红外目标模拟器的光谱辐照度校准

红外目标模拟器应当定期进行辐值校准。可以用多种方法校准,主要有光谱辐射计和 专用的校准系统。采用辐射计定标后对红外目标模拟器校准,能够在现场进行,具有方便快捷的特点。专门研制的红外目标模拟器校准系统采用了辐射对比的方法,稳定可靠溯源性强。在8μm～14μm 的光谱区间,10 - 10W/ cm2/μm 的量级上,给出了使用SR25000 红外光谱辐射计和校准系统两种方法的测量结果,并就测试中的一些问题进行了分析。     

用于电光定标的高性能光谱辐射计

美国圣巴巴拉红外公司已研制出一种可对电光测试站、光源及光学表面进行高精确度辐射定标的双波段红外光谱辐射计．这台型号为RAD-9000的红外光谱辐射计覆盖3μm-5μm和8μm-12μm两个谱段，其热灵敏度好于40mK，支持278至373K的目标温度，光谱分辨率(D1／1)优于2％．该红外光谱辐射计由计算机进行控制．除了能提供高性能的相对辐射测量以外，     

便携式红外目标模拟器系统设计

为了满足光电探测设备对不同温度环境下多波段的目标模拟需求,设计了一种便携式红外目标模拟器,选用可切换的黑体光源来进行照明,实现3～5μm和8～14μm的中波红外和长波红外的辐射特性。作为准直系统的平行光管口径为110 mm,考虑到中心遮挡问题,采用离轴反射式光学结构。在装调时利用该结构对300 mm口径的参考平面镜进行测量,测试结果 PV值为0.356λ(λ=632.8 nm),RMS值为0.047λ。采用MSC. Patran进行建模,利用有限元分析方法完成了系统的光机热分析,在-10～50℃工作环境下,由温度变化引起的主次镜面形变化为纳米级别,对中红外波段可实现实时稳定成像,为光电探测设备提供宽波段的多种直接模拟目标。     

简易双波段光谱辐射计的设计及标定方法

设计了一台简易双波段(1.315±0.020 μm,3.6～4.2 μm)光谱辐射计(以下简称辐射计)来替代全辐射计,并对该台辐射计的光谱辐亮度标定方法进行了探讨.该辐射计包括前置光学系统、精密机械调制器、准直镜、平面摆动反射镜、双路单元探测器(InGaAs探测器和PbSe探测器)和锁相放大器以及A/D和单片机等.标定方法:在1.315 μm波段,用标准辐射计和积分球光源,对辐射计进行标定;在3.6～4.2 μm波段,用大面积标准黑体辐射源、腔型黑体辐射源,标定辐射计的光谱辐亮度.通过实验数据统计的方法建立探测器数码输出DN值与对应的辐射计的光谱辐射亮度B的关系,得到辐射计的光谱辐射亮度响应度R.     

红外陷阱探测器的光谱辐射定标技术

遥感信息定量化要求高精度的光谱辐射定标技术支撑,使传感器获取数据可比较性、测量精度和长期稳定性得到保证,溯源于低温绝对辐射计的定标技术是发展趋势.为提高红外绝对光谱响应率定标精度,在一种薄膜热电堆传感器上加装镀金反射半球,研制了红外陷阱探测器作为标准传递探测器.利用电替代技术,测试了红外陷阱探测器光谱响应线性、空间响应均匀性和稳定性.通过溯源于低温绝对辐射计的光谱辐射定标系统,标定了其在1. 1~3. 0μm短波红外波段的绝对光谱响应率,合成不确定度小于1%.将红外陷阱探测器应用于红外光谱辐射定标,可缩短低温绝对辐射计的红外光谱功率标准传递链路并提高定标精度.     

车载红外告警系统空间背景虚警源辐射特性分析

针对车载红外告警系统虚警率高的问题,研究了车载环境下典型红外告警系统的辐射环境。重点分析了空间背景辐射环境的特点,对各种空间背景辐射源在典型红外告警波段的辐射特性进行了数值计算。结果表明:车载红外告警系统的主要空间背景辐射源为太阳和天空。在3～5μm的光谱区域里,太阳辐射产生的背景干扰起主要作用,需要避免直视太阳并使太阳高度角小于29.6°。而在8～12μm的波长区域里,天空成为主要的背景辐射,需要通过选取合适的背景抑制算法进行克服。     

