道威棱镜的偏振特性及偏振补偿研究

为了避免机载光电吊舱中共口径光学系统内部由于道威棱镜旋转引起的激光照射脉冲偏振态的变化,利用琼斯矩阵对道威棱镜的偏振特性与四分之一波片、半波片补偿道威棱镜旋转引起的激光脉冲偏振态变化进行了理论分析和实验验证。结果表明:线偏振的激光脉冲通过旋转一定角度的道威棱镜时,激光脉冲偏振态变为椭圆偏振,偏振态发生变化;而激光脉冲首先通过旋转一定角度的四分之一波片与半波片时,可使通过道威棱镜系统的激光脉冲偏振态保持不变,且两波片旋转角度与道威棱镜旋转角度之间存在一种非线性关系。采用偏振补偿方法可有效避免机载共口径光学系统中道威棱镜引起的激光脉冲偏振态变化,提高激光脉冲能量利用率,降低激光脉冲后向散射抑制难度。     

基于反转光楔和泽尼克多项式的共形光学设计

采用一对反向旋转的累斯莱棱镜可以实现对目标视场的动态扫描,并应用一对内表面为泽尼克边缘矢高表面的透镜对共形光学整流罩引入的主要像差进行校正,剩余像差则由累斯莱棱镜内表面进行补充校正.设计实例中,通过比较光学系统校正前后的成像质量以验证这种校正方法的有效性.     

潜望式瞄准镜中消像旋棱镜的装调工艺技术

当潜望式光学系统中反射镜绕机械轴转动时,影像会在视场中绕光轴旋转严重影响观瞄。消像旋棱镜可以使像产生反向转动从而消除这种影响。从探索潜望式瞄准镜中消像旋棱镜的装调工艺出发,通过对2种常用消像旋棱镜在光学系统中对光线折转的分析,提出了其光机装调过程的判断依据,总结了2种消像旋棱镜应用的装调工艺方法,并提出了在平行光路中检测消像旋棱镜固定前后的分辨率以保证成像质量。经过多个项目的验证,此方法能有效降低消像旋棱镜的装调难度,装调后消像旋棱镜光轴与系统基准轴偏差控制在30以内。     

红外扫描金属四方棱镜的制造

<正> 一、引言为使机载或星载的红外(或多波段)摄影机增大视场和适应使用条件,目前多采用金属反射镜或反射棱镜来实现光学扫描。由于金属和光学玻璃在性能上有很大差异,这就给反射镜的制造提出了许多特殊的问题。通过实践,我们初步掌握了制造金属四方棱镜的方法,该棱镜在飞行试验中性能良好。二、四方棱镜的设计四方棱镜是光学系统中的一个元件,它的质量好坏直接影响相机能否满足使用要求,同     

CR扫描仪激光扫描光学系统设计及理论分析

设计了一种适合于计算机X射线扫描仪的新型激光扫描光学系统,采用五角棱镜和聚焦物镜组成扫描臂以取代传统的f-θ镜头,利用影像板的柔性成圆弧形进片。扫描臂又用做接收器件来收集激发出的荧光,使得系统性能提高,同时结构简单。用Zemax光学软件对扫描物镜的光学性能进行了分析。对机械结构进行了有限元仿真,确定了扫描臂转速。研究了当入射光与五角棱镜入射面不垂直及五角棱镜存在安置误差时,对系统分辨率的影响。结果显示设计的激光扫描光学系统具有一定的容差性。实验验证了所设计制造的扫描仪的性能,扫描图像具有良好的视觉效果,能够满足工业检测要求。     

△(Delta)棱镜

在潜伏镜、跟踪瞄准望远镜等目视仪器中,通常采用反射镜(或棱镜)来实现空间目标扫描。近年来这种方法也开始用在摄形仪器中。它的优点是当仪器扫描时,摄形机和操作手可以保持静止不动,运动部分只是一、二块反射镜或棱镜。因此运动组元的尺寸小重量轻,容易实现高速扫描。对是带来一个问题就是当扫描反射镜绕机械轴旋转时,在象平面上影像绕系统的光轴旋转。     

