机载光电系统中二元光学技术的应用分析

对二元光学技术在前视红外吊舱、激光测距机、平显、头盔夜视仪中的应用做了详细的分析，为二元光学技术在机载光电系统中的应用研究奠定基础。     

大数值孔径注塑成型物镜的材料选择

目前光学元件的注塑加工大量采用了聚甲丙烯酸甲酯（PMMA）为材料 。在光盘光学头物镜的设计和制造中，发现将PMMA应用到DVD物镜中时其综合性能明显比不上采用新型光学塑料的物镜。研究表明，当物镜的数值孔径越大，所需的材料折射率也越大，因此为了发展下一代DVD技术，需要开发更高折射率的新型光学塑料。     

超轻小宽视场高分辨无人机机载相机光学系统设计

针对无人机光学载荷宽视场、高分辨、轻小型、实时成像等需求，基于级联光学结构设计了一种折叠式级联相机光学系统。该光学系统主要由前置折叠同心物镜和中继转像透镜阵列组成。前置折叠同心物镜获取宽视场中间像，位于前置折叠同心物镜的同心球面上。中继转像透镜阵列对同心球面上的宽视场中间像进行视场细分、剩余像差精细校正和中继成像。优化设计得到了全视场角为109.6°、瞬时视场为7.8″，筒长仅为107 mm的折叠式级联结构相机光学系统。在全视场范围内，像面上各处光线追迹点列图的均方根半径均小于1.1μm，在空间频率230 lp/mm处，各视场调制传递函数值大于0.4，系统成像质量接近衍射极限。这种折叠式级联结构无人机机载相机光学系统视场大、分辨率高、结构紧凑，可用于无人机遥感领域，在大视场范围内获得高分辨率光学像的同时，还可实现光学系统的小型化和轻量化，具有广阔的应用前景。     

美国福科光学发布H—R直接成像物镜

非球面光学技术领军企业美国福科（Volk）最近推出玻璃体视网膜外科手术中对图像进行直接观察的H—R直接成像物镜系列。这种物镜的新型镜面结构能够产生无与伦比的高质量图像，同时，其结实的设计能够承受最严酷的连续蒸汽消毒杀菌过程。和其他玻璃或热塑料物镜不同的是，福科光学公司的H—R直接成像物镜是专门用高级玻璃开发出来的，     

医用光学变焦消色差内窥物镜设计

医用内窥物镜由于空间狭窄,设计难点在于如何进行局部光学变焦并分辨出局部放大人体组织的成像视图,因此物镜要满足低色差、高可靠性、微型化等需求。从分析内窥镜光学变焦存在的技术路线出发,应用阿尔瓦雷斯透镜在内窥物镜中实现光学变焦,这种结构变焦简单、结构稳定、快速且成像可靠。进一步以高斯括号法和像差理论为出发点,发展了基于阿尔瓦雷斯透镜内窥镜物镜消色差变焦光学设计理论。然后依据该理论,推导得到消色差物镜系统光学设计初始值。最后应用光学色差理论求解验证了理论的正确性,为进一步应用阿尔瓦雷斯透镜设计内窥镜提供了光学设计理论基础。     

多视场物镜快速检验仪

用光学传递函数评价物镜的成像质量被认为是最客观、最有效的方法之一,本文介绍的多视场物镜快速检验仪是以光学传递函数测量原理为基础,通过电视技术、光电技术和计算机技术的有机组合,研制出的一种     

灰度掩模并行激光直写系统的总体设计

灰度掩模法是一种新的二元光学器件制做方法。研究了并行激光直写高性能灰度掩模的工作原理，对空间光调制器（SML）、精缩投影物镜和二维气浮平台等关键单元进行了分析，给出了并行激光直写系统的主要技术指标和初步实验结果。     

