基于CodeV的600mm望远镜光学系统热分析

为了分析环境温度变化对600mm口径望远镜参数及成像质量的影响,应用CodeV软件进行了模拟分析.结果表明环境温度在-40～+40℃均匀变化下,对系统成像质量有较大影响,且焦距也有一定的变化.这些影响仅用焦面调节不能得到补偿,可以通过增加场镜的轴向移动来补偿,从而在支撑结构设计中增加了相应的轴向调节机构.分析表明,采用...     

多波段冷光学红外成像终端研制

针对目前地基空间探测红外成像系统对高灵敏度、高探测能力及信噪比的要求,对地基冷光学红外成像技术进行了研究,包括红外杜瓦冷却系统内部辐射抑制、系统终端快速制冷、低温红外探测器的研制、低温冷光学系统设计装调等关键技术。在各项系统技术突破的基础上,研制出一套相对孔径1:10、分辨率320256、兼容中波3~5 m和长波8~10 m波段的冷光学红外成像终端。系统终端实现制冷温度最低至42 K,真空度10-5 Pa量级。将终端与1.23 m口径地基望远镜对接,对月亮和红外标准星观测具有良好的成像效果。该系统的研究为地基大口径冷光学红外探测技术提供参考。     

拼接镜主动光学共焦实验

为了实现对拼接镜的共焦调整,建立了拼接镜主动光学共焦实验系统。实验中,拼接镜由3块对边长300mm的正六边形子镜组成,子镜为球面,曲率半径为2000mm。采用Shack-Hartmann传感器进行共焦测量,用6个微位移平移台对两块子镜的离焦和倾斜进行调整。每个子镜对应Shack-Hartmann传感器的36个子孔径,用子孔径产生的像点位置偏移计算子镜之间的共焦误差。通过微位移平台调整,可控制子镜的轴向离焦误差优于1μmrms,倾斜误差在两维方向上均优于0.02″rms。实验表明,该方法适用于大型拼接镜面望远镜的共焦标定和实时调整。     

中波红外整层大气透过率测量及误差分析

为实现中波红外整层大气透过率的现场测量,提高空间目标红外辐射特性测量精度,研究了基于标准红外自然星的大气透过率测量方法。建立了基于Beer定律和Langley-Plot定标原理的测量实验数学模型,搭建了基于1.2m口径地基光电望远镜的测量实验系统。采用了"准实时单点校正""窗口提取"和"信噪比特性曲线"等方法有效降低了红外探测器非均匀性和自然星弥散成像等问题给测量精度带来的影响。最后,分析了测量实验的理论误差。实验数据显示:空间目标大气层外红外辐射照度测量的最大实际误差为16.28%,中波红外整层大气透过率测量的理论误差为11.75%。结果表明:基于标准红外自然星的大气透过率测量方法测量误差小,实验系统对外场观测任务适应性强,为空间目标红外辐射特性的地基测量提供了新的解决方案。     

薄镜面主动光学力促动器组控制软件系统设计

设计了上位机软件系统,对用于薄镜面主动光学的力促动器组进行控制实验。首先,从功能和性能两方面分析了力促动器组控制实验对软件系统的需求。然后,根据应用需求设计了校正、实验、装调、停机、复位5种工作模式,并讨论了不同工作模式之间的转换条件。接下来,将软件系统按应用层次分为数据传输、数据处理、界面3个模块,并给出了每个模块的设计方案。最后,在各个工作模式下对软件系统进行了测试,并在校正模式下对铝镜进行了校正实验,测试和实验结果表明,此软件系统可以满足预期的实验需求。     

大相对口径长焦距折射式光学系统设计

分析了大相对孔径、长焦距折射式光学系统的像差特点,针对一款口径300mm,焦距540mm,波段范围500~850 nm,视场角2的折射式成像物镜进行了设计。首先根据系统的像差特点,针对二级光谱,选择了Petzval 型作为初始结构,并进行了复杂化,形成大空气间隔的三组元形式,利于像差的校正和后组元件尺寸的减小;而后针对使用波段对玻璃材料的部分色散P 和阿贝数V 值进行了修正,并绘制了P-V 图,从中选择了具有一定二级光谱校正能力并性能优良的玻璃材料。最终系统的二级光谱达到了0.06 mm,表明具有较好的复消色差性能。设计结果系统在相机Nyquist 频率(39 lp/mm)处各视场MTF 大于0.8,80%能量集中在直径为8 m 的圆内,小于一个象元尺寸,最大畸变小于0.1%,各项指标均满足设计要求。     

大口径折反式三组元连续变焦距光学系统设计

采用一种新的结构形式对口径1.2 m、焦距2~6 m、相对孔径1/1.67~1/5的可见/近红外波段连续变焦距望远镜进行了设计。为适应目前地基大口径望远镜总体结构形式的需要,前端主系统采用Cassegrain反射式结构,后端采用三组元机械补偿变倍形式,使结构更加简洁。在高斯光学计算、像差分析基础上对各组元初始结构选择,并进行整体优化。设计结果各项性能指标均满足要求,且结构紧凑、补偿曲线平滑,表明这种结构形式是大口径连续变焦距望远镜一种较好的光学解决方案。     

红外K波段白天探测能力分析验证

对空间目标白天探测的关键技术,包括大气透过率分析、天空背景辐射分布、探测能力计算等进行了研究。在此基础上选取K波段光谱在1.23 m口径地基光电望远镜上进行白天观测实验,对关键技术进行验证。实验数据表明,经过优化设计此系统在30俯仰角时白天极限探测10.38等星,较未优化前白天探测能力提高24.9%,为中高轨卫星的全天时观测提供重要依据。     

主动光学技术在薄镜面中的应用及算法研究

针对采用准zemike多项式拟和法求主动光学校正力的过程中,因为准zernike多项式的不正交性造成求解误差大、求解不稳定的问题,提出了对准zernike多项式进行householder变换的方法.该方法不同于传统的最小二乘法和Gram-Schmidt正交化方法,它避免了因构造法方程组出现严重病态而引入的计算误差.根据该方法求出主镜的刚度矩阵,然后采用阻尼最小二乘法求校正力.基于此方法对直径为400mm的实验镜进行了多次仿真计算,计算结果表明,采用householder变换后波面拟和精确,求解稳定,校正效果较好.     

凝视型红外光电系统噪声等效温差测量

噪声等效温差(NETD)是一个用以标志红外光电系统灵敏度的广泛使用的参数.本文采用三维噪声模型对凝视型红外光电系统噪声进行分析,将系统噪声按时间和空间三维划分为七个噪声分量,提出了一种系统噪声等效温差(NETD)的测量方法.对目标图像进行多帧采集,建立七个与噪声有关的数据集,提取出与系统各噪声相关的分量,用最小二乘法对系统信号传递函数(SiTF)进行拟合.通过实验,研究了系统的积分时间、增益等参数对噪声等效温差的影响.采用此方法对热像仪进行了实验分析,取得了较好的测量效果.并通过不同测量方法间的比较,说明了本文采用方法的正确性.