一种红外镜头的被动式无热补偿设计

探讨了温度变化导致光学系统像面离焦的原理,介绍了目前国内外典型的消热方法,分析了光学系统被动式无热补偿的优势,推导了实现热补偿需要满足的无热化方程组.提出一种光学和机械相结合的无热补偿方法,采取该方案补偿后的光学镜头在环境温度发生变化时像面与传递函数保持相对稳定,即光学系统基本实现无热化,这对红外镜头的无热化设计具有重...     

光学软件热分析方法和消热差镜头设计

光学系统的性能易受工作温度的变化影响,因此设计光学系统时需要进行热分析并采用无热化设计方法进行优化。本文研究了工作温度对光学系统性能的影响,介绍了光学元件的热分析参数,并讨论了光学系统的结构参数与温度变化之间的关系,然后指出了Code V软件在热分析功能上存在的不足,在研究热分析的原理后,通过编写宏文件的方式,分别从光学元件间隔计算和光学材料折射率计算两个方面进行改进,最后利用Code V软件进行了一款消热差镜头的优化设计工作。该镜头的焦距为28mm,F数为22,视场角为160°,工作温度范围在-20～85℃。设计结果表明,在整个工作温度范围内,系统成像质量良好,满足使用需求。     

红外光学系统被动式无热化设计方法

红外光学系统在一定温度条件下会由于温度变化导致系统成像质量变差。利用光学材料热特性之间存在的差异,提出一种光学被动式无热化设计方法,分析了透镜组的消像差方程组并进行求解,讨论了不同透镜材料消热差和消色差的实现过程,利用不同材料合理匹配与合理分配光焦度实现热补偿。针对相同技术指标,设计了两个红外双波段光学系统并对两种系统性能进行比较,结果表明,采用热补偿措施的红外系统在-40～+60℃温度范围内弥散圆尺寸变化不大,焦距变化量小于系统最小焦深,成像质量接近衍射极限,不同温度下系统焦距的变化不影响成像质量和性能。     

一种新的红外连续变焦系统无热化设计方法

针对红外连续变焦系统受温度影响导致变焦曲线变化、调焦补偿复杂等问题,分析了温度变化时系统各组件的相互关系,提出一种新的无热化方法,通过变倍组和补偿组的局部无热化设计,使系统仅通过变倍组和补偿组的线性平移就能对温度影响进行补偿,变焦曲线不需改变,降低了调焦机构的控制难度。采用该方法设计了12倍中波红外连续变焦系统,通过局部无热化设计,仅通过一组变焦曲线以及随温度的线性平移,实现在25~300 mm焦距范围、-45~50 ℃的全温度范围在30 lp/mm的MTF在0.3左右,接近衍射极限水平。具有连续变焦、高变倍比、变焦曲线无热化、分辨率高、结构简单、控制系统简化等优点。     

挠性压圈在被动式热分析中的应用研究

为了实现红外光学系统的被动式无热化,设计了挠性压圈,建立了有限元分析模型,对透镜表面的接触应力和挠性压圈结构参数的灵敏度进行了研究。首先,根据光机结构的无热化要求介绍了挠性压圈,对两种常用的挠性压圈进行了热变形分析;然后,在分析挠性压圈的灵敏度系数的基础之上,对单透镜组件设计了相应的挠性结构,说明了挠性构件在被动式无热化中能够减小透镜表面的接触应力以及增加对镜座材料的选择;最后,将挠性压圈应用在三片式透镜的光学系统当中。通过分析计算,当调制传递函数(MTF)的空间频率为10 lp/mm时,挠性压圈作用下的三片式光学系统的MTF能够达到0.5以上;普通压圈在60℃和-20℃的像面离焦量分别为4.765 mm和-6.312 mm,而相同温度下挠性压圈的像面离焦量分别为1.261 mm和-1.563 mm。基本满足了红外光学系统的被动式无热化要求。     