广角长波红外物镜环境适应性分析

长波红外物镜受应用环境的影响很大,环境温度的变化会引起物镜的离焦效应,振动环境对光学装调提出要求,为了验证广角长波红外物镜的环境适应性能,对长波红外物镜的温度适用范围进行了理论计算,并通过光学设计仿真在该温度范围内物镜的成像质量,实际光学装调中考虑到光学物镜抗振性能,经过实际成像与振动试验得到,在?驻t=±15°范围内和经过正弦对数扫描振动与随机振动试验后成像质量均良好,试验结果验证了长波红外物镜的环境适用性,该物镜能够满足空间使用的要求。     

快速发展的照相物镜

衍射光学元件在单色成像应用中起关键作用,例如可在CD和DVD回放机中作摄像物镜。日本佳能公司目前研制的光学元件可使照相机物镜体积更小、质量更轻。这种层压式衍射光学元件已经用于该公司研制的新型 400mm f/4远距离照相物镜和 16～35mm f/2.8短距离变焦距物镜中。     

光学相干层析术及其应用

光学相干层析术是一种新型的对活体组织进行非侵入的光学诊断成像技术。它将低相干干涉仪与共焦扫描显微术结合在一起，去掉物镜焦点之外的散射光，利用高灵敏度的探测技术，实现在光散射介质如生物组织中获得清晰的分层图像。     

机载折反式光学系统的无热化设计

为了消除在实际飞行过程中温度变化对机载折反式光学系统成像质量的影响,对该系统的光学元件、机械结构等部分进行热分析,实现机载折反式光学系统的无热化设计。首先,根据透镜的光焦度公式推导透镜的光焦度温度函数,列出透镜组的消热差方程。接着,在考虑支撑结构的影响时引入轴向放大率,以此表现折反式系统部分元件间隔变化对系统焦距影响大的特点。最后,结合前两者确定完整的消热差方程来指导无热化设计。仿真结果表明,工作在486～656nm波段,焦距为1 850mm的机载折反式可见光光学系统在0～40℃之间成像良好,调制传递函数下降不到0.1。     

衍射光学系统的激光应用和稀疏成像分析

近年来衍射光学系统得到了快速发展,衍射器件(如二元光学器件和膜基透镜)相当于微波天线的固定移相器,微波相控阵天线成熟的理论和方法应可用于其性能分析。激光SAR和激光通信都具有单色且波长较长的特点,特别适合采用非成像衍射光学系统,通过衍射器件实现信号波前控制,减小焦距并有利于系统的轻量化。基于衍射光学系统,研究激光SAR和激光通信技术具有重要的理论意义和应用价值。该文给出了衍射光学系统的相控阵解释,介绍了基于衍射光学系统已开展的机载激光SAR和星载激光SAR研究工作。提出了艇载1 m衍射口径激光通信和干涉定位系统概念并分析了其性能,该系统在10 m短基线下,其作用距离将达到4×108 km,对应的定位精度在6 km量级,可用于深空探测。该文同时探讨了稀疏采样激光成像问题,在激光照射目标条件下,提出用傅里叶透镜将激光图像信号变换到频域,在低频区域利用小规模探测器实施稀疏采样,等效进行2维低通滤波处理,再用计算机重构目标图像的设想,给出了一些初步的仿真结果。      

机载成象光谱仪的光学设计

描述了模块式机载成象光谱仪的光学系统及其主光路、分光组件和会聚单元的设计,分析了基本光学参数之间的制约关系,讨论了衍射光栅、扩展光谱覆盖及光谱定标辅助光路等实际问题.     