基于Risley棱镜的螺线扫描优化方法

Risley棱镜通过共轴独立旋转的方式对扫描视场范围内的光束实现任意指向,因结构紧凑、指向精度高、功耗低、响应迅速等特点而广泛应用于激光雷达、红外对抗、光学侦察等领域。螺线扫描方式可以满足视场可控、覆盖率可控、周期可控、速度稳定等指标要求。但由于扫描轨迹设置以及受电机最大速度、加速度等因素的限制,在最大张角和最小张角附近,棱镜的速度依然存在一定的突变,造成过大的伺服控制误差。针对此问题,采用滤波与插值结合的方法优化扫描轨迹。实验表明：优化后棱镜的旋转速度趋于平滑,最大伺服控制误差从约1 200″,减小至约300″,减小至原来的1/4。该方法降低了因棱镜速度突变而造成的随动伺服控制误差,优化了棱镜的旋转过程,降低了棱镜因速度突变而产生的抖动,有利于提升系统的扫描精度。     

旋转双棱镜引起的成像畸变及其校正

针对旋转双棱镜扫描成像中棱镜引起的成像畸变进行研究并通过逆向光线追迹对其实施校正。为估算畸变的特点和程度,根据视轴指向及视场尺寸确定棱镜转角和入射光方向,基于矢量形式的折射定律对视场跨度内的光线通过两棱镜实行追迹。以锗棱镜的红外成像及玻璃棱镜的可见光成像为例模拟成像变形。结果表明,图像沿着偏离系统轴的方向被压缩。偏转角越大,图像变形越突出。为校正成像畸变,从像点通过棱镜实行逆向光线追迹。针对可见光成像搭建旋转双棱镜扫描成像系统并分析其成像畸变,结果表明成像畸变的模拟预测与实验观测结果相符。无论针对模拟图像还是实际图像,逆向光线追迹都能有效地校正成像畸变,改善成像质量。该畸变分析及其校正方法对旋转双棱镜成像应用具有一定的参考价值。     

用于激光定向红外对抗的光学系统设计

依据机载光电武器小型化、轻量化的发展需求,设计了一套激光红外共光路光学系统.其中红外系统波段为3 μm～5 μm, F数为2,采用中波640×512 pixel的面阵探测器, 像元尺寸为15 μm× 15 μm,激光发射与红外光路共用望远系统,光学系统利用立方棱镜实现方位 360°和俯仰0°～90°范围的扫描,采用共光...     

一种用于跟踪高加速度目标的消旋瞄准系统

本文介绍一种用于跟踪高加速目标的消旋瞄准系统.在大中型经纬仪上一般需配置两维的目视瞄准系统.如果在目视瞄准系统中加入消象旋转棱镜,则配置一个瞄准系统就可解决两维方向上的瞄准观测任务,在使用和精度上都具有很大的经济效益.本文从光学系统中加入消旋棱镜入手,解决由此而带来的结构设计难点,分析光轴偏表达式,找出与其相关的因素,通过正确的装校调整,控制了允许的光轴偏,从而达到设计指标要求.     

球棱镜及其应用

现代科技的迅速发展促进了非共轴光学系统的发展和日益广泛的应用。球棱镜是非共轴光学系统常采用的光学元件之一。合理采用球棱镜元件可以设计出一系列具有不同用途的光学系统。它们具有尺寸小、重量轻、结构紧凑等特点，并且具有共轴光学系统难以达到的一些光学性能，因而也拓宽了光学系统的应用范围。本文从非共轴光学系统出发，对球棱镜的种类和性能特点进行了阐述，并介绍了其在非共轴光学系统中的几种应用。     

光学扫描系统

本发明介绍一种含有光栅扫描成象器的光学系统。为了可靠和其它目的,常常要求一监视系统能在短时间内搜索一宽角视场(通常为360°)。但是,如果将一台具有电视光栅扫描图象的成象仪安装在一个支架上,进行快速的方位旋转,那么在扫描一幅完整的光栅图所需的时间内就会出现明显的旋转,结果使图象扭曲,也就是畸变。虽然在低速旋转时影响不大,但当方位旋转速度与帧扫描速     

双棱镜改变写入Bragg波长的相位掩模技术

将一种可旋转的双棱镜引入到相位掩模技术中以改变光栅的写入Bragg波长.在该系统中,光纤光栅是由来自可旋转双棱镜所形成的波长为248 nm的紫外干涉条纹写入的,其中,相位掩模被用作 1级衍射光的分束器,通过双棱镜的旋转可改变两写入光束的交叉角.为了初始化Bragg波长的参考值,双光栅的顶角由相位掩模的 1级衍射角和双棱镜的折射率确定.因为在～100 nm范围内两光束的非对称旋转对光栅周期的改变是5×10~(-4) nm,双棱镜引入的光栅的闪耀可忽略.当Bragg波长的移位为1 nm时,棱镜最大的旋转角为～1 degree,最小的旋转角是～2.4 min.与Talbot干涉仪中平面镜的旋转角～23 s/nm相比,该相位干涉仪中棱镜的旋转精度降低了2～3个数量级.     

