红外焦平面杜瓦冷屏挡光环杂散辐射的抑制

从光学设计的角度出发,介绍了冷屏杂散辐射抑制的基本原理。基于几何光学的基本原理,应用ASAP软件的计算机仿真模拟手段进行实际的光学系统建模,在现有冷屏设计的基础上,仿真具有不同挡光环个数和不同开孔形状的挡光环的冷屏,分析筛选杂散辐射抑制效果最好的冷屏,在尽量减轻重量、减小体积的前提下,获得尽可能好的消杂散辐射效果。     

线列探测器的冷屏设计

本文报告冷却的屏蔽罩遮光效应的计算结果,给出了在有矩形冷却小孔的线列探测器中,在不同的视场角下,遮光效应与小孔长/宽比的函数关系。     

180元HgCdTe线列器件的冷屏效应与背景限性能

从理论上分析了１８０元ＨｇＣｄＴｅ线列器件的冷屏效应，计算了１８０元ＨｇＣｄＴｅ线列探测器每个光敏元所对应的平面视场角（ＦＯＶ）及其在３００Ｋ背景辐射下的背景限探测率，并将实际的１８０元ＨｇＣｄＴｅ线列探测器件每个光敏元的性能同理论进行了比较，结果表明１８０元长波红外ＨｇＣｄＴｅ线列探测器的性能已经接近室温背景的理论极限．     

任意冷屏对应的像面能量分布状况的计算

红外光学系统中存在许多冷屏效率远低于100%的情况,对于这类系统,冷屏对杂散光的抑制能力可以用像面接收的信号能量和杂散能量分布状况来反映,而接收辐射能的多少又可用冷屏和光瞳相对于像面的立体角大小表征。文中首先采用逆向追迹光线的统计方法,提出了准确计算立体角的新思路;然后基于此方法设计了程序,计算任意形状的冷屏对应的像面信号能量和杂散能量的分布情况;最后用所编程序对某典型热像仪进行实例分析,验证了程序的准确性和适用性。该程序计算所得的参数可对冷屏的优劣性进行评价,也可用作冷屏优化的目标参数,为冷屏的优化设计做了关键的铺垫。     

超导磁体低温恒温器冷屏设计与测试

现有的超导磁体系统中冷源与冷屏的距离较远,为了实现远端冷屏的有效降温,采用液氮为冷却介质,并通过冷源提供的冷量与冷屏热负荷实现冷却介质的热虹吸效应。对冷屏的冷却管路布置进行了有限元分析,预测了冷屏的稳态温度分布情况。冷屏降温测试表明:通过液氮强迫降温,冷屏可快速冷却至80 K,冷源开启后,液氮管路中形成热虹吸效应,可使冷屏系统稳定工作在液氮温区,且冷屏温度均匀,最大温度差不超过1.3 K。在低温恒温器运行过程中,冷却介质可通过自循环保持冷屏温度稳定。     

HgCdTe光伏探测器抑制背景通量的研究

对于长线列焦平面器件，简单的单孔冷屏往往不能有效地抑制背景，本文在Hg1-xCdxTe光伏探测器背面镀制微孔冷屏的办法来降低背景。测试结果表明，探测器镀制微孔冷屏之后，可以使背景辐射通量大幅度减少，同时减少了光串音。从而证明微孔冷屏的确可以有效地抑制背景通量，减少光敏元响应面积扩大的问题，对于红外焦平面器件的性能提高有帮助。     

HgCdTe光伏探测器抑制背景通量的研究

对于长线列焦平面器件，简单的单孔冷屏往往不能有效地抑制背景，本文在Hg1-xCdxTe光伏探测器背面镀制微孔冷屏的办法来降低背景。测试结果表明，探测器镀制微孔冷屏之后，可以使背景辐射通量大幅度减少，同时减少了光串音。从而证明微孔冷屏的确可以有效地抑制背景通量，减少光敏元响应面积扩大的问题，对于红外焦平面器件的性能提高有帮助。     

红外成像导引头双视场光学系统小型化技术

红外成像导引头越来越广泛地采用双视场光学系统，但光学系统性能与体积之间的矛盾非常突出。通过分析导引头红外变倍光学系统和一般红外系统的区别，阐明了导引头双视场光学系统的特点，在保证性能指标的前提下，介绍了通过采取出瞳与冷屏合适的匹配方式、优化变焦结构、采取红外新技术等有效减小红外变倍系统体积的几种方法，并对其进行了公式推导和证明，给出了计算实例，同时阐明了优化总体指标，使导引头总体性能最优的观点。     

制冷型红外探测器的冷屏优化设计方法

制冷型红外探测器中的冷屏通常采用直角结构挡光环,而经过挡光环侧壁反射的杂散光可以直接到达焦平面,使探测器的成像质量大幅下降。通过对冷屏挡光环结构进行理论分析,提出了一种抑制杂散光的挡光环侧壁的优化结构。利用Lighttools软件对优化前后的冷屏进行了模拟分析,杂散光的总功率减少71.6%。通过实验验证,探测器的平均响应非均匀性减少27.1%,成像效果有明显改善。结果表明,这种挡光环侧壁的优化结构对于抑制杂散光是十分有效的。     

高清晰大变倍比中波红外连续变焦光学系统设计

随着红外热成像系统的不断发展,对红外光学系统也提出了更高的要求。为了满足红外探测器在军事方面的广泛应用,整机系统对高性能、大变倍的红外连续变焦光学系统的需求日益增强。针对高端中波制冷型640512 凝视焦平面探测器,设计了结构紧凑、性能优良的高清晰大变倍比机械补偿连续变焦光学系统。该系统工作波段为3.7耀4.8m,F 数为4,变倍比为35:1,变焦范围为15~550mm。该系统运用平滑换根理论,实现了超大变倍比的连续变焦光学系统设计,并且采用二次成像以及45反射镜对光路进行U 型折叠,在实现了冷屏效率100%的同时有效控制了该系统的横向和径向尺寸。采用光学设计软件CODE V 进行了仿真计算和像质评价,并绘制了该系统的变焦曲线。设计结果表明,该连续变焦光学系统具有分辨率高、变倍比大、结构紧凑、在全焦距范围内成像质量优良并且变焦轨迹平滑等优点,能够与高性能中波红外探测器匹配用于高端红外热成像系统。