囚禁冷原子或冷分子的可控制光学八阱及其光学晶格

提出了一种利用单束平面光波照明二元π相位板与透镜组合系统实现冷原子或冷分子囚禁的可控制光学八阱的方案,计算了光学势阱的光强分布和可控光学八阱的几何与光学特征参数、强度梯度及其曲率;讨论了从光学八阱到四阱或到双阱的演化过程。研究表明,通过相对于透镜移动二元π相位板可实现光学八阱到四阱或到双阱的连续双向演化。讨论了利用该可控光学八阱组成二维光学晶格的方案。     

长焦距航空相机光学系统设计

航空相机是装载在飞机上用以拍摄地表景物来获取地面目标的光学仪器。为满足远距离摄影的要求,需要物镜有较长的焦距,以使远处的物体在像面上有较大的像。因此,设计了长焦距航空相机。设计焦距为550 mm,F数为6,视场2ω=9°的长焦距航空相机光学系统。在对长焦距航空相机的物镜进行设计时,首先,选取双高斯物镜作为初始结构。为了提高系统的像质,可使用ZEMAX对系统进行优化。对优化后的系统进行标准化及公差分析,最后得到符合要求的光学系统。该系统在每毫米80对线空间频率下,MTF大于0.15,具有良好的像质。     

基于折/衍混合的机载红外光学系统设计

为实现机载红外光学系统大口径、长焦距、轻量化、高像质、非热敏化的技术要求,通过对反射式光学系统设计模型及其理论参数的研究分析,选取卡赛格林光学结构型式,提出一种基于折/衍混合的机载大口径长焦距非球面红外光学系统。经过初始结构计算,并利用ZEMAX软件进行优化,设计出一款焦距1200 mm、口径260 mm的折/衍混合红外光学系统,遮拦比18%,在空间频率10 lp/mm处,调制传递函数(MTF)达到0.45,接近衍射极限,全视场弥散斑控制在20μm以内,在-50^+70℃温度范围内实现非热敏化。该系统结构简单,由两个反射镜和一组透镜组成,设计结果满足各项任务指标,对机载红外光学系统的进一步研制具有重要意义。     

一种基于热像仪的机载红外测量系统设计与实现

设计了一种基于热像仪的机载红外测量系统。该系统主要用于加载于空中平台上,实现对目标红外特性的空中跟踪测量,获取目标高仰角的全方位红外和可见光特性图像数据。系统结构设计采用模块化设计,重量、尺寸较小,抗震性强,符合挂飞的有关要求,能够稳定跟踪并测量海上目标的红外及可见光特性。该系统采用了被动隔离加主动陀螺稳定控制的技术、光学镜头无热化补偿措施和内场精密标定技术,具有很强的环境适应能力、作用距离远、测量精度高,整体技术与性能处于国内领先水平。     

非球面液滴微透镜的轮廓测量方法

对液滴透镜面形的精确测量是用液滴法制作非球面液滴透镜的关键问题之一。提出了一种基于数字图像处理的测量非球面液滴微透镜轮廓的方法,利用光学成像系统将非球面液滴透镜的轮廓成像在CCD接收面上,通过图像采集卡读入计算机,并经图像处理得出透镜面形表达式,以便研究液滴微透镜在不同电场强度下轮廓的变化规律。图像处理的主要步骤包括：对特定区域采取平滑预处理,去除噪声;利用阈值法将灰度图二值化;对二值化后的图像进行轮廓检测;提出了一种简单有效的方法矫正图像的水平偏转;对矫正过后的液滴轮廓的数据进行多项式拟合,分析液滴透镜在不同电压下的各个拟合参数的变化。实验证明：这种方法用于测量非球面液滴微透镜简单、有效,解决了非球面微透镜制作过程中的液滴轮廓的实时测量问题,有助于低像差非球面液滴微透镜的研制。     

光学光刻技术现状及发展趋势

综述了光学光刻目前的主流技术— 2 48nm曝光技术现状 ,介绍了折射式透镜和反射折射式透镜结构及性能。结合 1 93nm技术的开发 ,比较了 2种结构的优势。最后给出了光刻设备的市场概况并讨论了光学光刻技术的发展趋势。     

激光二极管端面泵浦耦合技术研究

本文对用于端面泵浦的梯度折射率透镜耦合系统作了研究。实验得到了基模工作时大小３０％的光－光转换效率。并且讨论了二元光学相位板在耦合系统中的应用。