双路上／下载光分插复用器

提出一种新颖的双路上/下载光分插复用器结构设计方案,可实现高速的密集波分复用(DWDM)全光通信网中两路不同波长信号同时上/下话路功能.该上/下载光分插复用器由偏振分束组合棱镜、λ/4波片、直角棱镜、全反镜和偏振光调制器组成.当光信号进入上/下载光分插复用器后,各信号光首先被分解为P-偏振光分量和S-偏振光分量,通过控制偏振光调制器的状态,改变输入到上/下载光分插复用器中各信号光P-偏振光分量和S-偏振光分量的转换状态,并在主光路输出端口和下载光路输出端口将各信号光的P-、S-偏振光分量重新合并后,实现与偏振无关的光信号输出.该上/下载光分插复用器结构可上/下载任意一路波长信号或同时上/下载两路波长信号,灵活性强,具有光学元件少、结构紧凑、易于光学装配和调试等特点.(PD4)     

测量非连续曲面的偏振光差动像散传感技术

提出一种基于激光偏振光差动像散原理的非连续曲面绝对跟踪检测方法与技术。该方法依据被测表面反射到位于两柱面镜焦面、焦后等距放置的两探测器上的偏振光的形状,再经两探测器探测信号差动相减和光强归一化处理得到聚焦误差信号,进而达到对非连续三维被测表面的绝对测量和触发瞄准。偏振光差动像散传感器中,由于引入偏振光入射和偏振分光镜分光,使构成的偏振光差动像散检测技术有效抑制光源波动、光学器件间光束的多次反射等对测量结果的影响,显著改善了差动像散离焦检测技术的抗干扰能力和线性。该光学传感器的测量范围为±10μm,分辨力优于0.005μm,可测表面倾角达20°。     

冰洲石晶体紫外波段偏光吸收系数的测试研究

为了研究冰洲石晶体在紫外波段的偏光吸收特性,制作了长、宽不相等的测试样品。利用双光路分光光度计,在测试与参考光路同时加入偏振方向相互平行的起偏棱镜,分别测量同一晶体不同长度的偏振透射光谱。通过消除光在晶体表面反射损失的影响,得到两只测试样品在紫外波段对o光、e光的吸收系数。在紫外波段同一冰洲石晶体中e光吸收系数小于o光,且波长越短差别越大;不同冰洲石晶体个体在紫外波段的吸收系数存在较大差异。结果表明,先对冰洲石晶体进行紫外偏振光谱测试,选出吸收系数小的晶体,是制作高性能紫外偏光棱镜的关键。     

外差接收光路中光偏振态的分析

本文讨论了CO_2激光外差接收光路中光偏振态的变化及其对接收灵敏度的影响,分析了线偏振光方位角对相干混频的影响.文章着重分析了外差光路中常用的光学元件对线偏振光的作用,给出了线偏振光通过光学系统后变化的函数关系式,为光学系统的设计和调整提供了依据.     

偏振法二维激光多普勒测速装置

本文介绍了一台对方向敏感的二维激光多普勒测速装置。它采用普通的氦-氖激光器作光源,以旋转的圆光栅进行分束和产生一个预置的频移。选用衍射光束中的零级、 级和-1级光作为测量光束。在光路中分别插入不同的偏振元件,使三束光分别成为圆偏振光,以及二个偏振面相互垂直的线偏振光,并用位移棱镜使三束光相互正交,最后通过物镜使之汇聚形成测量区,在测量区由正交的偏振光构成二组正交的干涉条纹。当运动的质点穿过测量区时,则     

基于Ronchi光栅检测非球面镜系统中的杂光现象分析

为指导某600 mm口径的双曲面反射镜的加工,设计了Ronchi光栅检测系统。针对系统检测过程中存在的杂光现象,分析产生该现象的原因,并提出相应的解决方案。结果表明,在光线两次经过光栅的光路结构中,分光棱镜的剩余反射率大于5%时,像面处暗条纹的照度增大27倍,条纹明暗对比度下降,难以分辨;随着光栅剩余反射增加,条纹中心产生亮斑现象,条纹无法分辨。条纹面正对分光镜的亮斑区域的背景照度增加40多倍,玻璃面正对分光镜的亮斑区域的背景照度增加80多倍。通过优化系统结构,对分光镜与光栅进行替换与表面处理,有效解决了杂光问题,提高了像面条纹对比度。     