基于PSO-AMLS的数据拟合方法在红外辐射计校准中的应用

针对红外辐射计标定中的数据拟合问题,提出了一种基于PSO-AMLS算法的数据拟合方法。该方法结合了粒子群算法(PSO)和自适应移动最小二乘法(AMLS)。采用的PSO算法可以实现自适应移动最小二乘法中参数的最优化,提高了红外辐射计的校准精度。区别于传统的应用于红外辐射计校准中的数据拟合方法,文中提出的基于局部近似的PSO-AMLS数据拟合方法,不仅可以得到红外辐射计输出电压与准直辐射源辐射之间的对应关系,而且在数据处理中通过灵活的数据处理机制,可以降低因拟合数据不均匀分布对拟合结果产生的不利影响。实验结果表明,文中提出的PSO-AMLS数据拟合方法,优于红外辐射计校准中所用的传统数据拟合方法,可以提高数据拟合精度。     

红外目标模拟器及校准系统性能参数研究

介绍了红外目标模拟器，对一种离轴抛物面反射镜式红外目标模拟器的工作距离和工作区的辐照度进行了计算，导出了红外目标模拟器校准系统采用光谱选择性和非选择性探测器时的噪声等效温差方程。     

美国专利介绍一种光谱均衡红外干扰弹的烟火成分

由镁／聚四氟乙烯组成的点源红外干扰弹无法控制自身发出的红外辐射，通常情况下，它在波段Ⅰ（2．0～3．0μm）的辐射强度要比飞机大得多，在波段Ⅱ（3．0～4．0μm）次之，在波段Ⅲ（4．0～5．0μm）更小。当其辐射超过飞机辐射时，采用双色转换技术的红外导弹寻的器可以使用两个不同的探测器（例如，在1～3μm波段工作的硫化铅和3～5μm波段工作的碲化铟探测器）来检测两个波段中的能量大小，从而识别出红外干扰弹和飞机。     

宽波段红外光栅扫描光谱辐射计的研制

研制了一种测量波长范围在1-20μm的宽波段光栅扫描光谱辐射计。以WDG30光栅单色仪为核心元件,包括光学取样系统、光电探测系统、单色仪自动波长扫描系统、高集成度的数据采集系统。采用数字锁相技术从噪声中提取有效信号,以减小测量误差。使用黑体炉标定仪器并考虑仪器内部杂散辐射随温度变化对测量结果的影响,提出通过水浴方法进行相应修正。该仪器可用于对多种辐射源的光谱分布测量和各种红外目标的光学特性研究。     

坦克目标探测跟踪红外变焦光学系统设计

针对联合变换相关器对坦克目标进行实时探测跟踪的需求,设计了一种红外变焦光学系统。该系统采用320×240元非致冷焦平面阵列探测器,在8～12μm波段,系统变焦范围为60～240mm,F数为2。通过对系统的优化设计,当最大截止频率为17lp/mm的时候,各视场的MTF调制传递函数均接近衍射极限,成像质量良好,并且系统具有大相对孔径以及结构紧凑等优点,满足了坦克目标跟踪识别的实际应用需求。     

Design of a Modified Cassegrain System Used in Joint Transform Correlator

In order to detect and recognize infrared target with joint transform correlator,a modified Cassegrain optical system is designed.The main advantages of the system are large field-of-view,infrared dual-band common optical path and compact structure.In the modified Cassegrain optical system,the working wavelengths are 3.7~4.8μm and 8~12μm,the field-of-view is 4° and the aperture is 240mm.The paraboloidal primary mirror and hyperboloidal secondary mirror are all replaced by spherical surfaces.So the problems ...     

16×16光开关微镜阵列

设计、制造和测试了一种实现16×16 MEMS光开关的高反射率、大角度静电扭转制动型微镜阵列.该阵列的微镜可进行90扭转并保持稳定的扭转状态以对入射光进行导向.针对微镜的扭转驱动特性,提出了相应的机电模型.通过单片集成光纤槽,实现了光纤.微镜.光纤的无源对准.测试结果表明,微镜反射率为93.1%～96.3%,最低插入损耗为2.1dB,另外,在经过15min的5～90Hz,3mm振幅的振动测试后,光开关的插入损耗的改变值仅为±0.01dB.     

周视扫描成像红外双波段光学系统设计

介绍了一种周视扫描双波段红外光学系统,该系统利用K镜消除像旋转,能对中波3～5μm、长波8～10μm光谱进行双波段成像,且同时具有较大的扫描视场和较宽的光学口径.系统结构简单,装调方便,成像质量优良.     

