基于偏振技术的水下探测器光学系统设计

为了实现探测水下物体并区分材质的需求,研制了一套水下激光偏振探测设备,并设计出光学系统。偏振度是通过光学方法区分物体材质的重要参数之一,只要已知被测物体反射光的Stokes矢量,就可以求出偏振度。光学系统中共有两种方法来实现对Stokes矢量的测量:在焦面放置光电二极管直接测光强,或者放置CCD成像,通过分析图像灰度值得出光强信息。结合技术指标,在Zemax软件中运用小像差互补原理,优化设计了具有良好成像质量的光学系统。设计结果为焦距109.9mm,视场为5.2°,F数达到2.1,满足光学系统指标要求并且可以实现高精度的测量。系统仅使用5片球面透镜,结构简单紧凑,易于加工制造。将该光学设备加工出来,进行了简单的实验,证明了该光学系统的可行性。     

基于棱镜的多光轴平行性检测研究

反射棱镜是光学仪器中的一种重要光学元件,起着正像、折转光轴、缩小仪器尺寸等作用。反射棱镜的作用是使光轴变成折线,可以在空间折转,所以应有空间概念,从空间角度来研究物体及其像的共轭关系。本文应用动态光学【1】理论,从理论上分析了棱镜的特点,即对于平面非屋脊棱镜,当反射次数为偶数,出射光轴和入射光轴同向时,棱镜旋转像不产生偏转;对于平面屋脊棱镜,当反射次数为奇数,出射光轴与入射光轴反向,棱镜旋转像不产生偏转。根据该特点,将单个不同形式的棱镜或按一定要求将棱镜组合,使其入射光轴与出射光轴满足上述要求,即可将其应用到多光轴平行性检测中,替代大口径平行光管的作用,实现不受光轴口径限制的多光轴平行性的检测。本文列举了几种具有该特点的棱镜,并将其应用到实际多光轴平行性检测中。     

高精度静态星模拟器光学系统设计

为了实现对高精度星敏感器的地面测试,设计了一种高精度的静态星模拟器,要求星模拟器星间角距精度优于20″。采用激光直写技术刻划星点分划板,刻划精度优于1μm。结合系统的技术指标,通过ZEMAX软件设计了具有良好成像质量的准直光学系统。设计的准直光学系统有效通光口径为80mm,系统焦距为500mm,光谱范围为480~900nm,全视场9.2°内畸变小于0.02%,MTF接近衍射极限。提出用经纬仪对系统进行实际检测的方法,以及理论星间角距和实际星间角距的计算公式。     

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。     

红外探测系统中探测波段的选择对比分析

针对常用的中波和长波红外探测系统,从分析目标的热辐射特性、背景的辐射特性、以及由目标到红外探测器的前向光学通道的传递函数性能,对光电探测系统的短波红外和长波红外探测系统能力进行分析、计算和比较,科学剖析中波和长波红外探测各自的技术优势和适用范围,为设备论证中成像器件合理选型及试验任务中捕获跟踪提供理论依据。