用于光学像移补偿的红外望远光学系统

为提高搜索效率和目标探测概率,红外搜索警戒系统越来越多地采用了焦平面成像器件.工作时必须保证成像器件具有一定的积分时间,才能达到要求的信噪比,为此必须采取像移补偿措施。常用的光学式像移补偿利用位于望远光学系统后面反射镜的反向摆动,使场景的光学图像在积分时间内与焦平面成像器件相对静止,以消除平台在连续转动过程中产生的像移或拖尾。本文给出了一种像方视场角与物方视场角具有线性关系的红外望远光学系统,系统工作波段为7.7~10.3 μm,放大率为10×.该系统可用于采用焦平面探测器的搜索警戒装置,通过像移补偿反射镜或透射平板的摆动补偿平台转动时产生的像移,计算表明全视场范围内的残留像移不大于1 μm。     

扫描反射镜轻量拓扑优化设计

扫描反射镜重量过大,会增加马达的负载,从而导致体积和总重增加;反射镜的二级模态接近光电系统平台的共振频率点时,会引起共振现象.为了使扫描反射镜减重,首先对其进行有限元分析,得出最大加速度变形、二阶模态和转动惯量.其次,根据有限元分析的结果选择铍作为扫描镜的材料.接着利用ansys软件进行拓扑优化,优化时考虑不同体积百分...     

单层与双层谐衍射元件的衍射效率对比分析

由于单层谐衍射元件只在谐振波长处能精确闪耀,随着波长偏离谐振波长,衍射效率迅速下降,导致宽波段成像质量变差.为了将谐衍射元件的应用拓展到宽波段,重点对可等效为普通单层衍射元件的双层谐衍射元件的衍射效率进行了详细的分析.理论分析得出:此种双层谐衍射元件的衍射效率在整个设计波段明显高于单层谐衍射元件的衍射效率,而且在整个设计波段的分布基本平衡.进一步以可见光波段的常用材料ZF7和QK3构成的单层和双层谐衍射元件为例.对衍射效率进行了Matlab模拟.结果表明:理论定性分析与模拟的定量结果基本一致.这为双层谐衍射元件应用于宽波段成像领域提供了有力的理论依据.     

超音速飞行器光学窗口气动压力载荷分析

为了提高光学窗口设计的可靠性与使用性能,对超音速飞行器进行了计算流体力学分析,得到27种飞行状态下光学窗口的气动压力载荷分布.通过有限元建模仿真,计算了窗口在各压力载荷状态下的应力和变形.通过分析变形对光学成像的影响可知,ZnS平板的两个变形面在光学上具有相互补偿的作用,因此,压力载荷下的变形对光学成像的影响可以忽略.为了使窗口设计满足使用强度要求,在最严酷的一种飞行状态下,分析了不同厚度ZnS窗口玻璃的变形和应力,当平板厚度为10mm时,能够在结构强度和质量之间达到设计的平衡.此分析结果对高速载体的光学窗口设计具有一定的指导作用.     

实现消热差和消色差的折衍混合红外光学系统

论述了利用衍射光学元件的环境温度特性实现光学系统消热差的原理和设计方法,给出了8－12μm波段内、焦距123mm、相对口径1／2．5在20－50℃温度范围内实现消热差和消色差的折衍混合红外光学系统的设计和评价结果;叙述了用NANOFORM250型金刚石微表面发生器在Ge单晶平面基体上加上衍射元件的主要过程和测试结果,最后给出了在不同温度下用英国Ealing传递函数仪测试系统性能的测试结果。     

扫描型热像仪校正黑体的实时控温技术研究

扫描型热像仪采用实时控温的校正黑体获得最优的校正输出,而校正黑体温度的闭环控制目前采用的方法是通过探测器扫描黑体以获得反馈构成闭环控制系统。探测器扫描输出反馈信号的周期为20 ms,使得温控系统带宽受限,响应滞后,当场景辐射变化剧烈时,图像校正输出偏离,影响热像仪整机效能。为解决该问题现采用热敏铂电阻测温作为反馈信号去实现黑体控温,提高带宽,通过实际多个场景对比试验,验证热像仪的校正输出对场景的适应性更强。     

制作在非球面基底上的红外衍射光学元件

用金刚石车床车削的方法在锗材料上成功地加工了折射-衍射混合式红外光学透镜，其中的衍射面制作在非球面的基底上，是国内首个制作在曲面基底上的混合成像元件．对折一衍射混合透镜和不带衍射环带的对比透镜的测试结果表明，衍射面加工效果良好，有效地减小了此单片镜系统的色差，明显提高了系统的成像质量，与设计结果吻合较好．     

轻型宽光谱微光成像折反射物镜设计

给出了可用于超 2代和第 3代Φ18/Φ18倒像式微光像增强器的折反射物镜。物镜相对口径 1.0 /1.2 ,视场± 2 .9°,焦距 180 mm,工作波段 435 .8～ 90 0 .0 nm,重量较常规设计减少约 30 % ,结构紧凑且易于加工和装调。文中介绍了主要设计思想及关键技术问题的处理方法 ,并给出了像质的评价和试验结果     

双层谐衍射元件的衍射效率分析

单层谐衍射元件由于只在谐振波长处能精确闪耀,随着波长偏离谐振波长,衍射效率迅速下降,导致宽波段成像质量变差。为了将谐衍射元件的应用拓展到宽波段,本文重点对可等效为普通单层衍射元件的双层谐衍射元件的衍射效率进行了详细的分析。理论分析得出此种双层谐衍射元件的衍射效率在整个设计波段明显高于单层（谐）衍射元件的衍射效率,而且在整个设计波段的分布基本平衡。进一步以红外波段的常用材料Ge和ZnSe构成的双层谐衍射元件以及由它们分别构成的单层（谐）衍射元件为例,应用Matlab对其衍射效率进行了模拟。模拟结果得出双层谐     

透射式双波段红外搜索跟踪系统光学物镜

给出了一种适用于红外搜索跟踪系统的透射式双波段(中波/长波)光学物镜,两个波段的相对口径均为1/1.3,工作波段分别为3.7~4.8μm和7.5~10.5μm,视场为±1.75°。为提高光学透过率,物镜采用会聚光路分光,每个波段仅有4片透镜,其中各有2片采用了衍射光学表面,实测两个波段的光学透过率(含分光镜)均大于70%。