1 武汉工程大学光电信息与能源工程学院, 武汉
2 武汉工程大学光电子系统技术研究所, 武汉
为了提高近地层紫外通信系统性能, 研究具有轻量化、低成本、集成化以及高可靠度的收/发一体光学系统技术是关键问题之一。从设计近地层紫外通信收/发一体光学系统的角度出发, 首先简要介绍近地层紫外通信系统组成及工作原理, 然后着重分析论述近地层紫外通信收/发一体光学系统结构、材料以及装调技术, 最后在概述紫外通信光学系统国内外研究情况的基础上对近地层紫外通信收/发一体光学系统技术发展趋势进行了展望, 对近地层紫外通信收/发一体光学系统进一步研究具有一定的理论指导作用和意义。
近地层 紫外通信 收/发一体 光学系统 关键技术 near ground ultraviolet communication integrated receiving and transmitting optical system key technology
光子学报
2021, 50(12): 1222004
1 武汉工程大学 光电信息与能源工程学院, 武汉 430205
2 武汉工程大学 光电子系统技术研究所, 武汉 430205
为实现岸用光电装备大视场搜索目标, 小视场观察目标的监视目的, 通过对变焦光学系统设计模型及其理论参数的研究分析, 选用光学补偿法四组元变焦光学结构型式, 提出一种折衍混合两档变焦的岸用监视红外光学系统。调整初始结构并经ZEMAX软件进行优化, 设计出一款焦距150~300 mm, 口径100 mm的两档变焦红外光学系统, 在空间频率30 lp/mm处, 调制传递函数(MTF)达到0.6, 全视场弥散斑半径(RMS)控制在25 μm以内, 在[-30 ℃~+50 ℃]工作温度范围内实现非热敏化。该系统结构简单, 通过使用非球面和衍射面将镜片数量减少至5片, 设计结果满足各项任务指标, 对岸用监视红外光学系统的进一步研制具有重要意义。
折衍混合 红外光学系统 两档变焦 非热敏化 设计优化 hybrid refractive-diffractive infrared optical system two zoom non-thermal sensitization design optimization
1 武汉工程大学 理学院, 武汉 430205
2 武汉工程大学 光电子系统技术研究所, 武汉 430205
针对紫外通信接收光学系统的特点和发展趋势，在共轴三反光学系统的基础上，提出了一种离轴三反紫外光学系统的设计方法，利用ZEMAX软件进行优化。设计出了一个焦距为998.192 mm、视场角不小于4°、F数为4的离轴三反光学系统。在50 lp/mm空间频率处传函达到0.4以上，接近衍射极限，全视场弥散斑控制在5 μm以内，同时克服了共轴三反存在的中心遮挡问题，提高了系统的像质。该系统设计满足相应技术要求，对紫外通信系统的成功研制具有重要作用和意义。
近地层 紫外通信 离轴三反系统 接收光学系统 设计 surface layer ultraviolet communication off-axial TMA system receiving optical system design 强激光与粒子束
2017, 29(10): 101002
1 武汉工程大学 光电子系统技术研究所, 湖北 武汉 430205
2 武汉工程大学 理学院, 湖北 武汉 430205
发射光学系统对近地层紫外通信系统的性能提高具有重要作用, 为此设计一种适用于近地层紫外通信的发射光学系统。通过分析、比较, 该系统采用卡塞格林结构形式, 主镜为抛物面, 次镜为双曲面, 在中紫外265 nm～270 nm、环境温度-60℃～60℃下工作。经过优化设计, 结果为: 系统焦距450 mm, 系统总长200 mm, 发射角2°, MTF值大于0.31, 工作温度稳定性良好。
近地层 紫外通信 卡塞格林结构 发射光学系统 设计 surface layer UV communication Cassegrain structure emission optical system design
1 海军工程大学 兵器工程系， 武汉 430033
2 武汉工程大学 光电子系统技术研究所，武汉 430205
3 湘潭大学 物理与光电工程学院， 湖南 湘潭 411105
