一种激光与红外复合光学系统设计

介绍了一种半主动激光与长波红外共口径复合光学系统。光学系统采用折反式光路结构,半主动激光系统与长波红外系统在主反射镜处实现共口径复合。利用反射元件无色差的特性,可以有效地实现两种波段的共口径共光路传输。经过主次反射镜反射后,两种波段的入射光通过分光器件高效地实现分离,分别进入各自探测器中,实现了复合光学系统设计。通过采用折反式光路,结构保持了相对紧凑;前段望远物镜系统采用卡塞格林式反射系统,具有无色差的优点,同时避免了选用价格昂贵的宽波段透光材料,实现了成本控制。     

金属微反射镜对非制冷氧化钒微测辐射热计的红外辐射吸收率影响分析与一种改进的微测辐射热计模型

从光学角度出发,首先讨论了单层VOx微测辐射热计中探测单元衬底上的金属反射镜的厚度以及材料对微测辐射热计红外吸收率的影响,利用软件建立了微测辐射热计的红外辐射吸收率模型,得到了厚度不同的Al反射镜对微测辐射热计模型8~14?m红外波段吸收率的影响以及厚度为0.1?m的3种不同材质的金属反射镜对同一模型红外吸收率的影响。当厚度等其他参数相同时,使用Al、Copper和Gold用作金属反射镜的材料,单层VOx微测辐射热计模型在8~14?m波段的红外吸收率并没有明显区别。另外,我们改进了一种已有的VOx微测辐射热计结构并对比了改进前后模型8~14?m红外波段的吸收率,改进后的模型平均吸收率达到了94%大于改进前初始模型的90%左右。最后,我们讨论了真空谐振腔高度与微测辐射热计桥面材料厚度对工作波段吸收率峰值处波长的影响。     

金属非球面反射镜的加工和检测技术

金属反射镜是空间和军用红外光学系统中关键元件之一,分析了适用于空间光学系统反射镜的主要材料,指出了铝合金作为反射镜材料的优点与缺陷,介绍了用SPDT加工铝合金反射镜的方法,以及反射镜的镀膜和检测技术,并完成了口径为235 mm的铝合金非球面反射镜的加工,用Zygo干涉仪进行面形检测,其面形精度达到RMS 0.13λ (λ =632.8μm),镀膜后用红外傅里叶光谱仪检测,在红外中波波段(3.7~4.8μm)反射率大于99%。     

红外探测设备内场测试系统

为了在实验室内对红外探测系统的技术指标进行测试,设计了红外场景生成器,在3~5μm波段利用数字微反射镜阵列(DMD)技术、在8~12μm波段利用红外CRT技术产生真实红外图像。利用生成的不同背景下动态红外图像对红外探测系统进行测试。     

自由曲面在制冷型离轴三反光学系统的应用

研究了制冷型红外离轴三反光学系统成像原理和优化设计方法。给出了一个应用自由曲面的制冷型离轴三反射镜光学系统的设计。系统采用两个自由曲面反射镜和一个偶次非球面反射镜组成二次成像的结构形式,将制冷型红外探测器的冷光阑作为系统的孔径光阑,得到100%的冷光阑效率。第二和第三反射镜将孔径光阑成像在第一反射镜的位置,显著减小第一反射镜的口径。通过调整每个反射镜的偏心与倾斜,实现系统的无遮拦,使用自由曲面增大视场、校正像差、保证系统的成像质量。该系统的工作波段为3~5 m,焦距为450 mm,F数为2,视场为3.6622.931,各视场的调制传递函数在环境温度为-40~60℃的范围内均高于0.5,实现系统的无热化,并且结构紧凑。     

红外干扰设备中金属反射镜的设计及工艺探讨

红外干扰设备中金属反射镜的设计及工艺探讨张北宁１、前言在红外有源干扰设备中，反射镜在汇聚能量、改变光的传播方向、获得定向输出，提高光源辐射输出利用率等方面发挥着重要作用。然而，由于辐射源的热环境和工作波段的局限性，使运用常规制造反射镜的材料及工艺都会...     

全息光栅法测凹面反射镜焦距

本文报道了一种利用全息光栅测量凹面反射镜焦距和球面反射镜曲率半径的新方法.这种方法测量精度高,不仅适合于球面反射镜,而旦特别适合于各类非球面反射镜焦距的非接触测量。     

法布里-珀罗滤光片、红外探测器以及采用滤光片和探测器的红外气体分析仪

本发明提供一个法布里-珀罗滤光片器件,一个波长可选择的红外探测器和一台非色散红外气体分析仪。法布里-珀罗滤光片器件用于有选择性地让三个波段的红外辐射透过,它由衬底、固定反射镜、可移动反     

大视场小F数同轴Offner结构热红外光谱仪的设计

热红外成像光谱仪广泛应用于工业研究、环境监测以及自然资源探测等多个领域。随着大面阵红外探测器技术的发展,大视场大相对孔径热红外光谱仪已成为遥感领域新的发展方向。本文介绍了一种基于凸面光栅的同轴Offner结构,对常规Offner结构进行改进,仅使用一块大凹面反射镜,在凸面光栅的位置插入带有负像散的校正透镜。设计验证结果表明,这种结构在热红外波段具有非常优异的表现,较传统Offner结构能实现更大的视场,更小的F数。最后利用这种结构设计了60 mm狭缝视场,F数为2的热红外光谱仪,其成像弥散斑直径小于5μm,MTF达到衍射极限。该热红外光谱仪系统结构紧凑,非常适合航天航空遥感的应用。     

非球面金属反射镜在红外热成像系统中的应用研究

介绍了非球面金属反射镜在空间和军用光学红外热成像系统中的应用,系统的工作波段为3．7μm～4．8μm,环境温度变化范围-30℃～＋45℃。阐述了金属反射镜的设计,包括反射镜材料的选择,反射镜结构的选择,分析了影响金属反射镜面型精度的因素。同时给出了金属反射镜有限元分析模型。系统经外场实际测试的结果表明,使用了金属反射镜的红外热成像系统达到了光学系统的设计指标。     

基于MEMS的VOA的技术分析及应用

基于MEMS技术,对斜45°放置反射镜型、折叠反射式镜型和椭圆凹面反射镜型反射式MEMS VOA的结构及工作原理进行了详细分析,并对MEMS VOA在EDFA增益平坦放大器、EDFA光增益钳制、VMUX模块结构及ROADM系统中的几种具体应用进行了详细介绍.     

