基于衍射光学的大视场卡塞格林光学系统设计

为了改善卡塞格林光学系统的视场,将衍射透镜成功地引入大视场卡塞格林光学系统的设计中,并给出了设计方案.该系统在次镜后使用了2个校正透镜,且第1个透镜的前表面具有衍射面,能在3.6°视场内获得接近衍射极限的成像质量,各视场的波前差均小于1/4波长,光学传递函数(MTF)接近衍射极限.设计结果表明,衍射光学元件(DOE)对于改善卡塞格林系统的视场具有重要的作用,此设计方案降低了对加工工艺的要求,大大降低了成本,结构紧凑且具有良好的消像差特性.     

一种改进型的红外卡塞格林光学系统设计

在卡塞格林光学系统的设计中引入曼金反射镜、中继镜组,以提高卡塞格林光学系统承担视场和相对孔径的能力.通过设计实例表明,这种改进后的卡塞格林系统承担视场、相对孔径的能力得以很大提高,像质、结构长度满足设计的要求.     

含衍射透镜的卡塞格林红外光学系统设计

该设计将衍射透镜引入到卡塞格林红外光学系统中。设计结果表明,衍射透镜的引入增大了卡塞格林光学系统的视场和相对孔径,改善了成像质量;同时也降低了加工工艺的要求,大大节约了成本。     

失调卡塞格林光学系统像差特性的研究

以矢量波像差理论为基础,对卡塞格林光学系统的失调像像差特性进行分析,通过分析发现失调的卡塞格林系统不会引入新的像差,只是会导致三阶像差在像面上的分布发生变化,球差在全视场内为常量,彗差零点不再位于视场中心,像散在视场内存在两个零点且不再关于中心视场对称。在校正失调产生轴上彗差的情况下,卡塞格林系统的一个像散零点位于轴上视场,轴上视场的像差接近于零,但是边缘视场的像散依然较大,因此在卡塞格林系统的装调过程中,需要测量多个视场的波像差来确定系统的装调状态。利用CODE V 对失调卡塞格林系统的像差在视场上的分布进行仿真,结果表明利用矢量波像差理论可以对失调卡塞格林系统的像差进行定性分析,以提高卡塞格林系统的装调效率。     

经典卡塞格林系统热差分析

对纯反射的经典卡塞系统,推导出了热差的数学解析式,用解析式分析计算了三种典型情形,并同步用ZEMAX软件进行了模拟演算。结果表明：当材料选择不当时,将会产生很大的热差;当反射镜材料和结构件材料的膨胀系数值相同时,热差恒为零。     

改良型卡塞格林系统的加工检验

卡塞格林系统是望远系统中最经典的反射式光学系统。常规的卡塞格林系统成像点在系统以外,可以直接采用干涉仪检验。而改良型卡塞格林系统成像点在两镜之间,无法用常规方法进行检验。基于系统特性,主要分为两步检测:对主镜进行精确检验;通过检验系统的弥散斑评价成像质量。在采用轮廓仪测量、阴影法检验以及Zygo干涉仪检测的基础上,通过搭建特殊结构对系统进行精确检测。同时,在检验过程中要边测量边修正面形,使得系统成像质量符合使用要求。     

一种反射共孔径式激光测距光学系统设计

基于激光测距系统的基本原理,结合反射系统的光学特性,引入光学环形器,设计了一种全反射共孔径式激光测距系统,激光发射系统与激光接收系统共用一个4倍望远系统,激光发射系统在其基础上后接一个5倍望远系统,激光接收系统在基础上后接一个激光聚焦光学系统。对系统进行公差分析与可靠性分析,确定了其加工材料、加工方法以及加工与装调上的精度与实际应用的可行性。为了节约加工成本,缩短加工周期,降低装调难度,系统较多使用二次曲面。整个系统成像质量好,能量集中度高,结构紧凑,重量轻,满足实际应用需求。     

卡塞格林系统的杂散辐射分析

卡塞格林系统是一种常见的同轴反射系统,具有长焦距、大通光口径、工作波段宽的特点。但是,卡塞格林系统的结构形式,决定了其受杂散辐射的严重影响。本文对卡塞格林系统进行了杂散辐射特性的研究和讨论,首先指出了该系统的杂散辐射源,并在杂散光分析软件TracePro中建立了系统的光机模型,对系统进行杂散光追迹。然后分析得出系统的外部杂散辐射和内部杂散辐射对系统的影响,得到系统的点源透过率,并据此指标评价系统的杂散光抑制水平。最后,针对系统的杂散辐射,设计了遮光罩并提出其他杂散防护措施。     

激光测距机接收光学系统视场光阑的设计研究

为了提高激光测距机对背景杂散光的抑制能力和对漫反射小目标的探测能力,采用了在激光测距机接收光学系统中加入与视场匹配的视场光阑的方法。经过理论分析和实验验证,此种设计可取得较好的实验效果。结果表明,在相同的背景和能见度下,对同一目标测距,视场光阑对抑制杂散光、降低噪声、提高探测灵敏度起到较好的作用。激光测距机加视场光阑后测距能力能提高到原来的约1.18倍,具有更好的测距能力。     

