一种高性能双视场长波红外光学系统

设计了一款高性能的紧凑型双视场长波红外光学系统,该光学系统由前固定组、变倍调焦组、后固定组、中继组组成.采用机械补偿变焦方式、光瞳匹配技术、二次成像和二次折叠,有效地对光学系统纵向和横向尺寸进行了约束,外形包络在220 mm×95 mm(局部135 mm)×50 mm(局部110 mm)范围内,系统紧凑,体积小.通过光学和结构材料的优选搭配及光学系统参数优化配置,在-40℃~70℃范围内,控制了光学系统热差,光学系统光轴稳定,小视场光轴稳定性<0.04 mrad,大/小视场转换光轴平行性<0.1 mrad;应用该光学系统的热像仪性能高,MRTD(3 cyc/mrad)=0.07 K,NETD=30 mK.设计结果表明光学系统像质良好,满足热像仪使用要求.     

电寻址空间光调制器的数学描述及其MTF测量

本文给出了电寻址振幅型空间光调制器的数学描述,提出了一种测量其MTF的方法,并给出了实测结果。     

凹面反射镜粗糙度的测量

引言对低增益激光器来说,获得高平滑表面（即具有最小粗糙度表面）的反射镜有很大实际意义。特别是真空紫外和软Ｘ射线波段的短波长激光器,随着波长缩短,粗糙度对反射率的影响急剧增大。要求超抛光反射镜的另一领域是激光陀螺,它要求入射光束的逆向散射最小。改进超平...     

光学系统中光瞳动态变化的测量

研究了光学系统实时精密自动对准中光束光瞳位置动态变化的测量问题。采用相位相关算法处理基准和实测图像得到光瞳平移量数据,其测量相对误差不超过0.4pixel;针对实际运用中光瞳图像存在的灰度变化、噪声、旋转和缩放等诸影响因素,对算法进行了理论分析和全面的仿真测试。结果表明该算法能克服光强分布不均和强噪声的影响,得到高精度测量结果;对旋转和缩放进行校正后,测量精度在1pixel左右。提出并测试了将多帧图像叠加后的图像之和作为基准图像的测量方法,使相位相关信噪比提高了88.6%,稳健性显著提高。     

双像双视场红外光学系统

介绍了一种双像双视场红外光学系统,对其设计方法、分光原理和分光元件进行了深入讨论.由于使用了孔径分光、光楔对双视场图像进行空间分离、二向色性分束镜进行光谱细分,两光路合一,使卡塞格林光学系统的潜力得到了充分发挥,实现了共窗口、共探测器的双像双视场成像光学系统.系统能提供一幅场景的两幅图像,两视场之间无需切换,两视场具有不同的光谱波段.通过电子系统的波段比处理技术,能提高整机系统的抗干扰能力,提高整机系统的探测精度和识别概率.     

应用于红外光学系统的铝合金反射镜面型变形研究

铝合金反射镜应用于红外光学系统中,其表面变形会对光学系统成像质量造成较大影响.通过光学系统传递函数测试仪器进行大量的实际传递函数测试可以得出变形铝合金反射镜对整机传递函数主要的影响情况.通过分析影响,并在光学系统设计软件中进行仿真,得出铝合金反射镜的主要变形特点,即铝合金反射镜整体和局部的曲率误差.建立了整体和局部曲率误差的表面面型模型,定量化分析了变形对成像质量的影响.针对典型的变形特点,改进了安装方式,使反射镜受力均匀,其变形情况得到缓解,从而保证光学系统的成像质量达到要求.     

离轴双反射镜重新成像红外望远镜

美国专利US7390101 (2008年6月24日授权)本发明提供一种采用两块反射镜的红外望远镜,它是按一种离轴偏心光瞳重新成像结构制造的。为了提高传统的双反射镜望远镜的图像质量,主镜和次镜的反射     

中长波红外双波段全向反射镜的设计

研究了异质结构一维光子晶体全向反射镜的设计方法.通过分析光子晶体的晶格常数、折射比和填充比,选择碲和聚乙烯设计了中红外和远红外双波段全向反射镜.结果表明采用异质结构的光子晶体能够同时在3.4～5.4μm和8～12.5μm实现全向反射(反射率大于99%),相对带宽分别达到了49.8%和43.1%.     