一种半主动激光红外雷达三模复合光学系统设计

介绍了一种紧凑型的半主动激光、红外、雷达三模复合光学系统,半主动激光、红外光学系统采用折反式光路结构,雷达系统采用抛物面天线发射接收信号。3种导引模式共用一个主反射镜,半主动激光系统与红外系统在主反射镜处光线分离,雷达波与红外光在主反射镜共口径反射后,在次反射镜处信号分离,在紧凑空间内实现了3种导引模式的融合。     

非致冷光学成像器件

为了获得一种无需致冷但具有适当特性的光学成像器件特别是在红外波段工作的光学成像器件,本发明提出了一种无需采用低温装置的红外成像器件。该红外成像器件通过用一列MEM微反射镜对入射在传感器列阵上的光束进行调制,使其热噪声的影响减小到了最低限度。它特别适合在摄像机和望远镜中用于红外成像。     

一种易检测易装调离轴三反光学系统的设计

离轴三反光学系统具有大口径、大视场、传输效率高以及没有色差等优点,易于实现多谱段共孔径。介绍了一种离轴三反系统的设计,其工作于红外中波3~5?m和红外长波8~10?m双波段,口径300 mm,F数为3。设计中充分考虑加工检测和装调的易实现性,特点为次镜采用球面,主镜和三镜共面,并且整个系统没有高次非球面;选取合理的反射镜和结构件材料,使系统具有良好的高低温环境适应性。     

宽波段反射镜

美国加州Coherent Auburn集团公司采用离子束溅射法在超光滑表面进行离子束溅射加工,使反射镜性能稳定耐用。这种反射镜可用于激光腔和宽波段成像系统。反射率达     

红外离轴系统金属反射镜设计与分析

随着单刃金刚石数控车削技术的不断提高,越来越多的红外系统选用金属作为反射镜材料以提高系统的性价比。同共轴光学系统相比,离轴光学系统的反射镜结构和装调更为复杂,为了深入研究金属反射镜在红外离轴系统中的应用,提出了一种集Kinematic定位和柔性去应力相结合的轻量化金属反射镜结构。首先从金属结构件的加工特点出发,分析了金属反射镜的轻量化形式和安装结构;接着针对某离轴反射系统中口径最大的离轴主镜,按照各设计要素建立了金属反射镜结构模型;最后采用有限元仿真分析方法,在各种工况下,对该主反射镜进行了详细的分析,结果均满足光学设计要求。     

长波红外连续变焦光学系统设计

针对320×240制冷型焦平面阵列探测器,根据机载红外搜索和跟踪系统使用要求,设计了一套高变倍比长波红外连续变焦光学系统。探讨了长波红外连续变焦设计方法,并对变焦系统的无热化和冷反射效应进行了分析。系统由变焦物镜系统、二次成像系统和一个反射镜构成,具有100%冷光阑效率。工作波段为8.7～11.7μm,F#为2.0,变焦范围30～300 mm,工作温度-30～50℃,在空间频率16 lp/mm处,全焦距范围和温度范围内MTF>0.45,接近衍射极限。具有像质好、分辨率高、结构紧凑、质量轻便等优点。     

制冷型大面阵自由曲面离轴三反光学系统设计(特邀)EI北大核心CSCD

针对超大面阵红外遥感探测的需求,设计了一个基于自由曲面的超大矩形视场制冷型离三反光学系统。系统采用一个偶次非球面反射镜和两个自由曲面反射镜组成二次成像的结构,具有实出瞳并与冷光阑匹配,能够实现100%的冷光阑效率。与其他离轴三反系统相比,该系统最大特点在于其适配了4 k分辨率的大面阵红外探测器,具有视场大、无遮拦、成像质量好等技术特点。系统焦距为150 mm,工作波段为1.5~5μm,工作F数为5,视场为30°×25°。结构上,主镜采用偶次非球面,次镜和三镜采用XY多项式自由曲面,以校正大视场下的各种像差,系统在各个视场下调制传递函数在25 lp/mm处均大于0.4,满足大面阵红外探测器的成像质量要求。     

国外专利介绍

非致冷光学成像器件美国专利US7091488 (2006年8月15日授权)为了获得一种无需致冷但具有适当特性的光学成像器件特别是在红外波段工作的光学成像器件,本发明提出了一种无需采用低温装置的红外成像器件。该红外成像器件通过用一列MEM微反射镜对入射在传感器列     

直角棱镜不稳定谐振腔

在文章中已经指出，由于激光束的“翻转”效应，使由凹面反射镜构成的不对称共焦谐振腔的场分布，对于低级波象差的影响与望远镜式谐振腔相比，表现出了相当大的稳定性。虽然有这样一个宝贵的性质，但实际应用由凹面反射镜构成的共焦谐振腔却很困难，因为辐射过分集中于两面反射镜的共同的焦点上。假如采用全内反射棱镜代替谐振腔的反射镜，则可克服这个缺点同时保留着利用激光束“翻转”效率带来的优点。