红外光机系统中折叠反射镜组安装误差分析

目前国内对于多次折叠的红外光学系统在装调中的折转角度以及折转后的轴向间隔缺乏有效的测试手段。以光路折转180?的两次折叠红外光学系统为研究对象,利用矢量的旋转平移理论建立了折叠反射光路的误差分析模型,并理论分析了反射镜的各个空间位置的改变对折转角度以及折转后的轴向间隔造成的影响,结合实际情况对反射镜的各项误差进行了比较和分析,得出对折转角度和折转光程影响最大的因素。最后利用分析得到的结果提出了一套反射镜的装调方案,使得由于光路折转产生的误差大大降低。     

胶粘剂对光机结构动力学特性的影响

胶粘剂广泛应用于光机结构中,其对光机结构的动力学特性有不可忽视的影响。本文采用有限元建模的方法对含胶粘剂的透镜镜组进行动力学特性分析。建立忽略胶层、节点耦合以及"粘合单元"连接胶合面三种有限元模型,并分别对两种胶粘剂粘接的透镜镜组进行模态分析。为了验证三种建模方法的有效性,对不同透镜镜组进行模态测试,获取一阶模态频率与振型。仿真计算与测试结果对比表明:忽略胶层影响的模型计算结果存在较大误差,节点耦合以及"粘合单元"连接胶合面所建立的模型的一阶模态频率与实验测试误差小于5%,振型也与测试结果一致。这表明节点耦合以及"粘合单元"连接胶合面两种有限元模型是有效的。进一步分析胶粘剂材料属性对透镜模态频率的影响,胶粘剂的杨氏模量对模态频率影响明显,泊松比与密度影响较小,对光机结构中胶粘剂的选用具有参考意义。     

复杂光机系统综合性能评估方法

作为涉及光、机、电、控、热、气、液等多个领域的复杂光机系统，如何对其进行综合性能评估一直是难以解决的关键技术问题。针对该问题，通过分层分析并结合熵值、灰色和模糊评估等方法，提出了能够直观反映复杂光机系统的评估因子，即G因子。通过G因子，可直观地对复杂光机系统的综合性能进行评估，并可对比不同光机系统的综合性能；同时在评估过程中，也可对复杂光机系统的某个或几个关键参数进行对比分析。G因子提供了一种能够反映复杂光机系统综合性能的直观参数，为复杂光机系统的综合性能评估及相关系统研制提供了技术支撑。     

高分辨率傅里叶变换透镜

在研究傅里叶变换透镜理论的基础上,根据某微粒子观测实验的要求和几何光学像差理论,得出了高分辨率傅里叶透镜的初始参数,分析了系统的消像差方法,并应用ZEMAX软件设计了满足要求的工作波长为532 nm的傅里叶变换透镜。在光机结构设计中,为减少外界环境对成像质量的影响,在频谱面处设计了光阑和低真空腔。工程分析和实验结果表明,抽真空引起的光学间距变化对该系统的成像质量基本没有影响,用目视显微镜法检测系统的分辨率为2.81 μm。该系统可以保持12 h的低真空(100 Pa以下),并且已成功应用于某微粒子观测实验。     

基于MEMS技术的红外成像焦平面阵列

选用Au和LPCVD的低应力SiNx薄膜材料,采用MEMS技术研制了新型间隔镀金热隔离结构的薄膜镂空式非制冷红外成像焦平面阵列,并应用光学读出的方法成功地在室温(27.47℃)背景下获得了人体的热像.实验证明间隔镀金热隔离结构的引入有效抑制了热传导对变形梁温升的限制,从而大大降低了系统的噪声等效温度差(NETD),NETD达到约200mK.     

热红外相机光机系统设计

以气象观测应用为目标,提出一种基于非制冷微测辐射计的热红外波段相机光学设计方案,该光学系统焦距60 mm,光谱范围8～14 μm,视场角7°.综合三片分离式结构和双高斯光学结构设计了红外物镜,优化后物镜成像质量达到衍射极限.进行了物镜的无热化结构设计,分析结果表明在-20℃～60℃范围内,物镜成像弥散斑直径接近爱里斑直...     

多角度偏振辐射计的光机设计

介绍了多角度偏振辐射计的光机系统组成及其工作原理。根据仪器的工作原理,进行了光学系统的设计,从保证偏振测量精度和满足光学设计要求出发,重点解决了集束系统光轴平行性、视场对准的一致性问题,给出了多角度偏振辐射计的光机设计结果。     

胶层厚度对三点支撑反射镜面形的影响

以45nm浸没式光刻物镜中采用的三点支撑反射镜为研究对象,建立了胶层连接的三点边缘支撑结构模型,用以确定胶层厚度对三点支撑反射镜面形变化的影响。分析了重力作用下三点支撑反射镜的面形变化情况,通过解析表达式描述了胶层厚度对反射镜受力变形的影响。建立了"支撑块-胶层-反射镜"的有限元计算模型,针对不同胶层厚度对反射镜的面形变化进行了仿真分析。仿真结果表明:随着胶层厚度的增大,反射镜的面形变化(均方根值RMS)呈现先减小后增大的趋势;当胶层厚度为280μm时,反射镜面形变化的RMS值最小,约为1.25nm。最后,通过实验测量了柔性双脚架三点边缘支撑导致的反射镜面形变化。结果显示:当胶层厚度为200,280,400μm时,反射镜面形的变化结果均与仿真结果一致,验证了本文仿真结果的正确性。     

定向干扰跟踪平台的激光扩束系统设计

为了解决常规定向干扰系统结构复杂、尺寸过大、难以变倍等问题,本文设计了一种采用反射式离轴光机结构的激光扩束系统,并进一步对激光变倍扩束主、副反射镜组的光机结构进行了设计与分析。分析结果表明,主副镜组最大变形量均小于0.01 mm,扩束机构的基本振型频率为105.2 Hz,最大结构应力小于材料的屈服强度。通过测试,系统能够实现系统扩束比为1∶15.01、1∶19.96、1∶25.03,空间偏移量误差小于1 mrad,满足技术指标要求。     

仰角变化对1.23m望远镜光机系统的影响

通过对1.23m口径望远镜光学结构的像质分析,结合光机结构设计,搭建了适合仰角从0°～90°范围运动的光机系统,从方案设计上满足了望远镜系统的成像要求。但是在重力场中,随着望远镜俯仰角的变化,主次镜会产生相对的弯沉和倾斜,进而对系统成像质量产生影响。通过实际的成像实验,也验证了仰角变化对望远镜系统成像带来的离焦的影响,并给出了具体的系统补偿措施,满足了实际观测实验的要求。同时,为今后1.23m望远镜以及类似的大口径望远镜系统的实验和技术改造提出了切实可行的意见。