液晶光阀(LCLV)实时假彩色编码

本文利用液晶光阀实现了光学密度图像的实时假彩色编码。文章采用一种简化混合场效应模式,数学地分析了液晶光阀对读出线偏振光的偏振态的调制作用,给出了投影光束的光强与液晶层上的电压、读出光的偏振方向和波长的关系,讨论了液晶光阀假彩色编码的原理和实质,并得到了实际假彩色编码的结果。     

基于电光调制器的全Stokes矢量的遥感测量

在利用光学方法测量参数的技术领域,偏振光的调制和检测具有重大的实用价值.但目前的偏振遥感主要是线偏振参数的测量,不是全Stokes矢量的测量.为实现全矢量图像的测量和显示,需要构建一种应用于遥感测量的全偏振图像采集、存储、计算和显示系统.整个全偏振测量装置的核心是一个包含液晶调制器的双CCD成像装置.系统通过对液晶调制器的控制,对入射光进行相位调制,偏振分光棱镜将调制后的光束分为强度相等的两束光(o光和e光),并由两个CCD进行图像的实时同步采集,最后由数字信号处理器(DSP)进行全Stokes参数的计算并输出结果图像.实验结果表明:全Stokes矢量图像包含更多的图像信息,在目标识别和其他图像测量的应用上将会发挥巨大的作用.     

非偏振分光棱镜的偏振敏感度测量

非偏振分光棱镜(NPBS)的偏振相关性会对外差干涉仪、偏振干涉仪和激光干涉仪等干涉系统的非线性误差、偏振误差和测量精度等带来不可忽视的影响。首先对NPBS偏振敏感度的4个特征参数的测量原理进行介绍，接着基于NPBS偏振敏感度测量系统进行一系列实验并对实验结果进行分析。NPBS的s光与p光分量的透射比和反射比基于圆偏振光入射并同步测量透/反射光中s、p偏振方向的强度来实现，以抑制光源抖动及光电探测器响应不一致性对测量结果的影响。在相位偏振敏感度测量方面，基于偏振测量系统对透/反射光的斯托克斯分量S₂、S₃进行测量，获得NPBS的s光与p光的透/反射相位差。3个NPBS样品的重复性测试实验结果表明：上述非偏振分光棱镜的偏振敏感度测量方法对NPBS透射比和反射比的测量精度(最大偏差与测量平均值之比)为-0.08%～+0.08%，重复性优于0.1%，对NPBS透射相位差和反射相位差的测量精度为-0.84%～+0.84%，测量重复性优于1%。对NPBS样品在不同入射波长和入射角度下的偏振敏感度进行了测量，结果显示：在1540～1560 nm范围内，被测...     

角锥棱镜式半导体抽运单频固体激光器

基于单块非平面单向行波环形腔实现单频激光振荡的原理,提出一种新型非平面环形腔单频激光器结构.新型激光谐振腔以角锥棱镜和直角棱镜组成振荡光束非平面反射光路.光线在角锥棱镜内实现非平面全内反射,并引入不同方向偏振分量之间的相移,所以角锥棱镜起到波片的作用.直角棱镜由激光增益介质Nd∶YAG加工而成,其自身具有磁光效应,在外加磁场作用下相当于法拉第旋光器.直角棱镜的一个直角面作为单频激光的输出面,镀上对S和P偏振光反射系数不同的介质膜,其作用相当于偏振器.这样法拉第旋光器、波片和选偏介质膜共同构成光学单向器,使光在腔内单向传播,克服由于腔内存在驻波而引起的空间烧孔,实现单频振荡.角锥棱镜式谐振腔与单块非平面谐振腔及其他形式的环形腔相比具有如下优点:(1) 抽运方式灵活,既可以侧抽运,也可以端抽运,这样有利于实现大功率单频激光输出.(2) 可以在腔内插入其他光学元件,实现调Q,调频及主动稳频等功能.(3) 可以应用热光胶技术将其单块化,以提高谐振腔的机械稳定性.(4) 角锥棱镜和直角棱镜对光传播方向失调不敏感,这一特点使角锥棱镜式谐振腔较普通环型腔具有更好的稳定性. 实验研究得到角锥棱镜式非平面环形腔激光器单频激光输出功率1 W以上,光-光转换效率为23%.这种腔型还可以做激光放大器.(OC25)     

