空间红外大口径折射式低温镜头设计与验证

针对目标探测类空间红外相机大范围成像、高灵敏度探测、高精度定位等应用需求,文中提出采用像方远心光路和低温光学技术结合的解决方案,设计了物方视场角8°×8°、入瞳口径265 mm、工作温度200 K的像方远心折射式光学系统。镜头最大口径280 mm,采用多级分散的弹性支撑设计,解决大口径低温透镜装框、透镜组件支撑和镜头整体安装各环节的热应力卸载问题。在保证高刚度和低漏热的情况下,使低温下透镜的热应力对镜头能量集中度的影响降低到可接受范围内。镜头完成装调及室温下像质确认后,进行了力学振动试验,并将其制冷到200 K水平测试像质,测试结果表明,镜头能量集中度达到轴上75%,边缘视场72%。     

深低温星上定标黑体源研究

为匹配红外空间载荷低温光学镜头的光学性能,降低背景噪声,实现载荷高精度星上定标,研制了一种基于制冷机主动制冷的深低温星上定标黑体源装置（低温100 K工作）,该星载黑体源装置由面黑体辐射体、低温制冷机主动制冷系统、冷量传输热管及精密测控温系统组成,通过载荷级真空辐射定标实验校验,最终实现红外遥感器对星上定标黑体源宽光谱（2～16μm）、高发射率（0.987）、深低温（100 K）的高精度定标源需求。该深低温星上定标黑体源可用于对极远极冷极弱目标探测的红外载荷星上辐射定标,其高精度、低功耗、通用性的工程化设计方法,为后续相关研究及推广提供技术支撑。     

红外微型多谱段集成滤光片产品质量考核方法

作为空间红外相机上的关键部件,微型集成滤光片得到越来越广泛的应用。由于制作工艺复杂,加上探测器内部工作条件极为苛刻,滤光片在使用中经常出现诸多问题。为了在地面阶段全面暴露滤光片质量缺陷并针对性解决这些问题,减少相机在轨工作风险,文章提出一套适用于空间红外相机的多谱段集成滤光片产品质量考核方法,涵盖产品外观检查、结构尺寸测试、面形检测、光谱性能测试、膜层质量检查,环境试验考核、力学试验考核等方面,旨在滤光片研制过程中能够全面、准确地考核集成滤光片产品质量,减少产品使用中的潜在风险。     

低温镜头能量集中度测试及其误差分析

低温镜头多用于深空低温环境下对暗弱点目标的探测,能量集中度是评价该类镜头性能的重要指标。以采用热卸载设计的某红外低温镜头为实验目标,设计了低温镜头能量集中度测试方案,并对测试误差进行了分析。该方案采用星点靶标成像,利用低温精密调焦技术实现对像点的精确采集,通过高斯曲面拟合计算质心和两次反卷积数据处理,实现了200 K低温下红外镜头的能量集中度测试。分析了测试系统的误差源并标定了各项误差值,通过误差和不确定度分析得到了精确的测试结果。实验结果表明,所述的低温镜头能量集中度测试精度优于7.5%,具有工程应用价值。