沈阳辽海装备有限责任公司, 辽宁 沈阳 110000
阵元间互辐射作用的存在会导致密排阵的性能变化, 如谐振频率漂移、辐射功率降低等, 对基阵整体性能产生不利影响。该文分析了八元平面阵的互辐射阻抗特性, 通过改变互辐射阻抗来提高阵的辐射功率, 并通过将互辐射作用引入指向性的算法, 修正了基阵的指向性算法。在此基础上, 用有限元软件仿真了基阵的指向性, 并制作样机进行了试验。结果表明, 工作频率越低, 阵元间距越小, 阵元间互辐射作用越强烈, 引入互辐射作用修正的基阵指向性更接近真实情况。
平面阵 互辐射 指向性 修正 planar array mutual radiation directivity amendment
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
为了实现对光学系统杂散光抑制能力的定量评价,开展了10−9量级高灵敏度点源透射比测试设备的研究和实验验证。采用脉冲光源、脉冲探测的新测量方法,在保证测试系统具有高灵敏度测量能力的同时,简化了微弱光电信号探测组件的复杂程度,建立了一套最大测试口径为600 mm、测试波长为527 nm的点源透射比测试设备,并利用该设备测试了一台250 mm口径空间光学相机的点源透射比。实验结果表明:60°入射角度时的点源透射比测试结果为1.68×10−9。证明该设备的测试误差在10−9或更低的量级,具备10−9量级高灵敏度点源透射比测试能力。本文研究可以为天文望远镜、星敏感器、空间目标监视载荷等多种类型的光学仪器提供杂光抑制性能评估。
点源透过比 杂光测试 微弱光电信号探测 point source transmission stray light test weak signal detection
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春 130033
2 中国科学院大学,北京 100049
大口径空间巡天望远镜的精确平场定标是实现既定科学目标的重要前提。目前普遍是通过平场屏幕或大口径积分球提供均匀平场基准来检验像面响应一致性。针对平场屏幕照明均匀性差,超大口径积分球制备困难等问题,本文提出了一种基于子孔径扫描的平场定标方法,以改善平场基准的均匀性及杂散光导致的定标不确定度。首先,完成子孔径平场定标理论分析,建立子孔径平场定标数学模型,规划子孔径扫描路线及扫描孔径大小,进行标定用准直系统参数的初设计。其次,完成像面照度仿真验证实验。最后,搭建实验平台,对规划的子孔径进行扫描,构建全口径照度数据,验证上述大口径空间巡天望远镜子孔径拼接平场定标方案的可行性。实验结果表明:以全口径为基准,用子孔径拼接法扫描待测系统像面能量叠加对比全口径像面照度,能够恢复全口径的照度信息,全口径像面灰度值为231.085,单个子孔径叠加灰度值为233.350,误差为1%,本文研究表明子孔径拼接法可用于大口径巡天望远镜的平场定标,具有实际应用价值。
大口径 平场定标 巡天望远镜 子孔径拼接 large diameter flat-field calibration survey telescope sub-aperture stitching
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
本文首次提出并构建了自准直仪光电探测器失调的数学模型。基于该模型,分析了光电探测器相对于理论像面处于空间任意位置和朝向时对自准直仪测角的影响。结果表明,探测器失调造成的测角误差随准直物镜焦距f的增大而减小,随自准直仪到被测镜面的距离L以及待测角度θ的增大而增大。计算发现,当f=300 mm,L=100 mm,θ=20″时,因探测器失调引起的测角误差达到0.004 5″。文章进一步分析了各种探测器失调误差单独作用时对自准直仪测角的影响,验证了模型的正确性,并发现探测器离焦对自准直仪的影响最大。根据本文计算结果,选择长焦距的成像物镜、减小测量距离、提高光电探测器沿轴向的安装精度是减小光电探测器失调对自准直仪影响的关键。基于提出的数学模型,可以系统地计算探测器失调对自准直仪测角的影响,进而为构建更加完善的自准直仪误差模型奠定基础。
自准直仪 测角精度 光电探测器失调 误差分析 autocollimator angular measurement accuracy misaligned photodetector error analysis
1 中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所, 江苏 南京 210042
2 中国科学院天文光学技术重点实验室, 江苏 南京 210042
3 中国科学院大学, 北京 100049
为了提高LAMOST-HRS(Large Sky Area Multi-Object Fiber Spectroscopy Telescope-High Resolution Spectrograph)光谱分辨率以及光谱仪效率, 并建立一套可在仪器概念设计阶段分析杂散光的方法, 开展了在不进行BSDF测量的前提下, 对系统杂散光建模、分析的研究。首先根据粗糙度测量数据计算关键参数, 构建Harvey散射模型。接着通过显微镜观察光学面, 由MATLAB进行图像处理获取最大颗粒直径, 构建颗粒污染散射模型。然后导入光谱仪镀膜、光学元件、机械结构。对机械结构进行简化以提高分析效率。最后预估杂散光背景, 分析杂散光路径与组成。结果表明, LAMOST-HRS杂散光主要由光学面散射引起, 杂散辐射率为2.55%, 信噪比为16.01 dB, 达到设计指标要求。
