红外光学系统团簇污染对系统杂散辐射特性的影响

红外光学系统中光学元件表面污染粒子的存在会引起系统杂散辐射特性的变化,并导致系统信噪比的下降。本文研究讨论了光学元件表面的团簇污染模型,并以典型的卡塞格伦式红外望远镜系统为例,利用ASAP光学追迹软件,仿真分析了该系统主镜在团簇污染后的杂散辐射特性以及系统目标-背景对比度的变化,并讨论了污染团簇位置的影响。经研究分析发现,光学元件镜面的团簇污染不仅会造成系统杂散辐射特性的变化,还会使系统的目标-背景对比度明显降低。并且,污染团簇在光学元件表面沉积的位置对系统杂散辐射的影响也会有所不同,且镜面边缘附近团簇污染的影响较中心位置附近更为明显。因此,在实际应用中,需要严格控制光学元件表面污染粒子的覆盖率,并及时合理地清洗镜面。     

高变倍比长波红外连续变焦光学系统设计

针对非制冷型320×240型探测器设计了一个变倍比为10x的长波红外连续变焦光学系统,并利用ZEMAX光学设计软件进行像质评价。该系统的工作波段处于8~12μm,可以实现30~300mm范围内的连续变焦,F#可达到1.5,在空间频率16lp/mm处MTF>0.4,接近衍射极限。该系统具有变倍比大、相对孔径大、成像质量高等特点,满足系统成像质量要求。     

长波红外两档变焦光学系统技术研究

介绍了红外两档变焦光学系统的变焦理论和二次成像理论。分析了将后固定组与二次成像组相结合结构形式的高斯光学理论。这种结构减少了一个组元,结构简单,并降低了体积重量和成本。最后根据上述理论,设计了基于长波致冷型探测器的两档变焦红外光学系统,可实现320mm/80mm两档变焦,工作波段7.7～9.5μm,F数为2,满足100%冷光阑效率。评价结果表明,该系统像质优良,满足实际需求,证实了该种方法也具有一定的可行性。     

空间光学系统中杂散辐射计算的蒙特卡洛方法验证

针对某一空间光学系统中由于太阳光所引起的杂散辐射，用蒙特卡洛方法（Ｍｏｎｔｅ－Ｃａｒｌｏ）计算了其进入比例数量组，通过与角系数法（确定性算法）的计算结果相比较，验证了用蒙特卡洛法计算此类问题时所建立或采用的有关模型及计算方法的正确和灵活性。     

光学系统杂光测试仪误差分析

本文介绍了一种光学系统杂光测试仪，并对其主要误差进行了分析和计算，对提高仪器的测量精度起到了一定的作用。     

光学系统杂散光的计算与分析方法

本文介绍了光学系统杂散光计算与分析的四种方法，并指出了各种方法的优缺点。对光学系统设计，消除或减小杂散光起到了一定的作用。     

宽波段非制冷红外变焦光学系统设计

面向有毒有害气体探测需求,提出采用双色宽波段高灵敏度红外气体探测方法,并针对宽波段变焦色差校正难题,提出一种基于复消色差和机械正组补偿理论的宽波段红外变焦光学系统设计方法,设计了一种宽波段非制冷红外变焦光学系统。系统焦距25～75 mm,工作波长3～12μm,F数为1.8,适配640×512分辨率的非制冷双色红外焦平面探测器,像素大小17μm,变焦过程中系统总长保持160 mm不变。设计结果表明,系统在全焦段各视场调制传递函数在30 lp/mm处均接近衍射极限,成像质量良好,满足设计要求。系统具有结构紧凑、波段范围宽等优点。     

光学系统杂散光的计算与分析方法

本文介绍了光学系统杂散光计算与分析的四种方法，并指出了各种方法的优缺点，对光学系统设计，消除或减小来散光起到了一定的作用。     

红外变焦系统结构设计

为了模拟目标成像大小的变化过程,设计了一款17x的红外变焦系统,为保证系统在变焦过程中像面的稳定性,应用动态光学知识在Matlab中建立数学模型,得到变焦拟合曲线。重点针对变焦系统的结构进行了设计与分析,由物理制约条件出发分析了凸轮直径、工作转角及螺旋升角间的关系。实验表明,基于动态光学设计的凸轮曲线可以保证系统在变焦过程中像面稳定,成像质量良好。     

红外连续变焦镜头的结构设计

随着红外光学技术的长足发展及其实际应用范围的不断扩展,对红外连续变焦光学系统的需求日益增强.为了验证红外连续变焦镜头的变倍性能及其成像质量,根据某红外连续变焦镜头的光学设计特点.通过对其机械结构进行选型,最终采用不同形式的凸轮机构来实现红外变焦距镜头变倍、调焦过程,对凸轮机构、变倍导向机构、调焦机构等作了较详细的说明,并从机械设计的角度出发,对系统的杂散辐射提出了抑制措施.装调结果表明,采用凸轮机构、变倍导向机构可以实现红外连续变焦镜头的变倍及调焦过程,提出的杂散辐射措施可以有效地抑制系统的杂散辐射.提高镜头的成像质量.     

