航天CCD相机焦面位置地面标定方法研究

为了在地面试验阶段准确标定出航天CCD相机在轨成像时的像面位置,提出了一种基于自准直干涉测量原理和调制传递函数测量原理的航天CCD相机焦面位置的地面标定方法。介绍了该方法的原理和实施过程,并以口径1 m、焦距20 m的平行光管标定口径600 mm、焦距6 m的航天CCD相机为例,分析并计算了新标定方法和已有标定方法的标定精度。结果表明:新标定方法的标定精度优于0.006 mm,是已有标定方法标定精度的5倍至10倍,能够满足现阶段所有航天CCD相机的焦面位置的标定精度要求。     

激光差动共焦显微成像中的轴向快速定焦方法

提出了一种基于光强信号实时判断的快速定焦方法,在对样品进行横向扫描的同时,驱动测量物镜轴向移动,对前焦探测器和后焦探测器采集到的光强信号进行实时处理,通过实时判断测量面与样品的位置关系迅速找到焦面位置,可实现快速、准确的轴向定焦,极大地提升了定焦速度。理论分析和初步的实验表明,该方法在一副图像的采集周期内能够实现轴向定焦,在同等定焦精度条件下,与清晰度定焦方法相比,可节省90℅以上的定焦时间。     

基于图像处理技术的航空相机镜头焦面自准直定位研究

提出基于图像处理技术的航空相机镜头焦面定位的方法,利用光电自准直原理进行焦面定位,并选用两种图像清晰度评价函数实时提取图像清晰度特征,采用优化的爬山算法进行快速检焦。仿真实验结果表明:利用本系统对焦距为750 mm,F数为6.3,CCD像元尺寸为6.8 m6.8 m,成像光谱为500 nm~800 nm的航空相机进行焦面定位精度测定,得到相机的半焦深为0.040 mm,可用于航空CCD相机的焦面检定及航空CCD相机的自动调焦系统。     

基于后焦面成像的液体折射率测量实验

利用磁控溅射方法在玻璃衬底上沉积一层金膜作为光学薄膜基底,在金膜上滴涂不同浓度的待测氯化钠溶液.利用光线与金属和溶液界面的表面等离子体的耦合,通过白光后焦面上暗环的相对位置,结合表面等离子体的相关理论,得到不同浓度溶液的折射率,并且分析了基于后焦面成像测量液体折射率方法的误差来源,提出了提高测量精度的办法.该实验结合了高精度的微纳加工技术以及后焦面成像过程,提出了一种新的液体折射率测量方法,在物质分析以及传感等方面有重要应用.     

双轴跟踪槽式聚光器的焦面能流测试与聚光特性

基于双轴跟踪槽式聚光系统设计了焦面能流密度测试装置,采用理论分析和实验测试的方法对由接收器的定位误差和跟踪误差引起的聚焦损失进行研究,并通过采集因子量化光学损失,从而揭示出各种误差影响的规律。结果表明:随着定位误差的增大,焦面宽度增加,焦面能流密度降低且趋于均匀;随着跟踪误差角的增大,焦面中心偏移量和光学损失增加。对于实验使用的双轴跟踪槽式聚光系统,当接收器光孔宽度为50 mm时,若要保证采集因子大于90%,接收器的定位误差需保证在455 mm的±1.1%之间且跟踪误差角小于0.111°,此时采集因子可达95%。采集因子对跟踪误差角的变化更为敏感,实验研究结果与理论分析结果吻合,验证了测试设备和方法的可靠性,实验拟合的函数关系可为工程应用提供了理论指导。     

基于单步驱动的激光共焦显微镜快速定焦方法

针对现有共焦显微镜中定焦速度慢和定焦精度差的问题,提出了基于单步驱动的激光共焦显微镜快速定焦方法。充分利用轴向扫描器件的响应时间通过单步驱动获取数据,大幅提高采集速度,提高系统信噪比;通过拟合区间优化和分开拟合的数据处理方法来快速、准确获取定焦目标位置,进而实现激光共焦显微镜轴向定焦效率的提升。理论分析与实验结果表明:与现有定焦方法相比,方法在粗定焦阶段使定焦速度提升5.64倍,在准确定焦阶段使定焦速度提升3.08倍,其有效提升了现有共焦显微镜的轴向定焦速度和精度。     