光学工程 杂散辐射率 杂散光分析 散射 表面粗糙度 颗粒测量 optical engineering stray radiation rate stray light analysis scattering surface roughness particle measurement 红外与激光工程
2019, 48(1): 0117003
1 中国科学院 国家天文台 南京天文光学技术研究所, 南京 210042
2 中国科学院 天文光学技术重点实验室, 南京 210042
3 中国科学院大学, 北京 100049
为了充分利用LAMOST望远镜, 实现对银河系不同星族的分布与整体性研究, 以及极端贫金属星元素丰度测定等科学目标, 研制了LAMOST高分辨率光谱仪, 光谱分辨率R≥30 000, 光谱覆盖范围380~740 nm。在充分考虑台址因素与现有条件后, 采用中继倍率07倍的准白瞳设计方案, 使用大芯径光纤、拼接大光栅、棱栅组合式横向色散器、缝前像切分器等措施来满足性能要求。进行了效率估算与杂散光分析, 光谱仪本体效率峰值大于30%, 杂散光照度占CCD总照度的255%, 信噪比为1601 dB。试运行阶段实测了太阳光谱, 温度稳定性达到±003 ℃, 光谱仪效率峰值约为335%, 满足稳定、高效的运行要求。
光谱仪 分辨率 通光效率 杂散光 spectrograph resolution light efficiency stray light
1 电子科技大学 电子科学技术研究院, 四川 成都 610054
2 电子科技大学 光电信息学院, 四川 成都 610054
3 电子科技大学 物理电子学院, 四川 成都 610054
4 空间电子信息技术研究院 中国空间技术研究院, 陕西 西安 710000
在空间激光通信、组网过程中, 为了能够实现一颗卫星终端对多颗卫星终端的物理光束接入, 从而使得一颗卫星能与多颗卫星实现数据分发、路由、交换等组网功能, 对卫星激光通信捕跟过程中存在的多终端物理接入方法进行了研究。在基于液晶光学相控阵多波束生成能力和多波束赋形的理论基础上, 设计了一种新型的多终端接入方法。该方法的核心是利用液晶光学相控阵的多波束生成与控制能力实现对多个终端的接入。对光束在远场光斑的位置信息以及接入过程中的衍射效率和能量损耗情况进行仿真来验证该方案是否满足空间激光通信终端接入要求。仿真结果发现接入过程中的衍射效率大于80%, 能量损耗小于1 dB, 表明该方案有效可行。
激光通信 多波束 捕跟 液晶光学相控阵 laser communication multi-beam acquisition and tracking liquid crystal optical phased array 红外与激光工程
2017, 46(11): 1122004
1 中国科学院 国家天文台南京天文光学技术研究所, 江苏 南京210042
2 中国科学院 天文光学技术重点实验室, 江苏 南京210042
3 中国科学院大学, 北京 100049
为提高真空相机光学性能, 对现有改正镜作为真空相机封窗进行了可行性研究。通过现有改正镜几何模型, 将力学场映射到有限元模型中, 计算改正镜在受大气压强差状态下的变形。利用最小二乘法求解Zernike多项式前6项系数和拟合求解改正镜面形方程, 分析变形后的改正镜对真空相机像质影响。研究结果表明: 相对于原有像质的弥散半径, 变形后的改正镜使得真空相机点阵图的弥散半径增大且最大增大41.9%, 通过调节CCD焦距从249.554 mm变为249.574 mm, 使得CCD点阵图弥散半径相对于原来增大0.301%~1.09%, 保持了LAMOST低分辨率光谱仪相机原有的像质要求, 说明现有改正镜可直接用于真空相机设计方案。
LAMOST光谱仪 真空相机 改正镜 光学性能 LAMOST spectrometer vacuum camera corrector lens optical performance
1 电子科技大学电子科学技术研究院, 四川 成都 610054
2 电子科技大学光电信息学院, 四川 成都 610054
3 电子科技大学物理电子学院, 四川 成都 610054
4 空间电子信息技术研究院, 陕西 西安 710000
5 东莞市迪文数字技术有限公司, 广东 东莞 523808
液晶光学相控阵具备非机械光束偏转能力, 将其应用到空间激光通信捕跟系统中, 能够实现快速、灵活、多用户的接入。提出了一种基于液晶光学相控阵的快速跟踪方法, 该方法采用电荷耦合器件(CCD)作为信标光探测器, 比例积分微分(PID)闭环控制算法生成光束指向角控制点数据, 实现对入射光束的捷变偏转, 指向捕跟探测器中心, 达到跟踪的目的。通过理论仿真可知PID闭环控制系统能够抑制高斯白噪声, 跟踪精度小于6.5 μrad。实验验证, 经过10 ms左右的调整, 系统进入稳定跟踪状态, 跟踪精度小于12.6 μrad。
测量 空间激光通信 捕获 跟踪 液晶光学相控阵 比例积分微分控制 激光与光电子学进展
2017, 54(2): 021202
1 中国科学院国家天文台 南京天文光学技术研究所, 江苏 南京 210042
2 中国科学院天文光学技术重点实验室, 江苏 南京 210042
3 中国科学院研究生院, 北京 100049)
基于国内外积分视场技术的发展趋势, 搭建了积分视场三维光谱技术实验平台, 进行积分视场单元——像切分器的设计、加工以及性能检测方法与定标方法的研究。设计并制作完成了九切分单元像切割器, 通过模拟望远镜输入端, 进行了系统的性能分析, 并进行了三维光谱数处理和定标。系统杂散光控制较好, 总体光学效率高于40%。
积分视场单元 像切割器 光谱 分辨率 integrated fileld unit image slicer spectrum resolution