高平均功率热补偿电光开关

慨述了高平均功率激光器电光开关中产生的热光退偏和波前畸变，介绍了采用KTP和DKDP晶体热补偿电光开关的原理和技术。     

大视场、大相对孔径长波红外机械无热化光学系统设计

研究了大视场大相对孔径长波红外机械无热化光学系统的设计, 设计了8～12 μm波段内F数为0.8、温度在-40～60℃范 围内无热化的光学系统。结果表明,该系统结构简单,像质好,在空间频率20 lp/mm处的 光学传递函数值大于0.5。     

中波红外光学系统被动无热化设计及测试

温度变化对红外光学系统的成像质量有很大影响.根据中波红外光学系统工作环境要求,分析了导致光学系统成像质量下降的主要因素.推导出同时消热差和消色差的材料组合公式,采用结构件为铝,光学材料为AMTIR-1和Ge组合消热差,设计了光学被动无热化中波红外光学系统,在-40～60℃温度范围内系统成像质量达到衍射极限,离焦量在一倍焦深以内.为实际考核集成了探测器后中波红外系统的无热效果,建立了无热化光学系统测试平台,对高温箱内的中波红外系统进行测试,采集探测器输出的数字图像,在3×3像素窗口内计算单像素的能量集中度,60℃时的单像素能量集中度下降到20℃的89.3%,测试结果表明:系统具有很好的成像质量和无热效果.     

空间光学系统无热化设计

在空间光学系统无热化设计时,需要考虑机械结构的热性能对系统热稳定性的贡献,满足系统总光焦度和消热差、消色差要求,解出各光学组元的光焦度,再在保持光焦度不变条件下进行像差平衡。本文以成像光谱仪为例,对反射系统进行了热分析,对折射系统介绍了无热化设计的原理和方法,并给出了设计结果。     

机载复杂红外光学系统无热化补偿方法研究

为提高机载红外光学系统的环境适应性,保证红外系统在机载动态环境中能够稳定成像,提出一种无热化加权温度补偿方法,根据每个光学元件和间隔温度变化对系统成像影响程度的不同赋予不同的权重,建立在不均匀变化温度场中光学系统的加权温度补偿模型。利用光学设计软件仿真分析,工作温度在-50～+60℃范围内仿真误差<0.5%。建立了无热化光学系统的测试平台,对无热化加权温度补偿方法仿真分析结果进行实验测试。研究结果表明,加权温度补偿模型实用性强、精度高。在机载环境温度范围内,各项误差能够控制在1.5%,满足机载环境复杂红外光学系统的被动无热化的要求。     

无热技术在光学系统中的应用

围绕环境温度对光学系统性能的影响及其解决方法．分析了温度效应的三个方面的因素：光学元件的折射率、曲率半径和中心厚度以及光学元件之间的空气间隔,并讨论了这三个因素与温度变化之间的关系。提出使用无热设计来消除温度效应对光学系统的影响．并且比较了当前三种无热技术之间的优缺点。最后给出了一个红外光学系统作为例子予以分析,在设计过程中使用了机械主动式无热技术,以补偿温度变化所产生的影响,通过比较使用无热设计前后系统的成像质量．说明了无热设计可以消除光学系统中温度效应的影响,使系统在较大的温度范围内保持较好的成像质量。     

实现光学被动热补偿的非制冷红外双焦光学系统

分析讨论了光学系统热补偿设计的几种方式,并基于衍射光学元件特殊的热差特性,将衍射元件应用于非制冷红外双焦光学系统实现光学被动热补偿。ZEMAX光学设计软件分析结果表明,该系统在规定温度范围内成像良好,温度对双焦光学系统的影响不大。     

实用啁啾光纤光栅色散补偿器的研制

用相位掩模法制备了实用化的啁啾光纤光栅色散补偿器,补偿器的色散补偿量约为900ps/nm,3dB带宽约为0.6nm,峰值反射率约为99.9%,为了检验器件的性能,还在10Gbit/s的传输系统上做了补偿50km光纤的传输实验。     

