

以一维二次同余码(QCC)作为扩时模式，以光正交码(OOC)和QCC码作为频域跳频模式，通过时域和频域的组合，构造了适用于光码分多址(OCDMA)系统的QCC/QCC和QCC/OOC 2种跳频扩时码，并对码的容量及其相关性进行了分析。与一维QCC码相比，QCC/QCC跳频扩时码的容量扩大了p 1倍（p为码重），相关性得到改善，并且码字异相自相关限λa=1，互相关限λc=2；QCC/OOC跳频扩时码具有更大的码容量和更好的相关性，码字异相自相关限λa=0，所有码字按一定规律可分成p 1组（p为码重），每组内码字的互相关限λa=1，不同组间码字的互相关限λa=2。所得结果为光码分多址系统中跳频扩时码的构造提供了一种新的方法。     

一种严格最佳(ν,k,1)光正交码的设计方法

介绍了严格最佳和准最佳(ν,k,1)光正交码的定义，阐述了它们与(ν,k,1)循环差集族的关系。基于Wilson均匀分布差引理和初等数论的基本理论，提出一种最佳(ν,k,1)循环差集族的构造方法，即构造定义在ν阶有限域上满足特定约束条件的k元集合。将该方法用于光正交码的设计中，可以有效地设计一些严格最佳(ν,k,1)光正交码，其中，码长ν为素数，码重k的取值为4、5和6。最后结合具体实例，给出严格最佳(ν,k,1)光正交码的计算机辅助设计方法。同其他设计方法相比，该设计方法既简单又实用，尤其对严格最佳（ν,k,1）光正交码而言，设计效率较高；随着码重k的增加，码的设计效率逐渐降低。     

双视场红外变焦镜头的无热化研究

研究了双视场红外变焦系统的光学被动消热差技术,通过理论分析温度变化对变焦光学系统性能的影响,推导出被动消热差公式.将热离焦和热色差作为两种附加的初级像差引入像差平衡关系式,可通过常规光学系统消像差的 4 种途径:分配光焦度、有效匹配光学材料、改变透镜形状和引入非球面实现全被动补偿.在此基础上建立了一个通用模型,该系统有 6 片透镜、一个非球面,在-45℃～+55℃温度范围内的2个视场均具有较好的像质、冷反射和较宽松的公差特性.在该模型中适当引入衍射元件,可减少镜片,提高光学性能.     

制冷型红外焦平面系统冷反射效应的分析与控制

利用光学不变量对焦平面系统进行近轴分析,得到了量化焦平面系统冷反射集中程度和变化率的两个一阶参量。以热辐射理论为基础,推导并总结了冷反射引入温差(NITD)和成像系统参数及环境参数的关系式。以焦距为90mm,视场角4°,F数2.75的中波焦平面成像系统为例,在CODE V软件中对其冷反射效应进行了定量分析,并以一阶参量为约束,实光线追迹辅助验证的方式进行了冷反射优化,优化后光学系统的冷反射降低了70%。在杂光分析软件(ASAP)中根据系统的实际参数对冷反射分布进行了模拟,结果表明对冷反射进行优化控制后,系统的NITD减小到了预设值之下,冷反射效应得到了很好的控制。     

基于光学离焦量的致冷型长波变焦红外成像系统冷反射效应的分析与控制

衡量镜面冷反射大小的主要指标在于其对后向反射光线的在探测器靶面的聚焦程度,目前使用一阶参量yni进行量化,不足之处在于没有和具体的透镜参数和系统参数相联系,对于冷反射优化指导作用不大。定义了新的参量光学离焦量对反射光线的散焦进行量化,推导给出了其与镜面曲率半径、通光孔径、其后成像面位置、其前透镜组焦距和系统视场角等设计参数的关系式,分析总结了光学设计中降低冷反射的方法。利用光学离焦量对一个制冷型长波变焦红外光学系统进行了冷反射分析,并计算了各反射面的冷反射引入等效温差(NITD)。分析了NITD主要贡献面的冷反射成因,并进行了针对性的优化,优化后系统变焦部分的NITD减小了50%,而固定透镜组的冷反射下降了75%左右,结果表明光学离焦量对于制冷型红外系统的冷反射优化具有明显的指导作用。     

高效传质与电子转移的全纳米线光催化燃料电池自驱动净水同步产氢

分别以三维分级碳布基底上组装的TiO₂纳米线阵列和铂化的硅纳米线阵列作为光阳极和光阴极,构建了具有高效传质和电子转移特征的全纳米线光催化燃料电池。在光照作用下,光阳极微流道内的光生空穴能有效氧化降解有害污染物,这同时增强了光电子还原水产氢的活性。与传统的平面式光电极相比,全纳米线光催化燃料电池在不需要外部偏压条件下即可高效降解模拟印染废水和同步生成氢气新能源。     

高效传质与电子转移的全纳米线光催化燃料电池自驱动净水同步产氢

分别以三维分级碳布基底上组装的TiO₂纳米线阵列和铂化的硅纳米线阵列作为光阳极和光阴极,构建了具有高效传质和电子转移特征的全纳米线光催化燃料电池。在光照作用下,光阳极微流道内的光生空穴能有效氧化降解有害污染物,这同时增强了光电子还原水产氢的活性。与传统的平面式光电极相比,全纳米线光催化燃料电池在不需要外部偏压条件下即可高效降解模拟印染废水和同步生成氢气新能源。     

大数值孔径衍射透镜的优化设计方法

本文针对大数值孔径衍射透镜工艺制作难的问题,以菲涅耳衍射透镜为例,研究了相位匹配原理并提出了一种优化设计二元大数值孔径衍射透镜的方法。在菲涅耳衍射透镜原理的基础上,确定了优化设计多相位台阶衍射透镜的结构参数,并给出了一个设计实例,最后对结果元件的衍射效率进行了分析与讨论。