基于像素偏振片阵列的实时水下目标成像技术

借助偏振成像可以增强水下目标的探测效果。传统的偏振成像方法需要光学检偏器的机械转动来实现,这限制了其在水下的实时探测性能。采用基于像素偏振片阵列图像传感器开发的相机设计了一种水下实时成像系统。系统通过阵列上排布的四向微偏振片一次性捕获四向偏振图像,从而全局估算背景杂散光的偏振角和偏振度。然后利用偏振信息反解得到杂散光光强,最后借助水下成像物理模型得到去散射后的目标增强图像。实验结果表明,将像素偏振片阵列图像传感器应用到水下成像能够有效增强水下图像的对比度,且成像处理过程实时快速,进一步提高了水下目标的探测效率。     

红外/激光共孔径双模导引头光学系统设计

为解决在扩展防空(EAD)和弹道导弹防御(BMD)下自主式制导,目标检测、分类及识别等问题,介绍了一种新型的设计原理,在使用同一接收孔径的条件下,将红外成像传感器和激光雷达成像传感器整合为一个小型的导引头,并设计了其中的光学系统。通过红外传感器探测场景,识别出再入飞行器,给激光雷达指示选择的目标,激光雷达用高功率的激光脉冲照亮所选的目标,目标反射的激光由接收光学系统成像到焦平面上。接着,以快照方式对图像采样,从而得到三维信息(角度-角度-距离)。整个系统采用卡式光学系统结构,通过二色分光镜作为分色面,实现了激光接收与红外成像的共口径,给光学设计带来方便,给出了系统结构参数确定的方法,并用CODE V光学设计软件设计了光学系统。所设计的光学系统具有较好的成像质量,可满足系统的性能要求。     

基于闪耀光栅的光学读出彩色红外成像研究

基于闪耀光栅的光学读出彩色红外成像根据闪耀光栅的高效分色原理工作。红外焦平面上的热量驱动红外热感应薄膜偏转,红外热感应薄膜有一个金属反射表面和一个吸热表面,具有闪耀光栅结构的红外热感应薄膜的金属反射面将照射到薄膜上的白色照射光分解成彩色光线,在特定衍射角度上放置CCD图像记录单元,即可记录不同转角对应的不同色彩,形成彩色红外图像.依据实验估算的NETD大约为39mK.     

红外成像光学系统近场辐射噪声建模与仿真分析

在红外探测系统中,当目标信号比较弱时,少量的杂散光引起的噪声就会大大降低系统的输出信噪比,从而降低系统的探测能力。对于高灵敏红外成像探测系统和低冷辐射环境模拟系统,系统自身热辐射将成为杂光的最大来源。文中分析说明了系统自身热辐射杂光的确定性和近场性,提出了一种新的基于光线光学的计算模型,讨论了计算模型中的一些关键问题和解决方法,并编程实现了对近场物体杂散辐射的精确数值模拟与仿真。得到了杂光在探测器上的辐照度分布图,并分析了温度、物距和辐射系数等参数对系统杂光水平的影响。对如何合理高效地降低系统自身热辐射噪声具有指导意义。     

一种新型红外多波段低背景探测技术

红外低背景探测技术主要应用在深空环境,系统灵敏度与自身背景辐射关系较大,如何有效抑制探测系统自身背景辐射一直是重点研究方向;识别一直是红外领域的研究热点,增加探测谱段是提高特征获取量的最有效方式。介绍了一种局部制冷分光的红外多波段探测技术,该技术采用探测器一体化设计思路,将折反结构光学系统局部集成到探测器内部随红外芯片一起制冷;再利用分光元件进行双路分光,实现双波段能力,如果结合叠层芯片可以有效拓展到多波段能力;通过光学自辐射仿真,比较不同光学结构形式下的自辐射结果,可以看出:该技术背景辐射降低至常温折反系统背景辐射1/4,理论灵敏度可以大幅度提高,该技术优势明显,潜力巨大。     