无规位相板靶面均匀辐照光学系统研究

 为了探讨用无规位相板实现靶面均匀辐照光学系统的特点,首次进行了靶面在离焦情况下辐照均匀性的实验研究。实验结果表明:靶面在聚焦透镜焦面前后较大范围内均可得到均匀辐照,靶面上光强起伏的平均峰间距小于8μm。     

大视场离轴三反光学系统场曲特性与装调方法

基于矢量波像差理论,分析了离轴三反光学系统装调过程中在小量失调状态下的场曲特性,提出了通过倾斜焦面补偿系统失调产生场曲的方法。在此基础上,结合某遥感相机进行了仿真模拟,具体分析了焦面分视场数目与三反射镜安装精度要求的关系,提出了系统装调流程和方法。利用测试相机调制传递函数的方法,对相机的场曲特性进行了测试,并通过修正焦面倾角实现场曲像差补偿。修正后的相机边缘视场调制传递函数得到明显提升,相机各视场调制传递函数均优于0.21。     

空间超光谱成像仪前置光学系统的热光学特性(英文)

分析了空间超光谱成像仪前置光学系统的热光学特性。应用有限元方法建立了模拟前置光学系统的热弹性变形模型,并进行了热弹性分析计算;用Zernike多项式拟合分析结果,求得各镜子反射面在热变形后的面型误差和相对于初始理想位置的偏移;利用光学分析设计软件Code V计算得到光学系统的像面与焦面的偏离量,即离焦量,并用多项式拟合得到其随温度变化的规律。计算结果表明,前置光学系统的像面在温度改变时会偏离焦面,离焦量与温度近似地成线性关系,当温度升高时像面最大偏移量为107.4μm,温度降低时像面最大偏移量为106.9μm。该分析结果可作为指导超光谱成像仪改进热控措施,进行调焦补偿的理论参考。     

基于叠栅条纹相位解析的纳米检焦方法

随着光刻机分辨力节点的提高,纳米级的高精度检焦技术变得愈发重要。针对投影光刻的特点,介绍了一种基于叠栅条纹相位解析的纳米检焦方法。此方法基于三角法测量原理,通过光弹调制器和横向剪切板的光学调制、平行平板的相位调整,硅片位移的变化会引起调制光强发生正余弦变化。根据光强的正余弦变化,求出焦面位移量。经实验与数据分析,该方法具有纳米级的检焦精度,且具有实时性强、非接触等特点,能满足100 nm投影光刻中焦面检测的需要。     

弹道测量中红外焦平面成像系统的应用研究

探讨利用红外焦平面成像系统对常规快速弹丸目标的跟踪与测量的可行性,以便于利用红外探测技术实现高精度远距离的弹道测量。文章选用响应工作波段为3－5μm的红外焦平面器件作为探测元件,对122mm火箭弹的作用距离以及红外两站交汇测量系统对122mm火箭弹的交汇测量精度进行了分析计算。针对计算中目标辐射强度难以确定的问题,采用根据试验结果比对换算的方法予以解决。     

反射型变周期光栅透镜的性能研究

本文首先对各种集成光学透镜作了介绍,并对它们的优缺点进行了比较。 其次,本文对反射型变周期光栅透镜(RCGL)的原理和设计给予了详细的讨论,而且对RCGL的衍射效率和焦斑性质在理论上进行了较为彻底的研究。理论表明。RCGL的性能因光栅齿形和齿高的不同而不同,其中,以锯齿形齿的RCGL效果最好。无论何种齿形RCGL,如果齿高不理想,可失去聚焦效应。 我们制作了适用于扩Ti:LiN_bO₃波导的RGGL,它是以Si片为衬底,焦距为15mm,光栅面积为1.5mm×1.5mm。 实验结果表明:所制作的RCGL效果良好,衍射效率为14.4%,焦斑宽度(-3dB)为11μm,焦距值与设计符合良好。     