直角棱镜扫描器分析

用旋转直角棱镜系统可以同时替代传统f—θ透镜系统和旋转多面体反射镜两个光学部件,实现高精度的光束恒速扫描。本文对此旋转直角棱镜系统进行了较为全面的分析,主要包括原理分析,线性系数k值的确定,参数误差的影响等,并且给出了一些计算结果。     

星间激光通信光束微弧度跟瞄性能检测装置的设计原理

基于矢量折射定理,研究了透射光束通过双棱镜实现微弧度量级偏转的设计原理,解决了星间激光通信精跟瞄检测的难题。推导了正交双棱镜实现光束偏转的精确公式,提出以水平张角和垂直张角表达光束视场,并说明了单棱镜实现光束偏转的一般情况。根据设计指标和计算结果确定了棱镜的主要参量,进而对光束的偏转结果进行了数值模拟。最后的实验结果与模拟结果基本一致。结果表明:取棱镜棱角α为4°时,棱镜每旋转1′,透射光束变化约1μrad;分别控制双棱镜在其最小偏向角一侧小角度偏转,可以实现光束在水平方向和垂直方向500μrad范围内的精确扫描,装置的扫描精度可以达到0.2μrad。     

偏心结构体在光学系统中的应用（一）：棱镜在光学系统中的局限性

本文从偏心本（棱镜）的角度来对光学系统性能指标，结构布局等的合理性进行判断，研究表明，光学系统的视场和结构布局决定了棱镜的造反范围，这种选择性与人瞳直径，渐晕系数，物镜焦距无关，而仅与棱镜本身参数，即所用材料，展开长度有关。     

基于反向旋转位相板的共形光学系统设计

在共形光学系统中,椭球形整流罩打破了球形整流罩的旋转对称性,引入了随目标视场变化而变化的动态像差。共形光学设计的主要任务就是消除或者减小椭球形整流罩引入的动态像差,使共形光学系统的成像质量满足使用要求。设计了基于反向旋转位相板的共形光学系统,利用一对反向旋转位相板的反向旋转对目标视场进行动态扫描,利用固定校正器、衍射元件和泽尼克位相板校正了椭球形整流罩引入的动态像差。成像系统采用二次成像的透射式结构,实现了冷光阑效率100%。结果表明:该方法不仅有别于传统扫描方式,而且有效地消除了大长径比的共形光学系统的动态像差。     

分时偏振成像系统中光束偏离的补偿方法研究

分时偏振成像系统需要通过旋转检偏器获取场景的偏振信息(I, Q, U), 检偏器的前后表面间不平行(也称为楔角)将导致成像光束发生偏离且随检偏器旋转而旋转, 这将降低偏振成像系统的空间分辨率和偏振测量精度. 本文提出调整检偏器相对于入射主光轴倾斜角的方法来补偿上述光束偏离. 以格兰棱镜作为检偏器, 根据几何光学理论, 推导了分时偏振成像系统光束偏离的一阶近似补偿模型, 获得倾斜角与格兰棱镜楔角之间的函数关系, 并通过仿真模拟验证了该补偿方法的可行性和有效性. 研究结果表明, 将格兰棱镜置于汇聚光路中, 光束偏离的一阶误差可以通过调节格兰棱镜的倾斜角有效补偿; 倾斜角大小与棱镜折射率、楔角及棱镜距电荷耦合元件靶面的距离成正比, 与棱镜厚度成反比. 该结果为研制高精度分时偏振成像系统提供了切实可行的理论依据.     

高速电影经纬仪中消像旋转部件光学装校

由二块反射镜跟踪活动目标的经纬仪,它所获目标的像必然带来象的旋转,为了消除这一像的旋转;该仪器中使用了△棱镜消像旋转部件,示意图见图一。     

棱镜透镜干涉仪总体设计中的一些考虑

<正> 一、总体参数的确定及总体方案的选择棱镜透镜干涉仪(又称泰曼-格林干涉仪)是棱镜干涉仪和透镜干涉仪的总称,是一种高精度、多功能的光学测试仪器。棱镜干涉仪用于检测具有平面性质的光学零件或光学系统的质量,如平板玻璃、各种棱镜以及望远系统等。透镜干涉仪主要用于测定望远物镜、照相物镜的波象差。棱镜透镜干涉仪采用的是分振幅双光束相干光路,其中测试光路的标准平面波经被检测的光学零件或光学系统后变成了由被检测件质量所决定的变形波面,该波面与参考光路的标准平面波汇合而产生干涉图形,根据干涉图形