近紅外波段大視場(chǎng)平行光管物鏡設(shè)計(jì)

對(duì)近紅外波段玻璃材料的相對(duì)部分色散進(jìn)行了研究計(jì)算,分析了近紅外波段長焦距光學(xué)系統(tǒng)的二級(jí)光譜特性。并設(shè)計(jì)了焦距180mm,f#1.2的大視場(chǎng)近紅外微光探測(cè)物鏡,該系統(tǒng)采用zf、zk類普通玻璃,且無膠合面,滿足露天環(huán)境使用。

平行光管是光學(xué)儀器裝調(diào)、檢測(cè)領(lǐng)域常用的標(biāo)校設(shè)備。隨著目前光學(xué)儀器向著大口徑、長焦距、多波段方向的發(fā)展,儀器的口徑與焦距都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出常規(guī)平行光管的適用范圍。因此,為了保證其檢測(cè)精度,需使用超出常規(guī)的平行光管,這就給光學(xué)加工,尤其是機(jī)械支撐提出了很高的要求,針對(duì)此問題提出了一種新型的大口徑平行光管的設(shè)計(jì),在傳統(tǒng)平行光管應(yīng)用原理的基礎(chǔ)上,采用一種分體式軟連接新型機(jī)械結(jié)構(gòu),該設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)不僅可以降低長焦距、大口徑光管的分段連接難度,而且減輕了整個(gè)光管的質(zhì)量,從而可以很大程度上提高檢測(cè)、裝調(diào)的效率,降低制造成本。

對(duì)共軸卡塞格倫(cassegrain)系統(tǒng)和偏瞳cassegrain系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)比分析并指出其缺點(diǎn).偏瞳cassegrain系統(tǒng)的視場(chǎng)一般比較小,為增大視場(chǎng)、提高像質(zhì),提出將偏瞳兩鏡系統(tǒng)的次鏡偏心和傾斜的方法,并用矢量像差理論簡單分析了含有偏心與傾斜元件的系統(tǒng)的初級(jí)像差.結(jié)合實(shí)例分別設(shè)計(jì)出2種形式的光學(xué)系統(tǒng).對(duì)比設(shè)計(jì)結(jié)果可以看出:該方法可以增大系統(tǒng)視場(chǎng),提高像質(zhì),得到比較好的設(shè)計(jì)結(jié)果.

為了滿足高精度相機(jī)在外場(chǎng)環(huán)境下的檢測(cè)要求,采用碳化硅光學(xué)材料制作反射鏡,碳纖/環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料制作遮光筒,設(shè)計(jì)了一套重量輕、自身精度高、溫度穩(wěn)定性好的離軸平行光管。在二者線脹系數(shù)保持二倍關(guān)系的情況下,在一定溫變范圍內(nèi)保持精度的穩(wěn)定性。經(jīng)檢測(cè),口徑為400mm,焦距為8m的離軸平行光管的溫變?yōu)?20±10)℃,系統(tǒng)波像差為1/5λ(p-v值,λ=632.8nm)和1/27λ(rms值),達(dá)到了設(shè)計(jì)要求,能夠在外場(chǎng)環(huán)境下使用。

某型反坦克導(dǎo)彈控制系統(tǒng)原位檢測(cè)需要平行光管模擬導(dǎo)彈彈標(biāo),根據(jù)原位檢測(cè)的總體要求,設(shè)計(jì)了用于模擬導(dǎo)彈彈標(biāo)的平行光管光學(xué)系統(tǒng),并對(duì)成像質(zhì)量進(jìn)行了驗(yàn)證。

為了實(shí)現(xiàn)對(duì)超大口徑平面反射鏡面形的精確測(cè)量，提出了平行光管子孔徑拼接干涉計(jì)測(cè)方法。分析了利用平行光管拼接檢測(cè)超大口徑光學(xué)反射鏡的基本原理與具體的實(shí)現(xiàn)流程和步驟?；谌瞧史炙惴ê妥钚《藬M合理論等建立了綜合優(yōu)化子孔徑拼接數(shù)學(xué)模型。結(jié)合實(shí)例，對(duì)口徑為2m的超大口徑平面反射鏡進(jìn)行了子孔徑測(cè)試分析規(guī)劃，利用1m口徑的平行光管，僅需9個(gè)子孔徑就可以實(shí)現(xiàn)全口徑覆蓋和拼接檢驗(yàn)。該技術(shù)極大地減少了拼接子孔徑的數(shù)目，有效遏制了拼接誤差累積，從而提供了一種精確、高效測(cè)量超大口徑光學(xué)平面面形的方法。