针对紫外光通信中传统自适应最小均方（LMS）算法存在的不足，提出了一种新的变步长LMS(VSS-LMS)算法，利用MATLAB仿真验证了该算法的可行性，以TMS320VC5509为核心设计了数字信号处理（DSP）最小化硬件系统和VSS-LMS算法的软件流程，在硬件上实现了传统LMS算法和新的VSS-LMS算法的自适应滤波，并进行了对比分析，结果表明所提出的VSS-LMS算法具有较快的收敛速度和较小的稳态误差，这对紫外光通信接收系统的设计和优化具有一定的参考意义。
紫外光通信 最小均方算法 变步长最小均方算法 数字信号处理 ultraviolet communication least mean square variable step size least mean square digital signal processing 强激光与粒子束
2015, 27(9): 091006
1 武汉工程大学 光电子系统技术研究所, 武汉 430205
2 海军工程大学 电气与信息工程学院, 武汉 430033
3 海军工程大学 兵器工程系, 武汉 430033
4 湘潭大学 材料与光电物理学院, 湖南 湘潭 411105
二维太赫兹探测成像适用于以太赫兹波作为探测波的安全检查和质量控制等方面。为实现大视场的二维太赫兹探测成像光学系统设计, 根据匹兹万条件, 分析了光学三反系统面型, 并提出了一种反远距离轴三反结构, 设计了视场角为20°×20°, 焦距为70 mm, F数为3.5的离轴三反光学系统。设计结果表明, 该光学系统调制传递函数接近衍射极限, 各个视场的点列图均方根半径均远小于艾里斑半径, 具有良好的成像质量, 满足设计要求。
太赫兹 二维 光学系统 反远距结构 离轴三反 THz two-dimensional optical system retrofocus configuration off-axis three-mirror system 强激光与粒子束
2015, 27(5): 053103
1 湘潭大学材料与光电物理学院,湖南 湘潭 411105
2 武汉工程大学光电子系统技术研究所,湖北 武汉 430205
红外成像系统性能评价是红外成像系统总体技术的重要组成部分.在对红外成像系统各单项性能评价模型分析比较的基础上,对国内外几种典型的红外成像系统综合性能评价模型进行了比较研究,并重点对传统和修正的点源、面源红外成像系统作用距离方程进行了相关探讨,这为红外成像系统的性能评价提供了可靠的理论基础.
红外成像系统 综合性能评价 作用距离 infrared imaging system comprehensive performance evaluation operating range
1 武汉工程大学光电子系统技术研究所, 湖北 武汉 430205
2 武汉工程大学理学院, 湖北 武汉 430205
3 海军工程大学兵器工程系, 湖北 武汉 430033
密度是过热水蒸气的一个重要参数,其测量方法多种多样。针对其传统的测量方法精确度偏低、稳定性较差的问题,提出一种基于光纤光栅传感器测量过热水蒸气密度的方法。在分析光纤光栅传感器测量原理与过热水蒸气参数测量对传感器需求的基础上,对光纤光栅传感器、信号解调仪进行选型,并进行测量系统设计。通过比较多种过热水蒸气密度计算方法,选择IFC密度模型计算过热水蒸气密度。误差分析结果表明:当只考虑压力或温度影响时,光纤光栅传感系统测量误差可以分别仅为传统方法测量误差的1/6或1/3。该方法对于高精度过热水蒸气密度测量以及其他过热蒸汽密度测量具有一定的理论指导作用和推广意义。
光纤光栅 传感器 过热水蒸气 IFC密度模型 测量方法 fiber bragg grating sensor overheating water steam IFC density model measuring method
1 海军工程大学兵器工程系，湖北 武汉 430033
2 武汉工程大学光电子系统技术研究所，湖北 武汉 430205
3 株洲南车时代电气股份有限公司技术中心，湖南 株洲 412001
针对当前紫外光通信中存在的问题和不足，分析了紫外光通信系统基本组成原理和特点，探讨了紫外大气传输特性、直视与非直视紫外通信距离方程理论、调制与解调、高性能紫外探测器、紫外光信号检测、紫外光学材料及系统等主要关键技术，并研究了国内外发展现状，提出了未来紫外光通信研究方向。
近地层 直视紫外光 非直视紫外光 紫外光通信 near ground line-sight ultraviolet non-line-sight ultraviolet ultraviolet communication
