折衍混合长波红外摄远物镜设计

红外光学系统具有可全天候工作、远距离观察等优势,在军事及民用领域均得到广泛应用。但由于温度对红外系统影响较大,所以需要对其进行消热差设计。依据消热差及色差原理选择适合的透镜材料,利用衍射元件的消热差和色差的特性,设计了波段为8~12μm,全视场为2ω=6°,焦距为 f=100mm , F数为2,温度补偿范围-40℃~60℃的长波红外折衍混合摄远物镜。使用保罗I棱镜来折叠光路,使系统结构紧凑,摄远比达到了0.8。该系统在-40℃~60℃范围内,调制传递函数（MTF）优于0.5,接近衍射极限,成像质量良好。     

双层谐衍射红外消热差光学系统设计

为了有效提高系统在红外的探测与识别能力,实现红外双波段光学系统消像差和消热差,采用具有负色散性能的双层谐衍射元件,设计了一款双层谐衍射/折射混合红外双波段消热差光学系统。基于红外光学系统消热差理论分析了温度对光学参数和系统性能的影响,利用Zemax仿真分析了光学系统在-60～200℃温度范围下的像质。研究结果表明:在尼奎斯特频率为20lp·mm-1与探测器的像元尺寸为25μm的条件下,中波波段的光学调制传递函数均大于0.5,长波波段的光学调制传递函数均大于0.25,中波与长波处的最大弥散斑尺寸均小于25μm,同时系统适应的温度环境范围大。系统具有像质高、分辨率高及工作温度范围大的特点。     

长波红外反远距物镜光学被动消热差设计

为满足非制冷红外光学系统相对孔径大、长后工作距、温度适应性强的性能要求,采用反远距系统结构形式,设计了工作波段为8~12μm,F/#为2.5,全视场角为7.2°,焦距为100mm的长波红外物镜.通过光学被动式消热差方式,匹配光学材料及分配透镜光焦度,完成了红外物镜在-40~+65℃温度范围内的消热差设计,并对红外物镜的像质进行分析.仿真结果表明:不同温度下,系统各个视场内调制传递函数在奈奎斯特频率17lp·mm-1处均高于0.4,达到衍射极限,单个像元内能量均达到85%.系统整体无温度离焦,成像质量良好、结构紧凑,且适用于像元尺寸为30μm×30μm、像元数为320×240非制冷焦平面阵列探测器.     

非制冷中波红外光学系统精简无热化设计

红外光学系统相比于可见光光学系统,其成像质量受温度波动影响很大。基于光学被动式无热化原理,分析红外系统各部分光学参量受温度变化的影响因子,设计了一个工作波段3~5μm,焦距120mm,F#=2的红外光学系统,选用分辨率为384pixel×288pixel、像元大小为25μm的非制冷型红外探测器。该系统采用四片式的结构形式且全部为球面光学元件,采用硅和锗两种常见的中波红外材料满足了消热差和消色差的要求,故具有较高的加工可行性和较低的生产成本,在工作温度范围-40℃~60℃之间都能保持优良像质,并且满足非制冷型中波红外系统的使用需求。     

衍射元件在大相对孔径红外镜头中的应用

针对非制冷红外探测器的光学成像系统F/#=1左右的要求,分别采用三片式、两片式折射物镜为初始结构,结合像差理论,设计出了三款f=50 mm,F/1,全视场角为10o,工作波段为8~12μm的红外物镜.前两款为折射物镜,后一款为折-衍混合物镜.设计结果表明:非球面和衍射面结合的折-衍混合物镜可以替代传统的球面物镜,性能上也优于采用非球面的折射结构物镜.     