离轴抛物面镜准直输出辐照度特性

基于离轴抛物面镜的准直光学系统因其无色差、材料易得、工作谱段宽、无中心遮挡等优点被广泛应用于传感系统校准、辐射测量、红外目标模拟器等系统中。为了分析设计的准直系统是否满足实际需求,对准直系统输出的辐照度特性进行了理论分析及仿真研究。基于辐照度传输模型给出了准直系统输出面辐照度分布表达式,并给出了准直光束发散角与抛物面焦距、光源口径及离轴角之间等的定量关系。采用光线追迹方法仿真分析了准直系统在不同光源口径情况下的输出面辐照度分布情况,并对输出辐照度均匀性进行了定量分析。文中所提出的分析方法对提高离轴抛物面镜的准直性和输出辐照度均匀性有重要的意义。     

基于1.06/1.54μm激光的离轴折反式平行光管物镜设计

设计了λ1=1.06μm,λ2=1.54μm,f=1000mm,D=167mm,2ω=0.6°的平行光管物镜,由于系统要求低成本、中心无遮拦且结构简单紧凑,故采用离轴折反射结构形式.初始结构中,主镜采用抛物面反射镜,在其成像光束中加入一个光焦度为零且有空气间隔的同种材料组成的双透镜组,消除了正弦差.同时为了减小补偿透镜组的口径,使它们适当地靠近像面位置.利用ZEMAX优化结果表明传递函数达到衍射极限,完全满足设计要求.     

成像光谱仪的离轴反射式光学系统设计

高分辨率成像光谱仪要求光学系统在宽视场和宽波段范围内具有高的空间分辨率和光谱分辨率。根据同轴三反光学系统初级像差理论计算初始结构,并分别将孔径光阑置于主镜、次镜和三镜焦点,通过光阑和视场离轴,设计了无中心遮拦的离轴反射式光学系统。其光谱范围为1.0~2.5 m,焦距f=1 600 mm,相对孔径为1/ 5,视场角为6.861.48,满足成像光谱仪宽视场、大相对孔径离轴三反消象散光学系统的设计指标。     

常温下花岗岩受力热红外光谱变化与敏感响应波段

通过对两种花岗岩进行室内常温下单轴压缩加载,利用热红外光谱辐射计(8 ～14μm)对加载过程中试样的热红外光谱辐射进行观测,研究岩石受力过程热红外光谱变化特征,揭示其应力敏感波段.结果表明,花岗岩辐射亮度(增量)与应力呈线性关系,矿物组分及结构差异对应力敏感波段有重要影响.接红外光谱辐射亮度与载荷的相关系数、拟合直线最大变幅-标准偏差比两项指标进行综合分析,揭示富含钾长石的斑状花岗岩的应力敏感段为8.4～10.6 μm,中心波长为8.75 μm;富含斜长石的等粒花岗岩的应力敏感波段为8.2～11.7 μm,中心波长为10.25 μm.上述波段可分别作为相应花岗岩的应力与灾变红外遥感监测的优势波段.     

Atomic vapor quantum counter: Narrow-band infrared upconverter

A novel device for the upconversion of narrow-band infra-red (IR) radiation in the 1.5-20-µm spectral region is described. The atomic-vapor quantum counter (AVQC) takes advantage of the efficient incoherent upconversion of narrow-band IR radiation in an optically excited atomic vapor. In a 300 K background and a 2π-sr field of view, a D^*is projected that is two orders of magnitude greater than that of conventional semiconductor devices. The device offers the extremely high Q's (>10⁵) associated with heterodyne detection while simultaneously offering a broad tuning range and an unlimited collection aperture. The anticipated performance characteristics of the AVQC are discussed, Experimental results in sodium and potassium have demonstrated the high Q and the tunability of the device. Electric field tuning of the wavelength response to CO2laser wavelengths spanning 23 cm^-1has been accomplished. Applications of the AVQC involving the detection of low level laser radiation and molecular emission are discussed.     

Two-Dimensional Long-Wavelength and Very Long-Wavelength Focal-Plane Arrays at AIM

In recent years AIM has expanded its portfolio of standard infrared (IR) focal-plane arrays in the 3 μm to 5 μm (mid-wavelength infrared, MWIR) and 8 μm to 10 μm (long-wavelength infrared, LWIR) spectral ranges with two-dimensional IR detectors, sensitive in the 0.9 μm to 2.5 μm (short-wavelength infrared, SWIR) and especially in the 10 μm to 15 μm (very long-wavelength infrared, VLWIR) spectral ranges. This paper reports on the latest technological advancements that will benefit not only prototype applications for which they are demonstrated but a wide range of AIM products. A reduction of the pixel pitch from 24 μm to 15 μm is the result of increasing demands for compact detection modules with reduced weight, size, power consumption, and cost efficiency. Performance characterization for such a reduced-pitch 640 × 512 module in the LWIR (cut-off 10.5 μm at 67 K) yields mean noise equivalent temperature difference of 32.2 mK and defective pixel rate of only 0.5%. Extending the detection wavelength further into the VLWIR is of major interest for space applications such as the Meteosat Third Generation, which poses challenging requirements for sensor material homogeneity and dark-current density. To meet this requirement, an extrinsic doping approach is utilized on a 256 × 256 mercury cadmium telluride (MCT) focal-plane array with ～14 μm cut-off wavelength at 55 K operating temperature, and a dark- current density of about 1 pA/μm² is demonstrated.