红外双层衍射光学元件衍射效率研究

红外衍射光学系统中衍射元件的设计波长直接影响光学系统的衍射效率.介绍了常见的三种红外材料,利用整个波段(3~14μm)衍射效率的平均值作为评价红外双波段衍射效率的因子,分别模拟了三种不同材料组合下,561种设计波长组合的平均衍射效率.结果得出:三种材料的不同组合,在与之相对应的设计波长下,其衍射效率平均值均可达到96%以上.设计了含有双层衍射元件的中远红外光学系统:入瞳直径EPD=33mm,视场2ω=9.2°,焦距f′=50mm,中波红外的传递函数(MTF)在40lp/mm所有视场达到0.6,长波红外在40lp/mm所有视场达到0.2.     

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。     

二元光学元件在微光夜视物镜中的应用研究

利用二元光学元件独特的色差特性,将其引入到微光夜视物镜中,得到视场为12.2°、相对孔径为1.507、焦距为84.375mm、长度为88mm、而重量仅为83.5g的光学系统。针对衍射元件衍射效率对系统像质的影响,对系统的传递函数进行了修正。相对于传统光学系统,该系统不仅成像质量高,而且尤为轻便,非常适合军用步枪瞄准器等对重量要求苛刻的小型微光夜视仪的使用。     

折／衍混合民用车载大像面长波红外消热差镜头设计

为满足民用车载红外视觉增强系统的迫切需求,针对384×288型像元尺寸为38μm×38μm的非制冷探测器,利用衍射元件的光热特性采用光学被动式消热差方法设计了一个折／衍混合大像面长波红外消热差镜头,介绍了折／衍光学元件的温度特性及设计消热差系统的原理。通过合理的选择衍射面的基底材料,用CODEV对系统进行优化设计。设计结果表明：系统在工作波段8～12肚m,f=21mm,F数为1．4时在-40℃-80℃的温度范围内调制传递函数MTF大于O．3,符合消热差系统的条件。     

衍射光学元件在现代光学成像系统中的应用

衍射光学元件是利用表面浮雕结构对光波进行调制的元件．通过对比折射元件分析了衍射元件用于成像系统的特点,如任意相位分布、特殊色散等性质．探讨了衍射光学元件在现代成像系统中的应用优势,它与折射元件相结合可以实现许多传统光学系统不能达到的目标．     

用于非制冷红外探测器的SAR ADC设计

设计了一种用于非制冷红外探测器图像处理的12 bit逐次逼近型模数转换器(ADC),转换电压为2~4 V.其D/A转换器采用电阻和电容混合结构,节省芯片面积,减小系统复杂度;比较器采用放大锁存结构,应用失调存储技术,满足非制冷红外芯片图像处理对ADC速度与精度的要求.芯片采用Global Foundries 0.35μm混合模式CMOS工艺进行设计和流片.仿真结果表明:在输入信号为50 k Hz、采样率为1 MS/s时,信纳比(SNDR)为72 d B,有效位达到11.6 bit,模拟部分功耗2 m W,满足非制冷红外探测器对ADC指标的要求.该设计提高了非制冷红外探测器的图像处理能力,消除了ADC外接引入的噪声.     

红外测温在彩色显像管生产中的应用

采用ZnS窗和Ge透镜组成的光学系统、LiTaO_3探测器、单片机处理系统以测量彩色显像管中屏的温度和温度变化。由于采用环境温度校正、A/D转换、发射率ε可调及数字线性化,保证了测试的精度。同时,采用CPU进行数据处理,提高了抗干扰性能。本仪器采用了防化学腐蚀的技术处理。     

角谱及其在衍射中的应用

平面电磁波传播的角谱法,提供了波的传播过程的另一种解释.用这种方法求解某些衍射问题,会体现出它的特殊的优势.它在求解波的传播和信号处理方面也有广泛的应用.本文首先介绍了由空域到角谱域的变换原理和方法,然后对方孔衍射作了计算,并同实验结果作了比较,结果表明两者十分吻合.     