非制冷型红外双波段连续变焦光学系统设计

为了满足同步观测、跟踪,同时探测红外中/长波两个波段信息的目标,文中采用共口径方式将红外中/长双波段融合到同一个光路中,设计了一款非制冷型大变倍比红外双波段连续变焦光学系统,引入衍射面和偶次非球面,进行像差校正,选择机械负组补偿方式进行变焦.通过光学被动式消热差方式,匹配材料及分配透镜光焦度,对双波段红外光学系统在-40~+60℃温度范围内进行了消热差设计,并对系统的像质进行了分析.研究结果表明:在不同温度,系统在两个波段下,各个视场内调制传递函数在奈奎斯特频率为20lp·mm~(-1)处均接近衍射极限,系统整体无温度离焦,像面稳定,像质良好,结构紧凑,满足使用要求.     

大视场全天候折反式红外全景云量观测

为了实现红外全景相机在全天候条件下对云量的远距离探测,设计了一种基于长波红外波段的全景成像光学系统.通过全景相机拍摄获得云的红外辐射分布信息,结合云量计算实现了对天气状况的判断和预测.系统采用折反式结构,利用等距离投影模式进行了反射镜面型拟合数值求解.结果表明:云量观测光学系统工作波段为8~12μm,F数为2,焦距为6.5mm,视场角为360°×120°,校准畸变量在±0.5%以内,调制传递函数值在奈奎斯特频率为30lp·mm~(-1)处接近衍射极限,在-40~45℃范围内衍射面与非球面相结合的方式实现了光学被动式消热差设计,系统估算探测距离达到7 km.适用于远距离全天候观测.     

LCOS头盔微显示器光学系统设计

二元衍射光学元件作为一种成像元件具有任意相位分布、特殊色散、平像场、温度稳定等性质,同折射元件相结合可以实现许多传统成像光学不能达到的目标.本文设计一个用于0.56″LCOS头盔显示器的光学系统.该系统由三片折射透镜和一个二元衍射面构成,具有10 mm出瞳直径和20 mm眼点距.同传统光学系统相比较,该折/衍混合系统具有更长的工作距离和更好的成像质量,中心视场在35 lp/mm处的传递函数值大于0.4.     

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。     

红外投影系统光学被动无热化设计

针对红外成像系统的检测和评估需求,基于光学被动消热差原理,设计了一套用于中波红外仿真系统的投影系统。讨论了红外仿真系统所用投影光学系统的设计思想和设计方法,并对最终的成像效果进行了分析。该系统焦距为250mm,F/2.5,视场角为±2°,总系统长度500mm。依据二次成像系统的设计方法,实现了100%冷光阑效率,且其调制传递函数在17lp/mm处接近于衍射极限,能在-20℃~60℃范围内无需调焦便可保证成像的稳定性,具有分辨率高、均匀性好、可加工性强等优点。     

适应大温差变化的多光轴一致性测试系统

为满足在野外大温差环境下能够检测光电设备的光轴平行性,基于卡塞格林平行光管结构,设计研究了一种能够在-40℃~+55℃环境温度下稳定工作的多光轴一致性检测系统。系统考虑到宽光谱的检测需求,可以满足0.4μm~12μm的光谱覆盖范围。基于对系统温度稳定性的考虑,对系统的主体工作结构进行无热化设计,并利用不同机械材料匹配的方式对平行光管进行补偿,保证在不同温度情况下系统光束出射平行度偏差始终小于4"。实验结果表明系统具有良好的温度稳定性。     

红外系统无热化检测仪的光学系统设计

为了检验红外导引头光学系统无热化设计的效果,采用光学检测的方法对被测系统在一定的温度范围内焦点位置的偏移进行评估.详细介绍了长波红外无热化检测仪的原理,对检测仪光学系统中的各个组成部分,包括高低温箱窗口玻璃、平行光管和红外显微物镜,进行了深入的讨论.用CODEV重点设计了一个工作在8～12μm波段,数值孔径为0.25,放大倍率为2倍,焦距80mm,全视场为12mm的红外显微物镜.最后对设计结果进行了分析,给出了系统的调制传递函数曲线和场曲畸变图,表明光学系统的像质满足使用要求.     