卡塞格伦光学天线光传输特性研究

对卡塞格伦光学天线光传输特性进行了理论分析,重点研究了影响光学天线光传输质量的几个重要因素,并进行了测试结果与仿真验证。为实际研究大气激光通信系统中光学天线的光传输特性提供了理论依据,具有重要的实用价值。     

人眼安全激光测距机的一些进展

本文综述了人眼安全激光测距机的发展状况，介绍了用喇曼频移Ｎｄ：ＹＡＧ和Ｅｒ：ｇｌａｓｓ直接泵浦实现１．５４μｍ波段人眼安全激光器的方法，并对其在军事激光测距领域的发展及应用进行了较详细的概述。     

基于棱镜的激光周视接收系统的设计

为了实现对目标全向探测和精确定位,采用成像光学与非成像光学相结合的方法,设计了一种可用于周视探测的非对称激光回波接收光学系统。由于子午和弧矢两方向视场差异很大,需加入特殊的非对称结构来平衡两方向的视场差异,该系统采用阶梯棱镜和倒置柱面望远镜对弧矢方向大视场进行角度压缩,后经过对称聚焦子系统将光能量收集到直径为1.5mm的圆形探测器上。系统由1块阶梯棱镜、1片非球面镜、2片柱面镜和2片球面镜组成,其光圈数达到0.56。结果表明,单套接收系统完成±30°视场探测,6套接收系统组合起来可实现360°周视无盲点探测。整体系统体积小、结构简单,有良好的适用性。     

基于光学标靶与测距仪的隐藏区域坐标测量

为了解决大型装备中隐藏区域的空间坐标测量问题,提出一种基于光学标靶与测距仪的激光测头,该测头与全站仪或激光跟踪仪构成非接触测量系统。测量时,激光测距仪发出的激光对准被测点测得其距离,用全站仪或激光跟踪仪瞄准光学标靶,实时获取激光测头的空间坐标,同时激光测头测得其自身的空间姿态角,然后通过坐标变换得到被测点的空间坐标;并进行了实验验证。结果表明,该测量系统可以使得组合测量的量程扩大并保持较高的空间坐标测量精度。     

用于远程激光测距机的板条激光器

研制了用于远程激光脉冲测距机的板条激光器。使用半导体泵浦的MOPA激光结构实现了大于250 mJ的脉冲激光输出,输出脉冲宽度为12.83 ns,最终输出激光光束束散角为0.18 mrad。该激光测照器可应用于远程激光测距。对激光测距机的测距与照射能力进行了理论计算与分析。理论分析表明,应用于机载平台时,该激光测照器能够实现50 km距离的激光测距。该型激光测距机具有测距距离远,重量轻,结构紧凑等特点,具有广泛的应用前景。     

基于空间光通信卡塞格伦天线弊端的探讨

对于任何通信系统而言，天线能否正确发射和接收有效信号是人们最为关心的问题。对于点对点的激光通信系统而言，由于激光与电波迥然不同的特点，在天线系统的设计上更需严格要求。在空间光通信系统中，光学天线是一个物镜系统，通过折射、反射和折射一反射光学系统实现，目前应用比较广泛的是牛顿系统、格林系统以及卡塞格伦系统。讨论了卡塞格伦天线系统．该系统的结构（双反射式）决定了存在遮挡比造成光能量浪费的潜在问题，也就是所谓的渐晕现象。另一个问题是像差，也就是卡塞格伦天线系统要获得良好的像质必须以牺牲视场为代价。基于这两点提出了减小渐晕的几种新方案，并从减小像差上进行了理论分析。     

Cassegrain光学天线系统的优化设计

由于空间光通信中采用的激光束的光场分布呈高斯分布,反射镜对光线的遮挡将严重影响天线的传输效率,从而导致通信质量的下降,针对Cassegrain光学天线,对光学天线的系统结构以及次镜遮拦对天线增益的影响进行了分析,并根据高斯光束经过光学系统的变换与传输特性,分析了采用Cassegrain天线时,遮拦比以及入射光束束腰对光束透过率的影响,提出了一种提高光学天线传输效率的新方案,改进后的天线系统,使得传输效率有了显著提高。     

脉冲激光测距系统的仿真检测技术

利用半导体发光器件作为目标模拟光源,通过接收系统或装备发射的激光获取仿真测试的脉冲同步信号,以此信号启动模拟目标回波脉冲的延时过程,延时结束向被测系统或装备回送一至三个强度适当的模拟回波(光)脉冲,通过检验被测系统响应,可判断测距性能是否符合技术指标。这项技术将激光能量检测、脉冲同步信号的提取和目标回波信号的仿真回送集于一体,实现了脉冲激光测距系统或装备的光接口无损室内(在线)仿真检测。