Ф750mm口径望远镜光学系统的检测(英文)

为了探测更高轨道的空间目标,研制了一台通光口径为Ф750mm的望远镜.该望远镜为主焦点光学系统,由一片二次非球面反射元件和四片透射元件组成,具有大视场(4°),大相对孔径(1∶1.32)和宽光谱(500～800nm)的特点.本文以该望远镜的研制为基础,介绍了其光学系统各个元件的单独检测和系统装调完成后的整体检测方法和过程.采用样板法对系统中的球面透射元件进行了单独检测,采用透射无像差补偿器法对二次非球面反射镜进行了单独检测,采用反射无像差补偿器法对组合起来的透射校正镜组进行了检测,并且对系统装调对准之后的光学系统进行室内平行光管和室外对星观测两种方法进行检测.测量结果均满足设计要求,其中球面透镜的面形误差小于0.1个光圈,反射元件和透射元件非球面表面的面形误差均优于λ/30(λ=632.8nm),透射校正镜组的波像差优于λ/30(λ=632.8nm).光学系统整体检测结果表明,室内和室外检测结果一致,其像面的80%能量集中度直径在4°的全视场范围内均小于2个像元,达到了设计的成像要求.     

Optical Measurement of φ750 mm Telescope System

为了探测更高轨道的空间目标,研制了一台通光口径为φ750 mm的望远镜.该望远镜为主焦点光学系统,由一片二次非球面反射元件和四片透射元件组成,具有大视场(4°),大相对孔径(1∶1.32)和宽光谱(500～800 nm)的特点.本文以该望远镜的研制为基础,介绍了其光学系统各个元件的单独检测和系统装调完成后的整体检测方法和过程.采用样板法对系统中的球面透射元件进行了单独检测,采用透射无像差补偿器法对二次非球面反射镜进行了单独检测,采用反射无像差补偿器法对组合起来的透射校正镜组进行了检测,并且对系统装调对准之后的光学系统进行室内平行光管和室外对星观测两种方法进行检测,测量结果均满足设计要求,其中球面透镜的面形误差小于0.1个光圈,反射元件和透射元件非球面表面的面形误差均优于λ/30(λ=632.8 nm),透射校正镜组的波像差优于λ/30(λ=632.8nm).光学系统整体检测结果表明,室内和室外检测结果一致,其像面的80％能量集中度直径在4°的全视场范围内均小于2个像元,达到了设计的成像要求.     

贝塞尔高斯涡旋光束在大气湍流中的传输特性

为了探测更高轨道的空间目标,研制了一台通光口径为Ф750 mm的望远镜.该望远镜为主焦点光学系统,由一片二次非球面反射元件和四片透射元件组成,具有大视场(4°),大相对孔径(1∶1.32)和宽光谱(500~800 nm)的特点.本文以该望远镜的研制为基础,介绍了其光学系统各个元件的单独检测和系统装调完成后的整体检测方法和过程.采用样板法对系统中的球面透射元件进行了单独检测,采用透射无像差补偿器法对二次非球面反射镜进行了单独检测,采用反射无像差补偿器法对组合起来的透射校正镜组进行了检测,并且对系统装调对准之后的光学系统进行室内平行光管和室外对星观测两种方法进行检测.测量结果均满足设计要求,其中球面透镜的面形误差小于0.1个光圈,反射元件和透射元件非球面表面的面形误差均优于λ/30(λ=632.8 nm),透射校正镜组的波像差优于λ/30(λ=632.8nm).光学系统整体检测结果表明,室内和室外检测结果一致,其像面的80% 能量集中度直径在4°的全视场范围内均小于2个像元,达到了设计的成像要求.     

刮擦全息透射成像的研究

针对刮擦全息在透射成像方面的缺失,先提出了基于几何光学的理论解释,然后对两面刻有不同划痕 的亚克力板进行了一系列成像实验,从而验证了理论的正确性. 通过将刮擦全息透射成像与反射成像进行对比,指 出了二者在理论和实验上的异同. 接着给出了透射成像修正系数的较精确推导,推导过程反映出了板材对透射成 像的影响. 最后,指出了刮擦全息透射成像的实际利用价值及其对进一步完善刮擦全息技术的重要作用     

2000 1/mm X射线镂空透射光栅的制备研究

在满足工艺要求的前提下,通过模拟光栅衍射,设计出镂空透射光栅模型,在此基础上将电子束和X射线光刻技术相结合,研究了制造2000 1/mm X射线镂空透射光栅的新工艺技术.首先利用电子束光刻和微电镀技术在镂空聚酰亚胺薄膜底衬上制备X射线母光栅掩模.然后利用X射线光刻和微电镀技术实现了光栅图形的复制,之后采用紫外光刻和微电镀技术制作加强筋结构,最后通过腐蚀体硅和等离子体刻蚀聚酰亚胺完成镂空透射光栅的制作.从此新的制造工艺结果上来看.制备的光栅栅线平滑,占空比合理,侧壁陡直,不同光栅之间一致性好,完全可以满足应用需求,充分表明了该制造技术是透射式X射线衍射光学元件制造的良好选择.     