近线性悬丝对扭摆周期的影响及其改善办法

本文从理论上分析了具有近线性弹性系数悬丝的扭摆在衰减振动时周期的变化规律,得到了与实验相符的结果,提出了如本底扣除法、双悬丝预应力法等几种消除周期变化影响、提高测量精度的方法。 关键词：     

用面阵CCD模拟测定星光漂移的方案研究

在LAMOST焦面光纤定位系统预研中 ,在焦面板上采用面阵CCD跟踪测量亮星的位置及其漂移 ,以对焦面板进行定位。在实验室条件下 ,用光纤出射光斑代替星光 ,即在光纤一端耦合进光 ,并在另一端用面阵CCD接收光斑 ,以模拟实际中接收星光情况。并利用重心法和图像迭加技术对采集的光斑信号进行处理。结果表明 :用面阵CCD测量星光位置及其漂移具有重复精度高 ,稳定性好的特点 ,且通过图像迭加处理 ,可提高星光信号的信噪比。     

有源层受主浓度对InGaAsP/InP双异质结发光管特性的影响

本文研究了有源层受主浓度(Pa)对InGaAsP/InP双异质发光管特性的影响。有源层受主浓度Pa≈2×1017～1×1018cm-3的器件,具有较大的光输出功率P≥1mW;截止频率fĉ为30～80MHz,并且有正常的Ⅰ-Ⅴ特性。有源层浓度高于上述浓度的器件,光输出功率降低,并且具有异常的Ⅰ-Ⅴ特性。在器件光谱半宽△λ=(λ2/1.24)nkT关系式中,n值是有源层受主浓度(Pa)的函数。上述结果表明:有源层受主浓度(Pa)是影响器件特性的重要因素之一。     

KCl透镜上的类金刚石碳膜红外透射特性研究

用射频-直流辉光放电PECVD法在KCl透镜上沉积了非晶结构的类金刚石碳膜.测量显示镀覆了类金刚碳膜的KCl透镜在2.5μm～50μm红外范围内具有高增透作用.由红外透射谱分析得到膜中SP³键占主导地位.     

3～5μm角度调谐LiNbO3晶体光参量振荡器的技术研究

用LiNbO₃作参量晶体、调QNd:YAG(1.064μm)激光器做泵源,通过求出相位匹配点对有效非线性系数进行数值计算,找出有效非线性系数的最大值,从而求出该点对应的相位角和方位角,确定出进行角度调谐LiNbO₃晶体的切割角在理论计算过程中,用计算机模拟,得出了OPO的角度调谐曲线、有效非线性系数曲线和参量增益曲线实验研究中实现了369μm单点参量光输出,实验结果与理论计算结果相吻合.     

PtSi IRCCD器件用长焦距Si微透镜阵列的制作研究

为了改善PtSi IRCCD器件的红外响应特性,需要添加长焦距微透镜阵列进行焦平面集光,本文提出了一种新的方法—曲率补偿法用于长焦距微透镜阵列的制作.扫描电子显微镜(SEM)显示微透镜阵列为表面极为平缓的方底拱形阵列,表面探针测试结果显示用曲率补偿法制作的微透镜阵列表面光滑,单元重复性好,其焦距可达到685.51μm.微透镜阵列器件与PtSi IRCCD器件在红外显微镜下对准胶合,显著改善了IRCCD器件的光响应特性.     

HLS注入段束流位置探头定标电场的拟合和误差计算

 描述了束流位置探测器(BPM)探头定标、定标电场的拟合和误差计算。该定标系统采用了具有调节精度为10μm垂直放置真空管道的天线模拟定标装置和分辨率高达1μm外差式、窄带频域信号处理电子学线路。并推导出针对合肥光源（HLS）定标系统条件下的电场拟合函数及相关的BPM-Mapping图和误差计算结果,较精确地计算出该高精度定标系统误差。