非制冷型热敏电阻红外探测器

技术开发单位中国空间技术研究院第502研究所技术简介非制冷型热敏电阻红外探测器是一种温度敏感器件,当热辐射投射到热敏电阻材料上时,会引起材料温度升高,电阻随之产生变化。为了消除环境温度的影响,通常成对使用2片常温阻值匹配的热敏薄片,其具有相同的导热参数。工作时,主片接收红外辐射,     

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。     

大光圈微型高清照相物镜的设计和性能分析

基于Д. C. Boпocob公式得到照相物镜的基本特征参数,通过PW法计算物镜系统的初始结构参数,设计了一款大光圈微型高清照相物镜,并在非序列仿真环境(Non Sequential Component,NSC)下对系统结构合理性进行了分析.照相物镜的光圈值F数为2.2,视场角2 w=65°,系统总长6.13 mm,有效焦距为4.5 mm.系统由4片塑料非球面透镜和1片红外滤光片组成,其中第1、3、4片透镜为正透镜,第2片透镜为负透镜,光阑面位于第1片透镜之前.优化后,各视场的均方根(RMS)半径都小于艾里斑半径,在半奈奎斯特频率处各视场的MTF值均大于0.54,畸变小于2%.系统搭配Aptina的AR8033型CMOS,可实现800万像素光学品质的微型照相物镜系统.     

长焦物镜折衍混合式平行光管设计

阐述了传统平行光管与折衍混合式平行光管的设计方法比较,给出了折衍混合式设计的优化结果。经分析,优化后的设计在点列图、光学传递函数和像差曲线等方面均明显好于传统设计方法,对其它大孔径平行光管的设计具有很强的参考价值。     

衍射复眼望远镜系统光学特性分析

衍射复眼望远镜是将衍射物镜和按生物复眼结构排列的目镜组结合在一起的新型空间光学成像系统。文中首先介绍了该系统的结构特点,根据衍射物镜的衍射效率计算公式,在ASAP软件中对设计波长下的子目镜系统进行了分析,证明该系统视场角可扩展至±2°;对非设计波长λF下系统的成像信噪比进行详细分析,其中0通道子目镜中心和边缘视场信噪比分别为57.19dB、47.2dB,其它通道相应信噪比均有所下降。在物镜、目镜分离情况下,对非成像光源、由机械结构产生的二次杂光进行了分析。综合分析表明,系统在±2°范围内可成清晰图像,且图像中心信噪比高于边缘。最后,通过实验分别对中心和边缘子目镜系统成像,证实了上述分析结果的正确性。     

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。     

眼底红外检测仪的研究

眼底检查是诊断眼睛和身体其他部位疾病的重要手段,目前,多用可见光做光源的检眼镜和眼底照相观察和拍摄眼底图,对人眼有着较强的刺激.本文在眼底照相机和眼底电视光学系统的基础上,提出了利用红外光源作检眼设备的眼底红外检测仪.论述了该检测仪的结构和原理,该检测仪不但可以对眼底的图像信息进行采集和存储,还可以通过比对做出诊断,并可以对眼底图像进行实时的动态观测.该检测仪具有对眼底图像的摄取质量高,速度快,定位准等特点.眼底红外检测仪是红外技术和计算机技术相结合在眼科医学上的一种应用,为科学诊断眼底病变提供一种创新的方法.     

高精度非球面光学塑料透镜成型法的探索

目前非球面光学塑料透镜在各种光电仪器中的应用越来越普遍,但扩大非球面光学塑料透镜生产的最大障碍仍然是成型的精度问题.在了解传统注射成型的基础上,从光学塑料的物理特性出发,研究了它在成型过程中的精度问题,发现了光学塑料在成型时的体积可控制,从而对高精度非球面塑料透镜的两种成型方法进行了探讨.