基于联合变换相关器的红外摄远光学系统设计

为提高联合变换相关器的探测能力,针对640×512红外CCD探测器,设计了1种针对8～12μm波段的红外摄远物镜,用于联合变换相关器的红外目标摄取。此系统体积小、结构紧凑,采用透射式结构,焦距为200 mm,相对孔径为1∶3。应用ZEMAX对设计结果进行了像质评价,在空间频率为17lp/mm时,调制传递函数在0.3以上,基本达到衍射极限,各视场点列图均方根半径与艾里斑半径接近,具有良好的成像质量,满足光学系统的设计要求,提高了联合变换相关器对目标的探测与识别能力。     

共形光电防撞系统光学窗口像差校正设计

为满足新一代作战直升机在高速飞行下仍保持精确打击能力,对其光电探测系统及光学窗口采用共形布局设计.根据共形光电防撞系统0.4～0.7μm/1.064μm/3.7～4.8μm多波段的使用要求以及直升机飞行马赫数0.3～0.4的条件下,设计了长径比为1、口径100 mm、厚度5 mm,材料为MgF2的椭球面作为共形光电防撞系统光学窗口面型.运用Zernike多项式分析不同波段下光学窗口引入像差与扫描视场之间的变化关系,采用将固定校正系统置于光学窗口后的设计方法,对窗口引入的像差进行校正.最终结果表明,经过两次校正后,可见光波段各Zernike像差系数P-V值小于0.6λ,激光波段小于0.4λ,红外波段小于0.1λ,像差校正效果良好,满足设计要求.     

消热差的红外目标模拟器投影光学系统设计

基于数字微镜器件(DMD),创新性地设计了一个长出瞳距、大出瞳口径、消热差的红外目标模拟器投影光学系统。该光学系统的出瞳距为1 000 mm,出瞳口径为准120 mm,畸变小于 1%. 为了模拟-40 益目标,整个系统需工作在制冷环境中,因此对光学系统进行了无热化设计。投影物镜的设计采用了3 种材料和4 片透镜,在-40 益~20 益的范围内,系统最大离焦量小于系统焦深。分析表明,系统各视场调制传递函数( MTF) 在16 lp/ mm 处均优于0. 4,弥散班也小于 DMD 微反射镜的尺寸,畸变小于1%. 在满足长出瞳距的同时具有良好的热稳定性。     

锑化物二类超晶格红外探测器

本文主要展示了近几年来该课题小组在InAs/GaSb二类超晶格红外探测器领域取得的一些研究成果,如在短波波段(1～3μm)、中波波段(3～5μm)、长波波段(8～12μm)、甚长波波段(14μm)等单色器件的成果,以及双色InAs/GaSb二类超晶格红外探测器方面的成果,如短/中波双色、短波/甚长波双色,长波/甚长波双色红外探测器等单管器件。除此之外,还展示了384×288中波波段InAs/GaSb二类超晶格红外焦平面探测器组件。     

制冷式红外长波折衍混合消热差摄远物镜设计

针对坦克红外观瞄系统的总体设计要求,为了满足战场环境下红外目标探测的需求,设计了一种制冷式红外长波折衍混合消热差摄远物镜。摄远物镜由物镜组和中继镜组构成,焦距为-200 mm,F数为2.1,全视场角为3.6°. 探测器选用Sofradir公司生产的MARS-VLW型红外长波焦平面阵列,其分辨率为320×256像素,象元尺寸为30 μm×30 μm. 试验结果表明：在截止频率17 cy/mm时,温度-40 ℃~60 ℃范围内,该摄远物镜各视场的调制传递函数（MTF）均大约为0.5,点列图均方根半径均远小于艾利斑半径34.5 μm,并实现了100%冷光阑效率。该红外摄远物镜虽然是针对坦克红外观瞄系统的要求而设计的,但其结构紧凑,在-40 ℃~60 ℃温度范围内,像质优良且稳定,也可用于其他红外观瞄系统。     