為了提高地球模擬器張角標(biāo)定中整體測(cè)試精度,本文從紅外探頭設(shè)計(jì)要求、紅外光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)設(shè)計(jì)等方面對(duì)地球模擬器張角標(biāo)定的關(guān)鍵部件—小視場(chǎng)紅外探頭進(jìn)行了深入分析,并設(shè)計(jì)出一種小視場(chǎng)紅外探頭用紅外光學(xué)系統(tǒng),有效解決了因視場(chǎng)太小造成的信噪比過低,而引起整體測(cè)試精度降低的難題,提高了張角標(biāo)定的精度。

觸摸屏有著極其廣泛的應(yīng)用范圍,主要有公共信息的查詢,例如電信局、稅務(wù)局、銀行、電力等部門的業(yè)務(wù)查詢等。觸摸屏同樣也可被用于娛樂以及虛擬現(xiàn)實(shí)領(lǐng)域。傳統(tǒng)意義上來說,觸摸屏由裝在觸摸屏外框上的紅外線發(fā)射與接收感測(cè)元件構(gòu)成,在顯示屏相鄰的兩邊各放置一排紅外發(fā)光二極管,另兩條邊各放置一排紅外接收檢測(cè)器,形成紅外線探測(cè)網(wǎng)。然而,現(xiàn)在的紅外觸摸屏存在著分辨率低、觸摸方式受限制和易受環(huán)境干擾而誤動(dòng)作等技術(shù)上的局限。塑料材料有著對(duì)紅外光線相對(duì)較高的吸收率,這會(huì)大幅度限制觸摸屏的尺寸。本文采用激光二極管作為光源,并采用了一種具有微結(jié)構(gòu)的導(dǎo)光管,對(duì)紅外觸摸屏的原始結(jié)構(gòu)加以改進(jìn),用激光和導(dǎo)光管的組合來取代單排led。導(dǎo)光管微結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)通過解方程的方式獲取。并且分別建立了導(dǎo)光管的光學(xué)和機(jī)械模型。建模結(jié)果證明,本文所提出的觸摸屏的設(shè)計(jì)方法能夠,改善了原始紅外觸摸屏的性能,從而克服技術(shù)和物理規(guī)律限制,以滿足紅外觸摸屏的提高分辨率和實(shí)現(xiàn)大尺寸的要求。

xxxxxxxx平行光燈型號(hào)xxxxxxxxxxxxxxx 說明書 1；產(chǎn)品特點(diǎn)： 本產(chǎn)品是專為現(xiàn)場(chǎng)足跡搜索設(shè)計(jì)的高亮度、寬幅度平行光源。采用美國 最新q5高亮度led,亮度高，壽命長，節(jié)能，無炭。獨(dú)特的平行光設(shè)計(jì) 最大的消除了散射光對(duì)足跡的干擾。攜帶方便，使用靈活。外置五種波 長的濾光片供選擇使用。 2；技術(shù)指標(biāo)： 距光源50厘米處的光照寬度是100厘米。 內(nèi)置鋰電池組可連續(xù)工作45分鐘。 功率：90w。 色溫：6000k。 外置濾光片；470nm（蘭）、530nm（綠）、570nm（黃）、610nm（橙）、 650nm（紅）。 3；使用說明： 電源開關(guān)位于手把的正上方，按動(dòng)電源開關(guān)可以打開或關(guān)閉光源。 充電插座位于手把的右下方，充電時(shí)使用。充電器指示燈紅色表示電池 未滿充電正在進(jìn)行，變?yōu)榫G色表示充電完畢。 濾光片與光源靠磁力結(jié)合，將所需濾光片有兩小條突起的一面

針對(duì)坦克紅外觀瞄系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)要求,為了滿足戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下紅外目標(biāo)探測(cè)的需求,設(shè)計(jì)了一種制冷式紅外長波折衍混合消熱差攝遠(yuǎn)物鏡。攝遠(yuǎn)物鏡由物鏡組和中繼鏡組構(gòu)成,焦距為-200mm,f數(shù)為2.1,全視場(chǎng)角為3.6°.探測(cè)器選用sofradir公司生產(chǎn)的mars-vlw型紅外長波焦平面陣列,其分辨率為320×256像素,象元尺寸為30μm×30μm.試驗(yàn)結(jié)果表明:在截止頻率17cy/mm時(shí),溫度-40℃~60℃范圍內(nèi),該攝遠(yuǎn)物鏡各視場(chǎng)的調(diào)制傳遞函數(shù)(mtf)均大約為0.5,點(diǎn)列圖均方根半徑均遠(yuǎn)小于艾利斑半徑34.5μm,并實(shí)現(xiàn)了100%冷光闌效率。該紅外攝遠(yuǎn)物鏡雖然是針對(duì)坦克紅外觀瞄系統(tǒng)的要求而設(shè)計(jì)的,但其結(jié)構(gòu)緊湊,在-40℃~60℃溫度范圍內(nèi),像質(zhì)優(yōu)良且穩(wěn)定,也可用于其他紅外觀瞄系統(tǒng)。