红外系统MTF狭缝测量法的改进

介绍了应用狭缝结合二维傅里叶变换测量光学系统尤其是红外光学系统的基本原理.由于光电探测器的对图像采集的离散性造成傅里叶变换频谱的混频,以及高频旁瓣过多现象,为了提高MTF测量的精确性,采用MATLAB模拟仿真的方法对狭缝测量法进行两部分改进,分别为倾斜狭缝和平滑照明.倾斜狭缝部分给出了倾斜角度与频谱值的关系曲线,平滑照明部分给出线性和高斯两种平滑方案.两部分改进方案均给出模拟结果,改进的效果显著.     

双波段/双视场红外光学系统设计

研究了双波段/双视场红外光学系统的设计,设计了双波段/双视场红外光学系统,引入衍射光学实现双波段成像,采用移动单个透镜实现视场切换.结果表明,该系统可以实现焦距为37mm/100mm,工作波段为3.7～4.3μm/8 12μm的双波段/双视场光学系统,F数为1.2,在空间频率201p/mm处的光学传递函数值＞0.5.应用结果表明,该系统结构简单,像质好.     

微反射镜阵列角位置检测中的光斑串扰抑制算法

针对微反射镜阵列（MMA）微反射镜集中度高、尺寸小,在实际检测过程中相邻镜面反射光容易出现串扰的问题,提出了一种用于微反射镜阵列角位置检测的光斑串扰抑制算法。对照射到阵列中待测微反射镜及邻域微反射镜上的光强进行标定,通过求解光强矩阵方程获得每个微反射镜的角位置信息。仿真结果显示,在检测光斑尺寸大于单个微反射镜尺寸的串扰情况下,该方法的检测精度可保持10μrad以上,满足光刻机使用指标需求。所提出的检测方法可有效解决MMA检测过程中的串扰问题,对光刻机自由光瞳照明模块的角位置检测具有重要意义。     

基于双前馈+双神经网络自适应快速反射镜的解耦控制

基于柔性铰链结构支撑和音圈电机驱动的两轴快速反射镜是一个两输入两输出强耦合系统,X轴和Y轴间的耦合大幅降低了反射镜的定位精度,采用传统的PID控制算法很难实现高精度的解耦控制。针对中心对称和轴对称结构形式的两轴快速反射镜,理论分析了两轴快速反射镜耦合来源—直流耦合分量和非直流耦合分量;建立了X轴和Y轴间的耦合物理模型;提出的双前馈+双神经网络自适应解耦控制算法分别补偿直流耦合分量和非直流耦合分量。实验结果表明:该控制算法与传统的PID控制算法相比,耦合度从5%左右降低到1.0‰以内,从而定位精度从2.5%左右提高到0.5‰以内。     

激光干扰对红外成像探测器MTF影响的仿真研究

分析了激光辐照对成像探测器的软损伤效应,尤其是成像探测器光学性能的退化效应.通过探测器仿真软件模拟了激光辐照前后的斜缝成像效果,并使用二维傅里叶变换法获得了辐照前后的系统MTF值,证明了激光辐照对MTF的影响.     

手持双视场红外光学系统设计

介绍了一种采用中波640×512元红外焦平面探测器的红外双视场光学系统设计实例,该系统工作波段为3.7～4.8μm,变倍比为3倍,F数为4,采用切换变倍方式实现变倍.该系统具有体积小,重量轻,分辨率高,像质高,工作温度范围宽等优点,能够很好地满足手持热像仪的实际需要.     

用于自适应光学系统的几种新型可变形反射镜

将MEMS技术用于自适应光学系统具有重大意义.本文从原理及制作工艺上论述了几种新型的可变形反射镜,为下一步的深入研究打下基础.     

一体化红外双波段成像光学系统

根据目标在不同光谱波段下的光学特征设计了双波段系统,具有优于单色探测系统的探测能力和复杂环境下的目标识别与干扰判别能力,提高了有效侦察率、大大降低了虚警率.介绍了几种常见红外双波段系统,简述其原理,通过相应具体实例重点分析研究了折反式红外双波段以及折射式制冷型中波红外和长波红外双波段,采用共用窗口一体化红外双波段形式,结合二次成像和100%冷光阑效率技术,同时在两个波段内较好地完成了系统像差的校正,且两波段相对孔径、视场和焦距一致,因而可以融合中波红外图像和长波红外图像,充分利用中波红外、长波红外各自优点,符合实际应用需要.