用于探测能量为0.110keV光子的夹心结构CsI光阴极

为了稳定而有效地探测能量范围在0.110keV之间的软X射线,研制并优化了一种高低密度夹心结构的透射式CsI光阴极。它的光子探测效串大约是高密度透射式CsI光阴极的110倍。所测得的光电发射次级电子能量分布曲线与高密度CsI光阴极类似,半极限值的全宽度(FWHM)不到2eV。由于它的量子效率高而次级电子能量分布范围相当窄,这种夹心结构透射式CsI光阴极广泛地应用于软X射线探测器和计数器,特别是软X射线条纹摄相管。     

可门控单光子探测器在天文观测中的应用

天文观测中常常贵极微弱光信号的探测问题，望远镜接收到的光信号仅有很少的光子数甚至单光子，需要在噪声远远大于有用信息的不利情况下识别出有用的信号，受益于当代高科技的迅速发展，人们得以采用多种手段不断提高信号分离和探测能力。本文介绍了可门控型单光子探测器及其在云南天文台1.2m望远镜激光测距系统中的应用。     

片上红外偏振探测研究进展

偏振是光的固有自由度,偏振探测提供了光强和波长之外的更多丰富信息。红外偏振探测器在成像、通信、遥感和宇宙学等众多应用中发挥着至关重要的作用。然而,传统的偏振检测系统体积庞大、系统复杂,阻碍了偏振探测的小型化和集成化。近来,片上红外偏振探测器的发展引起了广泛的研究兴趣。本文将重点介绍片上红外偏振探测器的两个前沿研究领域：偏振敏感材料和偏振选择性光耦合结构集成的红外偏振探测器,主要讨论片上红外偏振探测器的研究现状以及未来的挑战和机遇。     

通道型偏振光谱仪望远镜组偏振效应分析与优化

为了满足高精度偏振探测要求,通道型偏振光谱仪在设计时需要考虑望远镜组偏振效应的影响,并对其进行相应的分析和优化。首先,分析望远镜组偏振效应的影响因素,采用坐标变换和穆勒矩阵连乘法建立了考虑膜系偏振效应的望远镜组穆勒矩阵模型,并带入通道型偏振光谱仪偏振解调模型。接着,通过同时控制S光和P光的透过率和相位延迟,设计相应的低偏振效应膜系。最后,运用偏振光线追迹的方法对镀有不同膜系的望远镜组进行偏振效应仿真。仿真结果表明,在580 nm和750 nm波长处,低偏振效应膜系与高偏振效应膜系的偏振探测精度变化不明显。而在420 nm波长处,低偏振效应膜系相较于常用膜系的边缘视场偏振探测精度提高了3.22%。低偏振效应膜系可以有效降低通道型偏振光谱仪望远镜组偏振效应,提高仪器的偏振探测精度。     

红外、紫外、微光系统与应用

SPIE-Vol.3764 01148011999年 SPIE 会议录,卷3764:紫外与 X 射线探测光谱学及偏振测量法,3=1999 proceedings 0f SPIE,Vol3764:Ultraviolet and X-ray detection.spectroscopy,andpolarimetry,Ⅲ[会,英]/SPIE-The International Societyfor Optical Engineering.—1999.—288P.(EC)本会议录收集了于1999年7月19～20日在科罗拉多州 Denver 召开的紫外与 X 射线探测光谱学和偏振测量法会议上发表的28篇论文,内容涉及半透明多层极化器制造及在软 X 射线椭圆计中的应用,反射光学中超紫外区域校准方法.基于硅 PIN 二极管和漂移探测器的 X 射线偏振计,硅光电二极管探测器。太阳日晕探测任务,SOHO 任务中 UVCS 探测器平面场,超导遂道结。     

可门控单光子探测器在天文观测中的应用

天文观测中常常遇到极微弱光信号的探测问题,望远镜接收到的光信号仅有很少的光子数甚至单光子,需要在噪声远远大于有用信息的不利情况下识别出有用的信号。受益于当代高科技的迅速发展,人们得以采用多种手段不断提高信号分离和探测能力。本文介绍了可门控型单光子探测器及其在云南天文台１．２ｍ望远镜激光测距系统中的应用。     

专利

美国纽约州的QEL公司的M.J.Bardash提出一种三维激光成像系统设计方案,它是由超短X射线脉冲发生器产生激光作光源、探测器阵列、信号处理器组成的成像系统。第一次发出平行的X射线光脉冲有预先确定的能谱和通过视场的方向。由很多X射线探测器组成的探测器阵列,每个探测器可定时地探测由目标产生的康普顿散射的X射线脉冲强度。信号处理器处理散射辐射中心位置和能量密度数据。     

美航局三大望远镜联合拍摄银河系中心区域

为了纪念伽利略首次使用望远镜进行天文观测400周年，美国宇航局近日动用了三大天文望远镜联合对银河系中心区域进行拍摄；并将拍摄的照片整合为一张巨型的合成图。参与拍摄的三大望远镜分别是哈勃太空望远镜、斯必泽空间望远镜和钱德拉X射线天文台。     