該單光子探測(cè)器在實(shí)驗(yàn)中使用半導(dǎo)體制冷器制冷,雪崩二極管工作于蓋革模式下,使用交流耦合方式提供門脈沖信號(hào),通過延遲補(bǔ)償和采樣門控消除尖脈沖干擾,采用反饋門控減小后脈沖影響,優(yōu)化電路參數(shù)減小暗計(jì)數(shù).經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試與分析,溫度在-62.5℃,門脈沖寬度為50ns,采樣門控為10ns的條件下,最佳工作點(diǎn)的暗計(jì)數(shù)率小于4×10-6ns-1,量子效率約18%,噪聲等效功率為2.4×10-19w/hz1/2.

紅外探測(cè)器在空間探測(cè)以及目標(biāo)發(fā)現(xiàn)和跟蹤技術(shù)中具有極為重要的應(yīng)用,其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到獲取數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可信性。為了提高紅外信號(hào)的分析靈敏度,降低探測(cè)器的噪聲,在(cvd)zns基底上,采用電子束及離子輔助沉積技術(shù),研制了3μm～5μm高透、1.064μm～2.5μm波段截止的高通濾光膜。為了有效防止1.064μm波段處的激光對(duì)探測(cè)器造成的激光損傷,以保證探測(cè)器的正常工作,根據(jù)激光器的輸出功率制備了對(duì)1.064μm激光波段具有1%,0.1%,0.01%數(shù)量級(jí)衰減能力的系列高通濾光膜,使紅外探測(cè)器更具靈活性與智能化的特征。

設(shè)計(jì)了一種新的紅外光可燃?xì)怏w探測(cè)器。采用雙波段探測(cè)可燃?xì)怏w技術(shù),差動(dòng)輸出測(cè)量值,避免了單一波段探測(cè)可燃?xì)怏w方法受環(huán)境影響所存在的精度低、性能差的缺點(diǎn)。利用最小二乘法消除了溫度對(duì)傳感器所造成的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明:系統(tǒng)消除了周圍環(huán)境對(duì)被探測(cè)氣體的干擾,提高可燃?xì)怏w濃度的測(cè)量精度。

采用改進(jìn)化學(xué)汽相沉積(mcvd)與溶液摻雜結(jié)合的方法探討了摻鉍石英光纖預(yù)制棒的制備工藝,研制了具有紅外寬帶發(fā)光特性的摻鉍sio2-al2o3-geo2光纖。研究了不同摻鍺濃度與氧氣濃度條件下制備的預(yù)制棒的光譜特性。摻鉍預(yù)制棒切片在532nm和808nm光激發(fā)下,產(chǎn)生中心波長為1146nm,半峰全寬為204nm與中心波長為1281nm,半峰全寬為250nm的近紅外發(fā)光。拉制的光纖在808nm光激發(fā)下,產(chǎn)生了中心波長為1265nm,半峰全寬為280nm的近紅外發(fā)光;在976nm光激發(fā)下,觀察到光纖產(chǎn)生中心波長為1125nm,半峰全寬為460nm的超寬帶近紅外發(fā)光。光纖與預(yù)制棒的發(fā)光存在明顯差異。通過控制預(yù)制棒制備工藝可以使鉍摻雜光纖的發(fā)光滿足實(shí)用的需要。

基于紅外光源的全場(chǎng)OCT理論設(shè)計(jì)

紅外雙波段成像探測(cè)器能接收目標(biāo)和干擾源在兩個(gè)波段上的輻射能量。從普朗克黑體輻射定律出發(fā),根據(jù)matlab軟件模擬出的目標(biāo)和干擾源的輻射特性來選擇sw/mw兩個(gè)紅外波段。首先利用仿真程序計(jì)算insb面陣探測(cè)器對(duì)于點(diǎn)黑體和面黑體的響應(yīng)結(jié)果,由計(jì)算結(jié)果和測(cè)試結(jié)果較好的一致性,說明設(shè)計(jì)的matlab仿真程序具有實(shí)用性。再從實(shí)際研制的hgcdte128×128疊層式雙波段器件結(jié)構(gòu)考慮,通過一定的變換,利用仿真程序?qū)gcdtesw/mw雙波段成像探測(cè)器進(jìn)行參數(shù)性能仿真,達(dá)到利用成像及雙色比來區(qū)分目標(biāo)和干擾的目的。

