空间冷光学长波红外相机的设计与验证

为满足红外成像产品在复杂多变环境下的适应性并实现产品的使用功能,对空间冷光学长波红外相机设计进行了研究。首先进行了相机的结构设计;然后运用Partarn/Nastran有限元软件对相机进行了分析,探究了温降和重力对各透镜面形的影响,计算了相机的前三阶模态,并对相机进行了波像差测试;最后在真空低温环境下完成了相机的调制传递函数(Modulation Transfer Function, MTF)测试。试验结果表明,相机中心视场面形的均方根(Root Mean Square, RMS)值优于1/50λ,MTF计算值为0.18719,满足低温红外相机成像的精度要求。     

2×2单模光纤耦合器的改进控制方法

探讨了熔融拉锥过程中工艺参数的优化设计,提出了一种在拉伸到一个较小预定分光比之后只进行加热熔融的耦合器制造的新方法,通过理论分析了其可行性,并通过VC 程序实现了该工艺的控制过程.通过大量的实验表明,该种方法制造的2×2单模光纤耦合器的性能有显著提高,而且可靠性明显优于普通熔锥型光纤耦合器.因此这种方法是一种耦合器的改进型制造方法.     

基于强耦合理论的熔锥型单模光纤耦合器研究

根据光纤的强耦合模理论，阐述了熔融拉锥型光纤耦合器的工作基理，并研究了熔融拉锥法制作单模光纤耦合器的过程，分析了各参数对耦合器性能的影响，利用光学测试系统测试了光纤耦合器各光学特性参数。经大量实验表明，强耦合模理论与实验结果吻合，说明该方法的可行性；同时拉锥法制作的光纤耦合器具有较好的性能特性，表明该方法具有制作过程简单、附加损耗低、方向性好、均匀性好、环境稳定以及成本低廉等优点。     

Structure analysis of optical fiber coupler with infrared spectrometry

To obtain excellent performance optical fiber couplers, the structural difference of SiO2 in couplers with different manufacturing techniques was investigated. With 740-FT-IR infrared spectrometric analyzer, the infrared absorption spectrum of SiO2 in couplers at different drawing velocities was measured, and two characteristic peaks in the wavenumber range of 650 - 2000 cm^-1 were observed. One characteristic peak is at about 943 cm^-1 , which is attributed to Si--O Si bond asymmetric stretching vibration, the other is at about 773 cm^-1 , which is attributed to Si--O--Si bond symmetric stretching vibration. From the infrared spectrum, it is found that the intensity and wavenumber of the characteristic peaks are related to the manufacturing technique of couplers. The characteristic peak atabout 943 cm^-1 becomes steeper when increasing the drawing velocity. At the drawing velocity of 150μm/s, the distance between the two characteristic peaks is maximum, and then the optical fiber coupler has excellent performance, indicating that the performance of the optical fiber coupler has a close relationship with the wavenumber of the two characteristic peaks.     

熔融拉锥光纤耦合器波长响应研究

基于变分理论,分析了常规对称单模熔融拉锥光纤耦合器的腰部区域和梯度区域的耦合行为,得出了耦合器耦合比与波长的关系,并在熔融拉锥机的实验平台上进行了相应的波长响应实验,理论和实验结果都表明:在一定波长范围内,耦合比不但对波长敏感,且响应具有单调性。利用此特性,光纤耦合器有望作为光波长敏感元件,开发出结构简单、造价低廉的光波长探测器。     

三线阵CCD立体测绘相机结构实现技术

分析了三线阵CCD立体测绘相机工作原理,设计了一种可工程化实施的测绘相机光机结构,此结构由3台相机互成角度装入测绘基座构成.单相机采用像方远心亚对称光学系统,由单镜组装入薄壁壳体的镜头、基于凸轮导向结构的调焦机构、基准镜和成像电器盒构成.测绘基座为测绘相机的高稳定支撑结构,采用7个筒单元、3个板单元与底座交错形成有机一体的结构形式.星敏支架为星敏感器的安装结构,采用3个简单元和一个圆锥单元相贯而成一体的结构形式.运用PATRAN/NAS-TRAN软件对测绘相机进行工程分析表明,测绘相机组合体的强度和刚度好,满足航天光学遥感器的要求.振动试验结果表明,测绘相机一阶固有频率大于100 Hz,不会与整星产生共振;通过各种环境试验后,相机间基准镜坐标系变化小于4″,测绘相机测量坐标系变化小于5″.通过在轨运行表明,测绘相机结构稳定,满足测绘精度要求.     

熔锥型光纤耦合器的光学性能

利用可调谐光源和光谱分析仪建立的光无源器件测试系统,测试了熔锥型光纤耦合器的附加损耗、插入损耗、方向性和均匀性等光学性能,研究了光学特性与拉锥速度的相关规律.实验发现:器件的光学性能与制作工艺密切相关,如存在一个拉锥速度区间(这里为150μm/s附近的区间),使得光纤耦合器的损耗小、方向性好,离开此区间,器件的性能迅速下降.     

离轴三反式多光谱相机的装调

离轴三反系统的装调是遥感相机研制中的一项难点.针对离轴三反式多光谱相机,利用多种仪器与计算机辅助装调软件相结合,对系统进行了装调.最终检测结果表明,相机各谱段实验室静态传函MTF＞0.24 (Nyquist频率处),满足指标要求.     

星敏感器支架的结构/热稳定性分析及验证

为明确星敏感器支架受空间环境影响产生的变形对星敏感器定姿精度的影响,对星敏感器支架的结构/热稳定性进行了研究。通过有限元法对星敏感器支架进行刚度分析,将热分析获得的在轨极端工况下的温度数据映射至结构模型上计算得到热变形,利用最小二乘法得到各星敏感器光轴矢量,最后进行试验验证。结果表明:星敏感器组件的结构基频为429 Hz,与分析结果相差不超过2%,试验前后星敏感器光轴与基准坐标系各轴夹角最大变化不超过5;在轨期间星敏感器支架最大温度波动小于2 ℃,星敏感器光轴变化最大为4~5,与分析结果一致。星敏感器支架的结构/热稳定性良好,能够满足星敏感器定姿精度要求。     

基于强耦合理论的熔锥型单模光纤耦合器研究

根据光纤的强耦合模理论,阐述了熔融拉锥型光纤耦合器的工作基理,并研究了熔融拉锥法制作单模光纤耦合器的过程,分析了各参数对耦合器性能的影响,利用光学测试系统测试了光纤耦合器各光学特性参数。经大量实验表明,强耦合模理论与实验结果吻合,说明该方法的可行性；同时拉锥法制作的光纤耦合器具有较好的性能特性,表明该方法具有制作过程简单、附加损耗低、方向性好、均匀性好、环境稳定以及成本低廉等优点。