光子学报
2023, 52(11): 1122003
1 北京空间机电研究所 先进光学遥感技术北京市重点实验室, 北京 100094
2 南京航空航天大学 航天学院, 南京 211106
3 中科院南京天文仪器有限公司, 南京 210042
研制基于楔板型分束镜的可见-红外光同步成像望远镜系统,通过优化设计分束镜楔角,抑制反射可见光鬼像产生,校正透射红外波段像差,实现对可见光波段与红外波段同时成像。对望远镜系统进行像质检测,主次镜系统RMS为0.093λ(λ=6328nm),可见光支路RMS达到0.120λ,红外光路成像质量满足要求。该系统采用卡塞格林共光路,用楔形板实现对可见光到中红外波段光线同步成像,使得宽波段望远镜设计更加轻便的同时提升装置成像性能。
楔板分束镜 卡塞格林系统 鬼像 像差 wedge beam splitter cassegrain system ghost image aberration
为了解决高灵敏度透射式微弱信号探测、超窄谱段探测系统的超低杂散光问题,研究了透射式光学系统焦平面产生鬼像的原理及特性。根据探测器光敏面的表面属性,分析了透射式光学元件与探测器形成鬼像的原因。利用Light-tools软件对光学系统建模分析,仿真模拟鬼像产生及鬼像与主像的位置、能量等关系特性。最后,基于仿真结果设计了鬼像验证实验。仿真分析及实验结果表明,鬼像与主像等大、共焦且中心对称。仿真分析结果与实验结果高度一致,验证了鬼像形成原理及其特性的正确性。该结果可以指导其他高灵敏度透射式光学系统设计阶段对鬼像的消除。
鬼像 探测器光敏面 高灵敏度 透射系统 超窄谱段 ghost image detector photosensitive surface high sensitivity refract optical super narrow spectrum 光学 精密工程
2021, 29(11): 2567
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
具有确定相对孔径的光学系统只能对有限景深范围内的物体进行清晰成像。而超出景深范围的物体经过两个光学元件的两次反射之后,聚焦于探测器靶面,形成超景深鬼像光斑,大大降低了对比度。利用Code V与LightTools软件对已产生超景深鬼像的光学系统进行了仿真分析,并对产生超景深鬼像的两个光学元件表面进行了定位。仿真结果与产生的现象能够对应,证明该方法正确可行,并可用于其他光学系统。
超景深鬼像 仿真分析 exceed depth of field ghost image Code V Code V LightTools LightTools simulation analysis
1 南京航空航天大学航天学院, 江苏 南京 210001
2 中国工程物理研究院激光聚变研究中心, 四川 绵阳 621900
分离式终端光学系统(FOA)的光学元件多,输出能量高,鬼像分布复杂,给FOA的鬼像分析带来很大的挑战。利用Zemax结合自主研发软件Ghost对分离式FOA的鬼像分布进行优化设计,建立针对真空窗口和屏蔽片的角度及其与聚焦透镜的间距对FOA中鬼像分布影响的分析模型,经仿真计算得到两种适合于分离式FOA的鬼像分布方案,对比其优缺点,最终确定合理的分离式FOA鬼像分布设计方案。
光学设计 终端光学系统 分离式 鬼像分析 高功率激光装置 中国激光
2019, 46(11): 1101002
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所,合肥 230031
2 中国科学技术大学, 合肥 230026
3 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 合肥 230031
根据多角度偏振成像仪光学系统特点, 分析了仪器的鬼像分布特性, 结合光学设计软件CodeV与ZEMAX确定了产生严重鬼像的光学工作面, 并对实验测得的鬼像图像进行了标记.在此基础上, 利用鬼像畸变与视场的关系, 采用多项式拟合的方法得到仪器全视场鬼像位置和形变, 并通过实测图像确定了原像和鬼像图像之间的能量衰减比, 建立了仪器全视场的鬼像校正模型.最后分别对未饱和及过饱和图像进行了校正, 结果表明, 此校正方法可以消除至少90%的鬼像杂光.
成像系统 多角度偏振成像仪 鬼像校正模型 鬼像位置 能量占比 Imaging systems Directional polarimetric camera Ghost correction model Ghost position Energy ratio
基于红外目标模拟器动态校准系统的应用场景, 分析了动态校准系统光学系统的设计特点, 指出光学系统应选择折反式二次成像光路结构。基于经典的光学系统无热化原理, 以光机材料精密搭配与计算为基础细化了该折反式光学系统的无热化方法, 基于该方法设计了F/2、焦距370 mm、工作波段3.7~4.8 ?滋m、总长为182 mm的光学系统, 光学系统采用512×512、15 ?滋m×15 ?滋m规格的斯特林制冷式探测器, 光学系统在-40~60 ℃范围内成像质量接近衍射极限。建立了光学系统鬼像和冷反射分析模型, 分析结果表明: 光学系统杂散光抑制能力较强、性能优异, 满足红外目标模拟器动态校准系统在复杂恶劣环境下的使用要求。
光学设计 红外目标模拟器动态校准系统 无热化 鬼像 冷反射 optical design infrared target simulator dynamic calibration syst athermal ghost image Narcissus 红外与激光工程
2018, 47(9): 0918007
国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
通过实验研究了由四透镜组成的中红外透射光学成像系统的鬼像在像平面上的分布规律。研究表明, 随着光源入射角度的变化, 像平面上透射光聚焦点与鬼像中心的位置相对视场中心发生偏移, 且在相同条件下, 鬼像中心的偏移量与透射光聚焦点的偏移量并不相同。根据该成像规律, 针对鬼像中心的偏移量比透射光聚焦点的偏移量大的透射光学系统, 提出一种抑制鬼像的有效方法, 即通过调整造成鬼像的核心透镜的角度, 使鬼像位移出视场, 并利用软件仿真验证该方法的正确性, 为以后复杂光学系统的鬼像规避设计提供有益的参考。
鬼像 中红外光学系统 鬼像抑制 软件仿真 光学系统设计 ghost image mid-infrared optical system suppression of ghost software simulation design of optical system