长波红外景象模拟器投影光学系统无热化设计

基于数字微镜器件（digital micromirror device,DMD）的红外景象模拟器能够为红外系统性能测试与评估提供先进的手段。根据DMD的工作原理,确定了以分光棱镜来连接照明系统和投影系统的红外景象模拟器总体方案。探讨了红外景象模拟器投影光学系统的像差特性、光学设计和无热化的设计方法,设计了一套工作在长波红外8~12μm,F#为2.8,视场角为3°的投影光学系统,并对该系统在40~60℃之间进行光学被动式无热化设计。结果表明：该系统在所要求的温度范围内,光学传递函数均接近衍射极限,成像质量满足系统的设计要求,并具有辐射能量损失小、分辨率高、结构紧凑等特点。     

可见光、红外及毫米波(94GHz)的大气衰减特性

着眼于比较2个红外波段(3～5μm,8～13μm)和94GH_7毫米波段的雨衰减特性,给出了雨的模型实验结果。     

红外陶瓷对MTV诱饵剂红外辐射特性的影响

为提高典型MTV诱饵剂在3~5μm、8~14μm波段的红外辐射亮度,采用固相烧结法制备Mn Fe2O4型红外陶瓷,将其添加到典型MTV诱饵剂中,并对其燃烧火焰的辐射特性进行研究。结果表明:当添加25%的红外陶瓷时,在2.5~3.0μm峰值辐射亮度降低了9.63×104W·m~(-2)·sr~(-1),在3~5μm峰值辐射亮度提高了4.05×104W·m~(-2)·sr~(-1),在8~14μm峰值辐射亮度提高了0.46×104W·m~(-2)·sr~(-1),同时,辐射面积增加了74.34cm~2。     

碳纳米管涂层红外发射率的研究

研究环氧树脂基碳纳米管涂层在2～5.6、8～12μm波段内的平均发射率,分别考察单壁碳纳米管(L-SWNT-1*)和多壁碳纳米管(L-MWNT-10)在上述两个波段内发射率随温度、碳纳米管浓度的变化。研究结果表明:随着温度的升高,实验所用碳纳米管涂层在上述两个波段内的平均红外发射率随之降低;随着碳纳米管浓度的增加,在常温下,涂层的红外发射率变化不大,稍有增加的趋势,而在80℃时却有明显的降低趋势。说明碳纳米管具有一定的高温红外隐身特性,且碳纳米管在短波2～5.6μm比在长波8～12μm其发射率具有更明显的负温度系数效应。     

多频谱发烟组件结构设计与遮蔽性能

为有效对抗多模导引头，通过原位反应和复合配药技术制备一种多频谱干扰剂，同时根据发烟弹的使用预期设计、制造多频谱干扰剂配套的发烟组件。通过烟箱实验分析多频谱干扰剂的红外透过率、毫米波衰减值、可见光透过率，基于朗伯比尔定律计算其在红外、可见光波段的质量消光系数。运用静爆法对发烟组件与多频谱干扰剂的匹配效果进行测试，得到发烟组件的发烟过程、有效烟幕宽度和持续时间。实验结果表明：多频谱干扰剂在1～3μm、3～5μm、8～14μm的红外透过率分别为1.98%、3.04%、8.11%,3 mm、8 mm波的衰减值分别可达-14.52dB和-11.76d B,0.4～0.8μm可见光透过率为6.96%;1～3μm、3～5μm、8～14μm、0.4～0.8μm的质量消光系数分别为1.28m²/g、1.14m²/g、0.82m²/g、0.87m²/g；烟幕持续时间大于60s，有效烟幕宽度大于60m；装填多频谱干扰剂的发烟组件具有良好的遮蔽能力，成烟迅速，形成的烟幕云团稳定，是干扰多模导引头的一种有效方法。     