CMOS带隙基准电压源电路的模拟

利用CSMC0．6μmCMOS标准工艺及OrCAD模拟电路设计软件环境,设计了2种具有曲率补偿的带隙基准电压源电路,并用Hspice对电路的温漂、电源抑制比、电源电压稳定性及电路功耗进行了仿真。仿真结果表明,第1种在-20℃～130℃温度范围内,温度系数为29．97×10^-6／℃;第2种在-20℃～130℃温度范围内,温度系数为12．73×10^-6／℃。     

微笔-激光直写组合加工制备多电极阵列系统

针对传统的硅基微加工技术因依赖掩模光刻技术而柔性化程度低的不足,以石英玻璃为基底、金为微电极材料体系,利用微笔-激光直写组合加工技术制作了带有微区温控特性的多电极阵列系统.实验结果表明:金电极导体线宽44μm,膜厚12μm,平均电阻率1.2×10-6Ω.cm,电极阻抗随频率的升高而降低,在低频时表现为容抗特性,具有较好的阻抗重复精度;用于微区温控的环形加热电阻在15～28V,通电电压对微区加热温度的关系具有较好的线性控制能力,环形热敏电阻在15.0～80.0℃范围内的电阻温度系数值为2 805×10-6/℃,温度响应性能满足应用要求.     

一种适用于移动芯片的低功耗低温漂LDO电路

针对移动设备低功耗的要求,基于GSMC 0.18μm CMOS集成电路工艺,设计了一种新型无片外电容低压差线性稳压电路．在传统结构的基础上,用经温度补偿的恒流源替代反馈电阻,并将此恒流源作为基准电压源电路及误差放大器偏置参考电流,降低了静态功耗,同时对输出电压实现了温度补偿且可调．结果表明,在2.85～4.00V工作电压范围内,空载时静态电流仅为5.486μA; 在-40~85℃工作温度范围内,输出电压温漂为9.772×10^-6/℃;电路版图面积仅为0.12mm×0.09mm．     

致冷型二次成像离轴三反射镜光学系统设计

研究并设计了一种适合于致冷成像的离轴三反射镜光学系统.设计了二次成像的反射系统结构,将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,有效地减小了第一反射镜的口径.通过调整每个反射镜的偏心与倾斜,实现系统的无遮拦,使用高次非球面校正像差,保证了系统的成像质量.设计的致冷型红外系统工作波段为3~5μm,焦距为500mm,F数为2,视场为10°×0.5°.该系统各视场的调制传递函数在奈奎斯特频率处(20lp/mm)都在0.5以上,并具有紧凑的结构.     

一种高精度低温漂带隙基准电路的设计与实现

针对带隙基准电路对集成电路精度的影响,提出了一种新的低温漂带隙基准电路。通过分段温度补偿,补偿了带隙基准电路,减小了温度漂移,优化了基准的温度性能。基于西岳公司3μm18V双极工艺,设计了基准电路和版图,并进行流片。仿真和流片结果表明:在典型工艺角下,基准在-55℃~125℃内,温度系数为1.7×10 ^-6~6.0×10 ^-6/℃;在2.2V的电源幅度范围下,具有0.03 mV/V的电源抑制特性。该电路已成功应用于一款线性稳压电源中。     

油菜磷脂中溶剂残留检测

建立用气相色谱（GC）测定油菜磷脂中残留溶剂乙醇和丙酮的方法.采用玻璃毛细管色谱柱（30 m×250μm×0.25μm）,N₂为载气,FID检测器,正丙醇为溶剂,顶空进样,外标法计算残留溶剂的含量.顶空进样条件为平衡温度70℃;平衡时间45 min;溶剂体积比30%;进样量为10 mL.乙醇、丙酮、正丙醇、均完全分离;乙醇和丙酮在25～500μg/mL的范围内线性关系良好,R²分别为0.9997和0.9994;平均加样回收率乙醇为95.8%（n=5）,丙酮为98.5%（n=5）;检测限分别为乙醇17.0μg/mL,丙酮2.3μg/mL.实验方法方便简便、重复性好,结果准确.