光纖的模場(chǎng)分布是光纖最基本的特性,它包含了很多光纖的有關(guān)信息,單模光纖都工作在不可見的近紅外波長范圍內(nèi),且在可見光范圍并非單模工作。提出了一種利用可見光測(cè)量近紅外單模光纖模場(chǎng)直徑的新方法,導(dǎo)出了一個(gè)考慮光纖材料色散的更精確地計(jì)算不同v值時(shí)模場(chǎng)直徑的公式,設(shè)計(jì)了利用可見光直接拍攝模斑的系統(tǒng),采用纏繞法提取基模,消除了高階模對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響,利用二元非線性曲面擬合,測(cè)得了光纖在近紅外工作波長下的模場(chǎng)直徑。由于無需紅外光源、紅外探測(cè)器以及精密的掃描裝置,該方法具有成本低廉、測(cè)量速度快、調(diào)整容易等優(yōu)點(diǎn)。

光纖傳像束用于內(nèi)窺鏡時(shí),對(duì)內(nèi)窺鏡物鏡的結(jié)構(gòu)型式和成像質(zhì)量提出了新的要求。在分析了其基本設(shè)計(jì)原則后,根據(jù)實(shí)際需求,選用反遠(yuǎn)距型物鏡作為初始結(jié)構(gòu),利用zemax軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)了一個(gè)工作波段0.38~0.78μm,焦距0.921mm,全視場(chǎng)100°、相對(duì)孔徑1/4的內(nèi)窺鏡物鏡。鏡頭總長10.32mm,滿足像方遠(yuǎn)心要求,在38lp/mm頻率處mtf值在0.85以上,像質(zhì)優(yōu)良;同時(shí),在tracepro軟件中建立了所設(shè)計(jì)物鏡與光纖傳像束結(jié)合后系統(tǒng)的模型,模擬的系統(tǒng)耦合效率約為96%且出射端照度均勻。結(jié)果表明:該物鏡具有視場(chǎng)大、短焦距、結(jié)構(gòu)合理、耦合效率高、像面照度均勻等特點(diǎn),滿足內(nèi)窺鏡要求。

光纖傳像束用于內(nèi)窺鏡時(shí),對(duì)內(nèi)窺鏡物鏡的結(jié)構(gòu)型式和成像質(zhì)量提出了新的要求。在分析了其基本設(shè)計(jì)原則后,根據(jù)實(shí)際需求,選用反遠(yuǎn)距型物鏡作為初始結(jié)構(gòu),利用zemax軟件優(yōu)化設(shè)計(jì)了一個(gè)工作波段0.38~0.78μm,焦距0.921mm,全視場(chǎng)100°、相對(duì)孔徑1/4的內(nèi)窺鏡物鏡。鏡頭總長10.32mm,滿足像方遠(yuǎn)心要求,在38lp/mm頻率處mtf值在0.85以上,像質(zhì)優(yōu)良;同時(shí),在tracepro軟件中建立了所設(shè)計(jì)物鏡與光纖傳像束結(jié)合后系統(tǒng)的模型,模擬的系統(tǒng)耦合效率約為96%且出射端照度均勻。結(jié)果表明：該物鏡具有視場(chǎng)大、短焦距、結(jié)構(gòu)合理、耦合效率高、像面照度均勻等特點(diǎn),滿足內(nèi)窺鏡要求。

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根據(jù)近紅外飛秒激光有大的空間相干尺寸和相位掩模衍射光的級(jí)次走離效應(yīng),運(yùn)用雙光束干涉原理分析了光纖纖芯處干涉光強(qiáng)的分布,同時(shí)運(yùn)用波長800nm飛秒激光在沒有經(jīng)過光敏性處理的摻銩光纖上制作了光纖布拉格光柵,最后把理論分析的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象進(jìn)行了比較。

提出了一種可以同時(shí)同位置探測(cè)紫外和紅外信號(hào)的新型探測(cè)結(jié)構(gòu),分析了該結(jié)構(gòu)的合理性,并對(duì)器件工藝進(jìn)行了設(shè)計(jì)、分析和驗(yàn)證,制備出了algan/pzt原型器件。該結(jié)構(gòu)以algan多層材料和pzt復(fù)合薄膜為基礎(chǔ),利用algan寬禁帶半導(dǎo)體的本征吸收和鐵電薄膜的熱電轉(zhuǎn)化功能,實(shí)現(xiàn)對(duì)紫外和紅外信號(hào)的電學(xué)響應(yīng)。對(duì)該結(jié)構(gòu)中各膜層的透射和吸收進(jìn)行了測(cè)試和分析,在小于6μm的光譜測(cè)試范圍內(nèi),寶石襯底的透過率約為80%,而algan多層外延結(jié)構(gòu)和多孔sio2隔離層都對(duì)紅外光吸收很少。結(jié)果證明:該結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)不同吸收層對(duì)入射光束不同波段的吸收。以algan器件工藝和溶膠-凝膠法制備pzt膜層為基礎(chǔ),研究了器件工藝,并最終研制出了首個(gè)algan/pzt探測(cè)器件。