长波红外成像制导仿真技术研究

随着新一代防空战术导弹武器系统及红外对抗技术的发展，红外成像制导武器系统的研制、改进和评定，以及相应的红外成像制导半实物仿真技术和红外目标／环境图像模拟器等关键技术已经成为军用技术仿真领域的热点。文中详细描述了长波红外成像制导仿真技术、红外液晶光阀、锗-硅正交偏振分束器、红外照明光学系统等。对基于红外液晶光阀的视频／红外动态图像转换系统研究，实验结果表明，输出的红外动态图像轮廓清晰、灰度丰富、响应时间最快为40ms，空间分辨率优于171／mm，性能指标已达到要求。     

基于双材料悬臂梁结构的非制冷红外成像系统

报道了一种利用MEMS技术制备 ,基于双材料悬臂梁结构的非制冷红外焦平面阵列 (FPA)并配有可见光读出部分的红外成像系统 ,可以在 8～ 14 μm光谱区得到成像。基于该结构的非制冷红外成像系统利用的是光力学效应原理。我们采用MEMS表面硅工艺制备FPA ,深入研究了双材料悬臂梁结构成像系统的基本原理 ,工艺制备难点和响应结果     

空间外差光谱仪成像光学系统设计

为满足高光谱傅里叶变换光谱仪对高光谱分辨率、小畸变、像面光谱辐照度均匀、高信噪比以及仪器轻量化小型化的要求,设计了空间外差光谱仪成像光学系统。基于傅里叶变换的空间外差光谱仪空间干涉的特点和对成像系统缩放比、畸变等要求,依据干涉图调制度分析了最恶劣面形改变条件下对干涉仪元件面形误差的要求,并采用前后镜组匹配实现了双远心成像系统的设计。设计结果表明:该光学结构可避免调焦产生的成像系统缩放比改变,有效视场内畸变量约0.1%,传递函数在38.5 lp/mm处物面所有点全视场范围逸0.60。依据仪器视场角对滤光片安装位置和精度提出要求,并对成像系统进行杂散光和照度均匀性分析提出有效抑制杂散光的措施和方法。系统设计满足了空间外差光谱仪对成像的要求,实现了照度均匀、低畸变、离焦情况下缩放比保持不变等。     

基于光线追迹的红外探测光学系统杂散辐射研究

杂散辐射分析与抑制是红外探测光学系统设计的重要环节,杂散辐射增加了系统的噪声,降低了红外探测系统对目标的探测能力。首先对红外探测系统杂散辐射源进行了分析,对基于光线追迹的杂散辐射分析理论进行了介绍,并结合具体的红外探测光学系统实例,提出了反向光线追迹的思路,分析系统关键表面的特性,提出了给机械表面涂覆吸收膜的方法来抑制系统的杂散辐射,分析结果满足杂散辐射抑制的要求。     

圆锥扫描中波红外光学系统的参数检测

介绍了圆锥扫描中波红外光学系统的参数检测的方法和基本原理,探讨了测试系统的调校方法,并针对系统装调和测试过程中成像不理想的问题,利用FRED软件进行了杂散光分析。通过分析发现,红外平行光管上的星孔基片上的高反金属膜产生的杂散光是造成弥散斑不清晰的主要原因,通过紧贴星孔外表面安装一个同心云母片抑制了该杂散光。此外,若圆锥扫描中波红外光学系统的校正镜镀膜透过率不够高,则会在红外探测器焦平面的4个角上产生规则形状的杂散光,可以在图像处理时通过软件程序算法来剔除其影响。最后进行了精度测试,测试结果表明:所研制的圆锥扫描中波红外光学系统的参数检测系统满足各项精度指标要求。