结合光学被动无热化和机械被动无热化各自优势，提出一种低成本、高质量混合被动无热化方法。针对焦距75 mm，F/1 的无热化镜头研制要求，分别利用光学被动无热化和混合被动无热化设计实现。对比发现，相较于传统的机械被动式无热化，混合无热化可减小补偿结构的体积和复杂性，从而有助于系统的小型化、轻量化；相较于光学被动无热化，在保证成像质量相当的情况下，可减小系统的体积和加工难度。从而证实，利用混合被动无热化技术可实现低成本、高质量的长波无热化镜头设计。
光学设计 长波红外 光学被动无热化 机械被动无热化 混合被动无热化 optical design, long-wave infrared, passive optica
设计了一种用于长波非制冷红外和半主动激光复合导引的共口径折反式光学系统。为了减小反射式系统的零件加工和装调难度, 将卡塞格林系统次反射镜简化为平面反射镜, 主反射镜采用金属抛物面, 优化目镜组透镜尺寸, 避免光路内部遮挡, 利用反射式系统一次像面, 配合红外材料选取实现红外通道的光学被动消热差设计; 在平行光路中设置平板分光和激光窄带滤光片, 提高系统分光效率和透过率。设计结果表明: 红外通道特征频率35.7 lp/mm处MTF＞0.2, 激光线性区为2°, 满足系统指标要求。
折反式光学系统 激光/红外双模导引头 光学被动无热化 激光线性区 catadioptric optical system laser/infrared dual-mode seeker optical passive athermalization laser linear region
为了充分发挥器件的性能, 采用凝视探测器件的搜索跟踪系统需要特殊的光学结构补偿搜索跟踪时产生的扫描效应。给出了物方和像方扫描补偿光路的形式和构成, 分析了平行和会聚光路两种不同补偿结构的特点, 论述了扫描补偿引入的光学问题以及相应解决途径, 提出了扫描补偿引入的最大光学原理性误差小于1/3～1/4像素的观点。
扫描补偿 红外搜索跟踪系统 光学系统 de-scanning search and track system optical system
微透镜阵列到CCD的距离是影响Hartmann-Shack波前探测器精度的主要装配误差之一。对该平移装配误差的修正, 能够有效减小波前探测误差。理论求解了球面波前通过微透镜引起的子孔径光斑质心移动量与波前探测器结构参数之间的关系, 借助该关系能够求出微透镜到CCD之间的实际距离, 以其改进波前斜率的计算。实验验证了理论推导的合理性, 并对实际装配参数进行标定, 得实际距离为24.2 mm。利用标定后的参数重建波前, 其相对误差减小20.4%。实验表明该标定方法能够有效提高波前传感器测量准确性。
自适应光学 Hartmann-Shack传感器 波前重构 平移误差 adaptive optics Hartmann-Shack sensor wavefront reconstruction motion error
针对变形反射镜校正非垂直入射畸变波前时, 补偿面型求解的复杂性, 借助波前补偿原理, 提出利用变形反射镜对系统 Zernike波像差的响应矩阵求解变形镜补偿面型的方法。结合 Zernike模式法复原波前, 利用 CODEV仿真分析变形镜补偿畸变波前过程。以某红外自适应光学系统为例, 仿真验证补偿效果。此方法能够简化变形反射镜控制算法, 加深对自适应光学原理的认识。
自适应光学 变形反射镜 Zernike多项式 波像差响应 补偿面型 adaptive optics deformable mirror Zernike polynomials wavefront aberration response compensation surface type