TL431中基准补偿电路

在TL431双极性工艺的电路中,为了提高该器件输出基准电压的稳定性和精准性,在传统带隙基准电路的基础上,通过采用调节电阻值获得指数曲率、二阶非线性补偿方法和加权电阻修正网络对精度的补偿方法,对基准源进行温度补偿和精准度补偿。通过对电路模拟仿真,计算出调整后的温度系数为24.77 ppm/℃,然后对调整精度基准电路后的芯片进行实际参数测试试验。分析得出在精度为±0.5%的情况下,良品率达到96%。因此得出,该TL431中基准补偿电路能够获得低温度系数和高精度的设计指标。     

初始啁啾补偿光纤色散效应的数值研究

以具有初始啁啾的高斯脉冲在单模光纤中的传输为例,分析、计算了线性初始啁啾对光纤二阶、三阶色散效应的影响,指出了初始啁啾进行色散补偿的适用范围和条件,并对二阶、三阶色散完全补偿光纤链路中40Gbit/s短脉冲传输效果进行了数值计算,结果表明,依据入射功率选择合适的初始啁啾,能使脉冲稳定传输距离大幅提升.     

DWDM光纤通信系统中PMD及补偿的研究

文章分析了密集波分复用(DWDM)光纤通信系统中偏振模色散(PMD)的特点,并讨论了单信道PMD补偿法在DWDM多信道系统PMD补偿中所遇到的困难,提出了基于最坏通道补偿法来补偿DWDM多信道系统中PMD以及多信道PMD监测法,并讨论了这种方案的可行性.     

差分补偿光线漂移的准直方法

在长距离直线度、同轴度测量时,光线漂移是影响激光准直精度的最主要因素.本文提出了一种差分补偿光线漂移的方法.分光器用作位置敏感器件,利用两个四象限探测器分别探测分光器的第一次反射光和通过猫眼逆向反射再经过分光器的第二次反射光,最后利用差分方式消除光束漂移对光线基准的影响.实验结果表明:在8～18 m的距离范围内,漂移误...     

Highly nonlinear and highly birefringent dispersion compensating photonic crystal fiber

This paper presents an optimum design for highly birefringent hybrid photonic crystal fiber (HyPCF) based on a modified structure for broadband compensation covering the S, C, and L-communication bands i.e. wavelength ranging from 1460 to 1625 nm. The finite element method (FEM) with perfectly matched layer (PML) circular boundary is used to investigate the guiding property. It is demonstrated that it is possible to obtain broadband large negative dispersion, and dispersion coefficient varies from −388.72 to −723.1 ps nm⁻¹ km⁻¹ over S, C and L-bands with relative dispersion slope (RDS) matched to that of single mode fiber (SMF) of about 0.0036 nm⁻¹ at 1550 nm. According to simulation, a five-ring dispersion compensating hybrid cladding photonic crystal fiber (DC-HyPCF) is designed that simultaneously offers birefringence of order 3.79 × 10⁻², nonlinear coefficient of 40.1 W⁻¹ km⁻¹ at 1550 nm wavelength. In addition to this, effective area, residual dispersion, and confinement loss of the proposed DC-HyPCF are also reported and discussed.     

新型不带铜底板IGBT功率模块的散热设计

随着16BT芯片功率密度的提高,在中小功率IGBT功率模块中,不带铜底板的IGBT模块已经成为模块封装发展的一个趋势。但是每一种新型结构的功率模块封装都有它的优缺点,新型的不带铜底板的功率模块,它的优点是体积小,重量轻,成本低;缺点是它的散热性能受导热硅脂性能和厚度的影响非常大。本文通过大量仿真及实验数据．详细描述了导热硅脂对不带铜底板模块散热性能的影响,并结合实验数据,介绍了Vincotech公司推出的预涂高性能导热硅脂服务对模块散热的改善效果。     

一种新的高频地波雷达接收系统补偿方案

高频地波雷达一般采用线性调频连续波的信号体制,用去斜率的方法进行解调处理.本文根据这种雷达的接收机工作原理,提出了一种新的接收系统补偿方案,即把系统补偿分为宽带补偿和窄带补偿两部分,分别在时域和频域完成.文中对时域宽带补偿这种新方法在理论上作了严密的论证,并给出了计算机仿真结果.