一种液态干扰材料红外衰减特性实验研究

在丙二醇水溶液中添加Ti O2纳米颗粒和表面活性剂,制备成相对均匀稳定的多相体系,经超声空气雾化形成微细气溶胶,通过实验研究了添加不同质量分数纳米Ti O2和纳米石墨片对红外衰减特性的影响规律。结果表明：相对于基液,添加纳米Ti O₂能够有效降低红外辐射透过率,添加5.0 wt%Ti O₂纳米颗粒后3～5μm红外透过率降低39.5%,8～14μm红外透过率降低25.6%;在同样的颗粒质量浓度和喷雾压力下,相对于添加Ti O2纳米颗粒,添加纳米石墨片形成气溶胶的红外衰减率在3～5μm波段有所降低,在8～14μm波段基本一致。     

碳纳米管/石墨烯/碳复合材料烟幕的中远红外的干扰性能

为探索碳纳米管/石墨烯/碳复合材料在3～5μm和8～14μm中远红外波段烟幕干扰方面的应用,用液相法制备了碳纳米管/石墨烯/碳复合材料。采用扫描电子显微镜,对比分析了石墨烯、碳纳米管和复合材料的微观形貌。采用傅里叶红外光谱仪技术,对比分析了三种材料的静态红外吸收能力。基于烟箱实验,测试了石墨烯、碳纳米管和复合材料对3～5μm、8～14μm中远红外的透过率,并根据"朗伯?比尔"定律计算了烟幕的平均质量消光系数。结果表明,经过沥青碳化,以沥青碳为骨架,碳纳米管与石墨烯形成的复杂网状空间结构的烟幕干扰复合材料,抑制了碳纳米管的结团和石墨烯的堆叠现象,改善了悬浮性。针对3～5μm波段,计算得到碳纳米管、石墨烯及碳纳米管/石墨烯/碳复合材料平均红外透过率分别约为9%、10%和5%,复合材料的有效遮蔽时间相比碳纳米管、石墨烯分别增加了约13%和21%;对8～14μm红外波段的平均红外透过率分别约为3%、5%和4%,复合材料有效遮蔽时间相比碳纳米管、石墨烯增加了约28%和13%。碳纳米管/石墨烯/碳复合材料改善了单一碳材料的悬浮性能和红外光谱吸收性能,对中红外的干扰性能增强,对远红外的干扰性能有所下降,但有效干扰时间仍有所提高,其远红外干扰性能有待进一步改进。     

镀镍石墨烯制备及红外干扰性能

为了研究镀镍石墨烯的红外消光性能,探索消光较佳的工艺条件,采用氧化还原和化学镀的方法制备了镀镍石墨烯,通过正交试验设计,以红外衰减率为评价指标,分析了各因素对镀镍石墨烯消光性能的影响,确定了红外消光较佳的工艺条件。利用烟幕箱试验,测试了镀镍石墨烯的红外透过率。基于“Lambert-Beer”定律,通过线性拟合计算了镀镍石墨烯的平均质量消光系数,并与镀前进行了对比分析。结果表明：红外消光较佳的镀镍石墨烯的制备工艺参数为：六水合硫酸镍的浓度为20 g·L^-1,次磷酸钠的浓度为24 g·L^-1,柠檬酸钠的浓度为10 g·L^-1,施镀温度为65℃。该条件下制备的镀镍石墨烯在中远红外波段均表现出非常好的红外消光能力。对于3～5μm和8～14μm红外波段,镀镍石墨烯的平均质量消光系数分别为2.38 m2·g-1和2.19 m²·g^-1。与改性前的石墨烯相比,镀镍石墨烯在中远红外波段的平均质量消光系数分别提高了30%和35%,具有更广阔的应用前景。     

Cd1-xZnxS三元系颜料红外性能研究

采用固相反应方法制备名义组成为Cd1-xZnxS三元系半导体颜料。利用X光衍射表征体系的结构,结果表明,最终实验产物均为纤锌矿结构。测试样品的红外吸收光谱以及3～5μm和8～14μm双波段红外发射率,研究Cd/Zn配比对光谱特性的影响,探讨发射率随波长、配比及温度的变化而改变的机理。     