2000 l/mm X射线镂空透射光栅的制备研究

在满足工艺要求的前提下,通过模拟光栅衍射,设计出镂空透射光栅模型,在此基础上将电子束和X射线光刻技术相结合,研究了制造2000 l/mm X射线镂空透射光栅的新工艺技术.首先利用电子束光刻和微电镀技术在镂空聚酰亚胺薄膜底衬上制备X射线母光栅掩模.然后利用X射线光刻和微电镀技术实现了光栅图形的复制,之后采用紫外光刻和微电镀技术制作加强筋结构,最后通过腐蚀体硅和等离子体刻蚀聚酰亚胺完成镂空透射光栅的制作.从此新的制造工艺结果上来看.制备的光栅栅线平滑,占空比合理,侧壁陡直,不同光栅之间一致性好,完全可以满足应用需求,充分表明了该制造技术是透射式X射线衍射光学元件制造的良好选择.     

可实现宽频带光波非对称传输的自准直效应光子晶体异质结构

利用光子晶体的自准直效应和能带特性,设计了一种能实现宽频带光波非对称传输的二维光子晶体异质结构.该结构实现宽频带、高正向透射、非偏振选择的非对称传输.横电(transverse electric, TE)偏振光非对称传输波长带宽可达532 nm,在光通信波长1550 nm处正向透射率和透射对比度分别可达0.693和0.946;横磁(transverse magnetic, TM)偏振光非对称传输波长带宽为128 nm,在光通信波长1550 nm处正向透射率和透射对比度分别可达0.513和0.972;通过进一步优化异质结界面,在TE偏振光下非对称传输波长带宽可达562 nm.     

用于实时数字稳像的灰度投影算法研究

基于灰度投影算法构建了一个实时数字图像稳定系统,阐述了灰度投影算法应用于数字稳像的基本问题.深入分析和研究了算法在稳像系统中的中值滤波、区域选择、参考帧选择等优化问题.该系统的硬件由振动平台、光学镜头、CCD、图像采集卡和计算机构成;软件编程基于DirectShow平台,通过Visual C++实现.通过对稳像试验结果的定量评价与分析表明,该灰度投影稳像算法具有简捷、快速、准确的特征,是实现摄像机实时数字稳像的一种切实可行的方法.     

长周期光纤光栅线性滤波解调系统实验研究及改进

在利用长周期光纤光栅（LPFG）准线性段进行线性滤波解调中,对LPFG准线性段进行一次线性拟合得到的结果误差较大,提出通过对LPFG透射谱的分段线性拟合和对LPFG进行温度控制使其谐振波长移动来选择不同的线性段,从而实现不同灵敏度解调。给出了基于DSP的实现方法及基于VC++对话框中MFC编程实现的监测界面。最后简要给出了该系统的潜在应用领域。     

大口径离轴中波红外连续变焦系统设计

基于制冷型320×240凝视焦平面阵列探测器,采用离轴折反射式结构设计了一种大口径长焦距红外连续变焦光学系统.系统分离轴无光焦度和透射式连续变焦两部分,通过光瞳匹配和冷屏匹配将两部分组合起来进行优化,解决了透射式连续变焦系统因材料限制不能实现大口径、共轴连续变焦系统短焦遮拦比大和离轴三反变焦系统像面移动的缺陷.系统工作波段为3.7~4.8μm,焦距范围250~2 000mm,变倍比为8×,F数为4,满足100%冷光阑效率.在空间频率16lp/mm处系统的MTF值大于0.5,具有像质好,分辨率高等特点,满足设计要求.     

一种透射式软X光带通方法研究

基于微通道板(MCP)X射线光学, 提出了一种透射式软X光带通方法. 通过三种通道结构的MCP-X光传输特性比较, 给出了带通设计方法. 利用北京同步辐射装置开展了方孔MCP和滤片标定. 结果表明, MCP透射谱具有宽能带选择范围和高效率的特点, 并且在1 keV以下可以在多个多能点实现100 eV带宽的带通设计. 关键词： X射线光学 微通道板 软X光带通     

飞秒互相关时间选通技术用于光学层析成像的实验研究

利用飞秒互相关二次谐波信号时间选通技术。实现了对埋藏在高度散射介质中物体的透射成像和反射以析成像。互相关选通门有效地选出携带物体信息的弹道光子和蛇行光子，排除了给成像带来背景噪声的温射光子，分别获得了散射介质中物体的二次谐波一维和二维图像。     

超短脉冲光通过光折变体光栅衍射及透射光强的瞬时变化特性研究

采用Kogelnik的耦合波理论,研究了超短脉冲光通过光折变体光栅的衍射及透射光强在时域的瞬时变化特性.发现衍射和透射脉冲波形与读出脉冲宽度、光栅周期、光栅厚度及光折变材料的折射率调制大小有密切关系.通过调整这些参量的数值,可以获得需要的脉冲形状.同时还发现衍射和透射脉冲在时间轴上有一定的偏移,偏移量的大小与参量选择有关.     