中波红外集成偏振光栅结构参数对偏振性能影响仿真分析

中红外集成偏振焦平面探测技术将偏振探测技术与中波红外焦平面成像探测技术融合,通过异质集成的方式实现偏振光栅和探测器的单片集成,具有体积小、质量轻,机械稳定性高等优势,可实现多偏振方向的同时成像。像元级的亚波长金属光栅可实现不同偏振方向的高消光比,然而金属材料的选择、光栅的周期、占空比、厚度等参数均会影响偏振探测器的偏振性能。给出了亚波长金属光栅的理论分析,建立了中波红外集成偏振HgCdTe探测器的偏振性能仿真模型,对不同光栅参数对探测器偏振性能影响进行了仿真分析,确定了Al光栅周期200~400 nm,占空比0.5~0.7,厚度＞100 nm的参数选择。仿真分析得到在±14°入射角范围内,偏振消光比变化较小。同时,引入了Si基HgCdTe探测器,仿真分析了SiO₂增透膜厚度对偏振消光比的影响,确定了SiO₂最佳厚度在500 nm附近,对Si基和CdZnTe衬底集成偏振HgCdTe探测器的消光比进行比对,得出了Si基探测器偏振性能更优。仿真结果可为中波红外集成偏振HgCdTe探测器偏振光栅的设计提供理论指导和参考。     

基于谐振波导光栅的偏振选择广角光探测器(英文)

高性能偏振选择型光探测器是偏振检测系统中不可或缺的一部分。提出了一种由硅基谐振波导光栅和InP/InGaAs PIN光探测器混合集成的光探测器结构。利用严格耦合波分析方法设计了硅基谐振波导光栅结构,利用时域有限差分法优化了该混合集成光探测器的结构参数。数值仿真结果表明该光探测器在宽带范围内具有高量子效率、较大入射角容差及偏振选择性。该器件可以应用于偏振敏感系统中。     

X射线聚焦望远镜的支撑结构设计与力学实验分析

掠入射X射线聚焦望远镜的支撑框架结构设计是望远镜研制的关键技术之一。国内规划中的XTP卫星低能聚焦望远镜拟采用基于超薄玻璃的X射线聚焦望远镜方案,针对望远镜样机严苛的光学和力学性能要求,经过结构选型优化,设计了一种一体化的六边形桶式望远镜支撑结构。利用有限元软件对支撑结构进行了模态分析和频率响应分析,并与力学实验进行了对比验证。结果表明,该支撑结构具有较大的结构刚度,望远镜结构在发射环境下不会发生破坏性改变,满足力学性能要求。该支撑框架结构简洁、装配精度高,具有良好的工艺性,为望远镜的研制提供了参考。     

丽江2.4 m望远镜耐焦卡焦切换系统的设计与分析

针对丽江2.4 m望远镜耐焦与卡焦不能自动切换的现状,设计了一套M3切换系统,实现焦点间快速切换,进一步提高望远镜的观测能力。首先对切换系统进行结构设计,介绍了系统的组成和实现方法,然后进行了精度分析及有限元分析,最后通过实验进行了标定和测试。有限元分析结果表明,在重力作用下反射镜的面形精度RMS<λ/60 （λ=632.8 nm）,切换系统的一阶模态达到了34.71 Hz,整个系统具有较好的刚度。实验测试表明,方位轴系和俯仰轴系的重复定位精度优于0.5″,平移机构的重复定位精度为1 μm。该切换系统的性能指标达到了设计要求,并已装调于该望远镜且投入观测使用,同时也为类似望远镜的设计提供了参考。     

轻小型全天时远程光子计数激光雷达系统技术

对提升激光雷达作用距离的方法进行了分析,针对2 km以上的远程探测应用,提出了一种轻小型能够全天时工作的光子计数激光三维成像雷达解决方案,可用于轻小型飞行器制导,无人机、直升机、船舶导航与避障,铁路轨道障碍物探查等有远程探测需求的应用场合。该系统采取光子计数高探测灵敏度方案,光学应用收发共光路设计,收发望远镜巧妙采用了共轭光学设计,二维扫描机构放置于望远镜的后方,不但扩大了望远镜口径,提升了作用距离,同时也缩减了扫描镜尺寸,有利于扫描速度的提高,激光收发采取窄发散角和瞬时视场共视场扫描设计,再结合超窄带滤波器的应用,使得系统能够实现强烈背景噪声条件下的工作。最后讨论了高重频微脉冲激光器、发射杂散光干扰、偏振激光雷达适应性以及光子计数背景滤波去噪处理技术等技术难点。     