Optical Design and Stray Light Analysis of the Space Infrared Optical System

This article describes a novel configuration design for a re-imaging off-axis catadioptric space infrared optical system,and in order to satisfy the signal noise ratio requirements of the system,the stray light of the system is necessary to analyze and restrain. The optical system with a focal length of 1 200 mm,an entrance pupil diameter of 600 mm,an F-number of 2,a field of view of 3°× 0. 15°,a working wave band of 8 μm-10 μm,and the image quality of the optical system almost approach to diffraction limits in all field of view.Then the mathematical models of stray light are built,and the suppressive structure is established to eliminate the effect of stray light. Finally,TraceP ro is used to analyze and simulate stray light with and without the suppressive structure,and also get the results of the PST curves. The results indicate that appropriate optical system and suppressive structure can highly reduce the stray light of the space infrared optical system.     

四片式变焦距长波红外光学系统设计

针对320×240焦平面阵列探测器（像元大小25μm×25μm）,设计了一个变倍比为3倍的长波红外连续变焦光学系统,其工作波段为8~12μm,从短焦到长焦位置的F数从0.98到0.85逐渐减小,可实现焦距在45~135mm范围内连续变焦。该系统由4组元组成,每个组元仅有一片透镜;共8个面,其中5个为非球面、1个为衍射面。使用ZEMAX光学设计软件进行像质评价和优化后,在空间频率20lp/mm处,系统在整个变焦范围内MTF接近衍射极限。     

红外变焦距光学系统的设计

由于非致冷焦平面阵列红外探测器不需要制冷,可以在常温环境下工作,因此配合这种探测器的光学系统在军事和民用上得到了非常广泛的应用。本文介绍一种用于非致冷焦平面阵列红外探测器的长波红外变焦距系统的设计,系统采用传统的透射光路形式,其工作波段8-12μm,变倍比3.5:1,最后利用CODE V光学设计软件对其像质进行了评价。     

基于目标探测光学补偿红外变焦系统设计

为提高联合变换相关器的探测能力,针对2/3英寸红外CCD探测器,设计了一种红外光学补偿变焦系统,应用于联合变换相关器的红外目标探测。该系统在焦距100-200mm内连续变焦,工作波段为8-12μm,F数为3。系统仅由7片透镜组成,引入两个非球面。像质评价结果表明：在整个变焦范围内,在截止频率17lp/mm时,各视场MTF接近衍射受限曲线,像质优良、像面稳定,满足光学系统的总体设计要求。     

大相对孔径红外变焦距光学系统设计

设计了工作在8~12μm波段的非致冷红外连续变焦光学系统。该系统由4组元5片透镜组成,其中前固定组、变倍组和补偿组均只有1片透镜,后固定组为两片。焦距50~200mm,相对孔径较大,为1∶1。设计过程中编写了适用于二组元变焦系统的ZEMAX宏程序,该程序可给出凸轮曲线的数据和形状,同时使像面位置不受限于高斯光学关系,能够满足某些焦距位置离焦的要求。系统在空间频率为20lp/mm处,各个视场的MTF值均在0.4以上。     

大口径红外变焦投影系统环境适应性研究

对大口径变焦投影系统环境适应性进行仿真研究。影响其力学和光学性能因素主要有公路运输和环境温度,首先对整体结构进行约束模态分析,计算出系统的基频为79.781Hz,远大于二级道路运输的要求50Hz×120%,在运输过程中不会产生共振现象。利用同一模型对其温度适应性进行了研究,通过光机热集成分析方法,找到影响其成像质量的最主要因素为主次镜的曲率变化,在满足系统成像质量的前提下,得到了系统的热控指标约为20±27℃左右,远高于系统的正常工作温差,因此系统的设计是合理可行的。     

变焦系统初步设计

变焦镜头分为机械补偿式和光学补偿式两种基本类型。根据变焦范围,適当选择透镜之间的初始位置。使用本文推导的基本公式可以求出变焦镜头的高斯解。文中提供的一些数据可供参考。