目视望远系统的成象性能

从多色OTF的普遍式出发,取D_(65)光源和标准视见函数之乘积为权函数,说明目视望远光学系统多色和单色光成象性能的表示法。通过对传函仪(光源和接收器)的光谱响应校正来完成轴上多色MTF的直接测量;参考各种近似公式提出测量波长500.0mμ和589.3mμ的MTF——T_(500.0)和T_(589.3),并按近似公式1/3(T_(500.0) 2T_(589.3))简算出多色MTF。以实例与精确计算值比较,验证该两种方法是比较方便的,并具有可靠性。对轴外象质,拟测半视场的倍率色差。简述测试方法、参量处理及测试举例。     

几种纳米氧化铝的红外消光性能研究

利用傅里叶变换红外光谱仪在中型烟幕试验柜中,对八种α型和γ型纳米氧化铝粉体气溶胶在3~5μm与8~14μm波段的红外消光特性进行了测试对比。利用KBr压片法测试了样品的红外光谱,给出了样品的晶型、平均粒度和比表面积等特征数据。实验结果表明,纳米氧化铝对红外具有良好的消光作用。纳米氧化铝气溶胶在3~5μm和8~14μm波段的最大质量消光系数分别为1.798m2·g-1和1.940m2·g-1;γ型纳米氧化铝的红外平均透过率普遍小于α型;比表面积越大、纳米氧化铝粒子平均直径越小对红外的消光性能就越显著。     

法国泰勒斯公司推出新型轻武器热瞄具

在2005年阿布扎比国际防务展(IDEX 2005)上,法国泰勒斯公司推出了新型VIPIR近距离轻武器热瞄具。该瞄具质量不超过0.7kg,视场为8°或16°, 放大倍率为3倍或5倍,采用160×120 像素的氧化矾微辐射非制冷焦平面阵列探测器,工作波段为8-12 μm,通过     

采用塑料光学元件的微光夜视物镜设计

介绍一种采用塑料光学元件和玻璃光学元件进行混合设计的微光夜视物镜,该系统利用光学被动无热化原理进行环境适应性设计和像差平衡,其工作波长范围为0.65～0.95 μm,视场为40°,F数为1.2. 利用CODE V光学设计软件对微光夜视光学系统的调制传递函数（MTF）、温度适应性、零件质量等性能进行了综合分析与评价。设计结果表明,在高低温情况下,各个视场的MTF值均大于0.4,光学零件质量为20 g,在实现系统减轻的同时获得了良好的光学性能。     

疏水纳米SiO_2改性鳞片石墨的流动性及红外干扰性能（英文）

为研究疏水纳米SiO_2改性鳞片石墨的分散性能和红外干扰效能,采用粉体特性测试仪测定了改性前后鳞片石墨粒子的流动性。采用气流分散的方式将鳞片石墨粒子分散在烟幕箱中形成烟幕。测试了烟幕的质量浓度和红外光谱透过率。依据搅拌沉降模型,计算得到了烟幕的沉降速度。结果表明,用质量分数为4.0%的疏水纳米SiO_2改性鳞片石墨的Carr流动性指数最高,达到了61,同时鳞片石墨粒子的沉降速度也从改性前的2.288×10-3m·s~(-1)降至改性后的1.125×10-3m·s~(-1),形成的烟幕在3~5μm和8~12μm波段的平均红外光谱透过率也分别从0.3895%和0.7288%降为0.072%和0.176%。疏水纳米SiO_2对鳞片石墨表面的物理修饰,有效改善了鳞片石墨粒子的流动性和分散性能,显著提高了鳞片石墨形成烟幕的留空持续时间和红外干扰性能。     

色温星模拟器用抛物面离轴反射光学系统设计

为了在室内测试星敏感器对无穷远星光的跟踪能力,设计一款运用宽光谱色温光源通过平行光管来提供无穷远星光色温模拟的光学系统.该系统采用孔径离轴方式规避同轴系统存在的遮光比现象,主镜引用抛物面使得系统像质更加良好,同时结合楔形状半反半透型次镜解决了透射接收端的宽光谱消像散问题.设计指标要求为:工作波段400～900 nm,入...