TDX-200透射电子显微镜自动曝光原理研究

通过分析透射电子显微镜的曝光机理,得出了荧光屏亮度与曝光时间之间的关系表达式。设计了TDX-200透射电子显微镜自动曝光电路,并通过实验对自动曝光参数进行了标定。通过对多种实际样品在不同工作模式下进行自动曝光试验,得到了相对清晰的电子显微像。结果表明,TDX-200透射电子显微镜自动曝光的设计满足要求。     

内掩式透射地基日冕仪中杂光鬼像的消除

为了消除杂散光对日冕仪成像质量的影响,分析了工作波段为530～555 nm的内掩式透射地基日冕仪（其视场为±1.1～3R⊙,分辨率为13.5μm,口径为120 mm,系统F数为8.2）物镜的多次反射形成的鬼像。基于鬼像形成原理,完成建模模拟,提出了结构性遮拦措施,并通过实验论证了遮拦结构对鬼像有良好的遮拦效果,同时验证了鬼像的光强和物镜边缘衍射光基本一致。实验还显示：鬼像的尺寸和模拟基本一致,直径均约为0.9 mm。消除鬼像后,内掩式透射日冕仪消杂光能力和成像质量进一步提高,实现了对日冕的有效观测。     

ASAP模拟变焦系统中鬼像的研究

 非成像光束在光学系统内表面的多次折射反射容易在像面附近形成光晕或鬼像,变焦系统由于镜片多,机构复杂等往往难以进行全面的分析模拟。利用ASAP软件模拟每个透射面作为部分透射、部分反射的表面,对变焦光学系统非轴上光进行分析,模拟出变焦系统的光学元件表面和光机内壁,实行实际光线追迹,然后以像面为研究对象,进一步实施实际光线追迹,模拟出全部散射光在像面上的能量分布,找出鬼像形成的原因,并在此基础上通过改变二次反射所在面的曲率或改变所在面的折射率两种方法对变焦光学系统进行优化,减小鬼点数目,以提高系统的成像质量。     

金膜上亚波长周期性孔阵的模拟与研制

分析了980 nm波长的光在透过制作在金膜上的亚波长周期性孔阵时的透射增强现象.通过建立中心带缺陷孔的三角晶格的孔阵模型,并采用三维时域有限差分方法对该模型的透射情况进行模拟分析.结果表明通过优化孔阵周期参数可以对特定波长的光实现一定程度的选择透过性.当孔阵周期为450 am,中心缺陷孔径为400 nm,孔阵中单个孔孔径为150 nm时,980 nm波跃光透过该孔阵时具有明显的透射增强效应,并且距孔阵表面3μm的远场光斑尺寸被局限在亚波长尺度(880 nm).研究了使用聚焦离子束在金膜上制备孔阵的工艺,成功研制了与没计尺寸一致的孔阵.这种孔阵可以集成在980 nm垂直腔面发射激光器上,用于改善器件的远场光学特性.     

基于微透镜阵列的实时三维物体识别

提出一种基于微透镜阵列多视角成像特点,将三维物体的深度信息转化为二维透射像阵列的角度信息,利用光学二维图像识别技术,实现对三维物体识别的方法.对识别过程进行了理论分析和计算,用匹配滤波的方法实现了对三维物体骰子的实时识别.实验结果表明,本方法的相关识别能力较高,并且具有很强的灵活性,对于有微小旋转、微小平移的三维物体也可进行识别.     

透射光学系统像平面一阶散射光照度分布规律研究

透射光学系统由于结构简单、成本低、视场大、成像质量高等优点,广泛应用于探测、显微、望远等实际应用中,但目前关于该类系统像平面散射光斑分布规律的研究却鲜见报道.本文对透射光学系统焦平面散射光照度分布规律展开研究,以Harvey双向散射分布函数散射理论为基础,建立了小散射角条件下透射光学系统一阶表面散射光在像平面的高斯函数分布规律的理论模型,该模型能与实验数据很好地符合.     

具有镜像对称结构的一维光子晶体的透射谱

计算了具有镜像对称性结构的一维光子晶体的透射谱.在光子晶体的禁带中得到了多个完全透射峰.用数学归纳法得到了简单的迭代关系式用以计算多个完全透射峰的频率.只要结构具有镜像对称性，中心透射峰总是存在，而其他透射峰则依赖于缺陷的位置和折射率.适当选择对称结构，可以得到一个近完全透射带. 关键词： 光子晶体 缺陷模 透射谱