离轴三反同时偏振成像仪光机设计

基于离轴三反的前置望远系统,结合分振幅同时偏振成像技术,设计了一种运用于卫星平台环境的高空间分辨率的同时偏振成像仪,能同时获取目标的斯托克斯偏振参数,为抑制海面耀光、海雾、大气辐射等干扰,提升探测目标对比度提供了一种有效手段,在进行动态目标探测方面具有明显优势。并以光学设计为输入进行详细结构设计。最后通过实验室整机性能测试,仪器的工作谱段500~700 nm,视场角8.50.1,空间分辨率为5 m@500 km,光学MTF0.4@71.4 lp/mm,在高度角30、反射率0.2的条件下,信噪比优于38 dB,偏振测量精度优于1%（P 0.3）,整机一阶模态195 Hz,结构能够承受发射时严苛的力学环境,具备良好的强度和刚度。整机性能满足实际使用需求。     

提高大角度入射的单纤三向薄膜器件隔离度的新型设计

运用消偏振截止设计的方法来设计大角度入射的无源光网络单纤三向光学薄膜滤波器件,并进行了应用实例的实验。由于避免了更多的镀膜层数,这种方法工艺性好、成本低,能有效的制备在大角度入射下要求滤波曲线陡峭、隔离度高的光通信薄膜器件。     

Performance Improvement of a Flexible Telescope Through Metrology and Active Control

A radio telescope is a flexible structure under the influence of gravity, temperature, and wind. Even after all passive means of telescope construction have been applied, the residual structural deformations of a high precision telescope may still lead to focus, pointing, and path-length errors and a loss in gain that exceed the performance specifications. Gravity-induced deformations can be calculated and corrected with high precision. While the time-variable nature of temperature- and wind-induced deformations can only partially be explored in numerical simulations, their control requires the input from metrology. Corrections can be made through the telescope control system but also, to some extent, through deformable mirror surfaces. The progress in metrology and the correction of certain telescope errors are described.     

Hα太阳空间望远镜热设计

Hα太阳空间望远镜具有对日光谱成像及全日面成像功能,具有多功能、高度集成化的特点。它位于卫星载荷舱内,在轨姿态多变,并且具有连续观测的工作模式,焦平面组件及电单机工作热环境苛刻,对热设计提出较高要求。通过星载一体化设计及相机结构合理布局,在卫星舱板靠近相机处预留辐射散热通道,合理设计散热面将工作热耗快速导出,保证各部组件温度满足指标要求。搭建热平衡试验平台,对高低温工况下的热分析和热平衡试验及在轨数据进行对比,同一工况下各电单机最大温差≤4℃,对热设计的正确性进行了验证。保证了Hα太阳空间望远镜在复杂空间环境下的正常工作,对此类空间太阳望远镜热控设计具有一定的借鉴意义。     

圆锥近似Wolter-I型X射线望远镜用柱面反射镜面形误差检测方法

基于热弯玻璃的圆锥近似Wolter-I型X射线聚焦望远镜采用在凸柱面镜模具上热弯超薄玻璃的反射镜片制作方式,柱面镜低频面形误差和中频波纹度是影响望远镜聚焦性能的主要因素,因此高精度快速检测凹凸柱面镜中低频表面误差是研制中的关键技术。传统的柱面样板法无法检测超薄镜片,且只能检测对应样板半径的面形,检测效率低,无法满足要求。采用基于计算全息的零位补偿干涉检测法和激光扫描两种方法,对超光滑凸柱面模具和超薄凹柱面镜片进行快速定量检测,计算了两种检测方法的功率谱密度,通过表面的斜率误差拟合得到点扩散函数曲线和半功率直径。结果表明:两种方法都能够快速定量表征中低频表面误差对X射线望远镜角分辨率的影响,为提高反射镜制作精度和改善X射线望远镜聚焦性能提供了技术支撑。     

Space Soft X-ray and EUV Optics in CIOMP

1 Introduction Since the early of 1980's, the studies of soft X-ray and EUV optics have been implemented in CIOMP(Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics). So far, the research system of soft X-ray and EUV optics has been founded including sources, radiometry, testing and manufacturing of the super smooth mirror and multilayer coating mirror fabrication. Based on the above technologies, we started to develop the soft X-ray and EUV optical system such as a space EUV solar telescope and a EUV imager.     

临近空间望远镜次镜优化设计

根据临近空间球载望远镜高力热稳定性、高性能的要求，对其次镜组件进行优化设计。临近空间球载望远镜虽然没有火箭发射力学环境严苛，但是其独特的飞行过程受到温度变化、加速度等影响，同时由气球搭载升空，质量要求较为严格。相比于传统反射镜设计方法，采用实体优化和基结构优化相结合的方法，集成优化对镜体进行设计，引入综合评价因子优化次镜综合性能，最终次镜组件性能良好，说明优化方法有效。通过有限元仿真分析得次镜组件在重力和±3 ℃均匀温变工况下刚体位移小于3 μm，面形精度优于λ/50，在0.02 mm装配误差下面形精度优于1 nm。次镜组件一阶频率为203.8 Hz，10 g加速度应力响应（35.4 MPa）远小于材料屈服应力。采用该方法优化可获得高力热稳定性、高性能的次镜组件。