应用于冷光学组件的透镜支撑技术研究

对于采用冷光学技术的短波红外透射式成像系统,由于光学元件及支撑结构的加工、装调温度与实际工作温度差异较大,几何形状的变化差异将导致光学元件出现位置误差,甚至受到破坏。本文根据低温红外系统对光机结构的设计要求,遵循均一性和不调整两个原则设计和加工一套短波红外成像系统的光机结构。在透镜和支撑结构件的配合面上分别加工45°的斜面,以充分适应光学元件与其支撑结构在温度变化过程的热胀冷缩,避免了光学元件和支撑结构由于受热变形差异过大而产生的不可恢复性破坏,最后通过实验验证了该光学支撑方案在80K的低温下具有良好的成像效果,本文的研究为今后大温差下的红外光机系统设计提供了较高的参考价值。     

基于DMD的红外仿真光学系统设计

红外仿真系统在红外成像制导系统的研制中起着重要作用,文中根据DMD特性和红外仿真的具体要求,进行了红外仿真光学系统的初始结构计算。并使用Zemax光学设计软件对光学系统进行优化,得到了满意的仿真结果,并对红外仿真的发展进行了展望。     

一体式紧凑型折反光学系统设计

提出了一种一体式双反射结构以解决导引头前视红外系统中R-C双反射系统装调困难以及在导弹飞行过程中次镜支架的稳定性问题.该结构将主次镜集成在一个透镜前后表面,通过对透镜前后表面进行加工并涂敷内反射膜来实现双反射镜一体化.如此配置使系统装调只需针对整个透镜,从而降低了装调难度,提高了结构的稳定性.设计了适用于中波红外的紧凑型二次成像光学系统,该系统像质优良,各视场光学传递函数均大于0.6,接近衍射极限,并可利用二元衍射光学元件在-40～60℃实现光学被动消热差.最后进行了公差分析,并针对该光学系统列举了一些抑制杂散辐射的方法,实验显示系统满足实际加工和应用需求.     

多波段共口径红外系统光机热一体化设计

针对红外系统对热辐射比较敏感的特点,即除了来自系统外部的杂散热辐射会影响系统的性能,系统内部的热辐射也会降低系统的灵敏度,在研制某型号红外系统中,根据技术指标对其光学系统、机械结构以及热辐射抑制进行了详细论述和设计.系统口径1000mm,采用可见光、中波红外、长波红外3个光谱波段共用口径的光学结构,可见光波段焦距2000 mm,目视鉴别率690 lp/mm,中波红外波段焦距为2000 mm,长波红外波段焦距为2000 mm.采用地平式二维转动机构以实现对成像头部组件俯仰、方位的调整,保证对目标的瞄准和跟踪.重点对系统内部杂散辐射进行了分析,包括机械内壁不同表面不同发射率对像面接收辐射能的影响,以及光机内壁不同温度不同发射率对像面接收辐射能的影响.设计了水冷循环系统制冷光机系统的温度,降低系统内部杂散辐射.测试结果表明,可见光波段焦距及目视鉴别率达到了预先设计的要求值,各红外分系统的焦距也分别到达了预先设计的要求值,所摄取的图像对比度清晰.     

一种反射／折射／谐衍射三波段混合成像系统设计

综合使用反射/折射/谐衍射光学元件构建混合光学系统,实现可见、中波红外与长波红外三个波段的融合成像。利用卡塞格林系统主镜作为三波段共同通光孔径,次镜实现可见与红外波段分离;采用谐衍射光学元件与舒普曼结构实现一种材料消除红外系统色差;通过二次成像实现红外波段100%冷光阑效率,简化结构,成像质量接近衍射极限。     

中波红外两档变焦光学系统

报道了一种用于320×240制冷型探测器的中波红外两档变焦光学系统。该系统采用二次成像、前组透镜轴向移动变焦的光学结构形式。根据探测器类型和实际的使用要求给出了系统的光学参数,并利用光学设计软件对系统的像质进行了的分析。结果表明,该系统可以实现焦距为180/60两档变焦,工作波段为3～5μm,F数为1.96,满足100％冷光阑效率,截止频率16lp/mm处的MTF值大于0.6,结构简单,使用方便,像质好。     

红外地球敏感器用高截止度宽带红外滤光片研制

高截止度宽带红外滤光片是新型红外地球敏感器的关键件之一.介绍了高截止度宽带红外滤光片的设计方法和镀膜的工艺技术,给出了膜系设计和研制的结果,并与国内外同类滤光片的光学特性进行了比较,试验表明这种红外滤光片的膜系设计是成功的.     

红外地球敏感器用高截止度宽带红外滤光片研制

高截止度宽带红外滤光片是新型红外地球敏感器的关键件之一.介绍了高截止度宽带红外滤光片的设计方法和镀膜的工艺技术,给出了膜系设计和研制的结果,并与国内外同类滤光片的光学特性进行了比较,试验表明这种红外滤光片的膜系设计是成功的.     

一种基于图像实时反馈的红外探测器光学调校系统

随着新一代红外探测器像元尺寸的不断缩小,红外探测器的光学装配精度越来越成为系统性能的关键环节,这种情况对远程观测光学系统尤为重要.结合光学装配发展的实际需要,本文提出了一种基于实时检测合作目标成像特征的方法,直接利用探测器成像结果作为反馈校准信息,通过分别计算点状、十字及圆形黑体成像目标的相关特征生成相应的六自由度对准的判决依据.为了验证方法的有效性,设计了相应的基于DSP的成像信息反馈电路和高精度的六维调整平台进行验证实验.实验结果表明,该方法采用局部最优的判决方式,可以很好的在六维方向上实现光学装配调整.     

非制冷红外传感器的灵敏度改进设计

通过改变二极管型红外传感器的像元结构,在相等面积内串联多个小P+/N阱单元,提高了传感器感受外界红外辐射的灵敏度.利用仿真和实验证明了该结构的设计能够很好地提高红外传感器的输出信号强度和灵敏度,有效地解决了红外传感器输出信号非常微弱的问题,满足了实际测试的需要.