摘要：在确保固态面阵激光雷达安全性的前提下,为了提高光学系统的像面能量均匀度以及增加光学系统所接收到的能量,保证在探测过程中的低信噪比以及对目标的可探测性,本文通过对发射激光能量和接收能量进行建模,给出了光学参数,研究了影响接收光学系统像面照度的因素。指出大视场大相对孔径高照度均匀性光学系统的设计要素,并通过ZEMAX优化分析给出了具体的实施过程。最终设计了λ=905(±5)nm,焦距为15 mm,相对孔径为1/1.4,视场角为2ω=76°的激光雷达接收镜头,系统总长小于77 mm,在空间频率为20 lp/mm处MTF值大于0.5,在0.85视场内的相对畸变小于8%,像面照度不均匀性小于7.2%。满足激光雷达的探测要求。

摘要：针对战斗部常规生产检验,提出了采用多个光幕靶、数据采集仪和位置标识器进行测速的方法。光幕靶探测破片穿过的时刻,数据采集仪记录波形并提取破片穿过光幕靶的时间,位置标识器可以识别破片飞行的方向角度,从而计算破片实际飞行的靶距。介绍了测速系统的组成,光幕靶设计以及测速系统的冲击与破片杀伤防护措施。采用战斗部静爆试验验证了所提方法,结果表明所提方法准确有效。给出了破片穿过光幕的瞬态波形。

摘要：针对光电立靶光幕阵列结构参数标定误差较大的问题,提出一种光幕阵列结构参数反演优化的方法。以测量坐标与纸板靶坐标差值的平方根构建目标函数,借助正交试验在允许误差范围内产生多组不同参数量值的组合,设计了光幕阵列结构参数优化方法。以双N形天幕靶为例,在Matlab中进行仿真,优化后的光幕阵列结构参数更接近给定真值,且结构参数的优化程度与标定的初始值和误差范围相关。用实弹射击试验对设计的方法进行验证,结果表明,优化后的弹丸飞行参数测量结果更接近实际真值,设计的方法有效可行。该优化方法为提高光电立靶测量设备的测量精度提供了一种新思路。

摘要：为提高激光搜跟器对地目标的搜索范围和成像分辨率,提出了一种机载平台下的共孔径激光搜跟器扫搜和跟踪目标的方法,并进行了光学系统的设计。激光搜跟器采用捷联的方式固定于飞行器上,提高了其稳定性;激光的出射和回波的接收,采用共孔径的R-C式反射望远系统实现,缩小了其整体尺寸,并提高了成像分辨率;扫描搜索目标采用双光楔组件实现,并提高了搜索频率和扩大了搜索视场;给出了双光楔旋转角和出射光偏转角之间的关系。设计结果表明,当系统通光孔径为φ300 mm,焦距为2100 mm时,总体尺寸为685 mm,可扫描搜索视场为±5°,成像视场为±0.08°,成像点弥散斑最大为2.417μm,系统MTF值在50 lp/mm时大于0.4,满足成像要求;当目标距离为3 km时,可搜索范围达到526 m,可实现对4 m大小目标的成像,成像分辨率为2″。

摘要：为满足光电成像装备多元、广域、远距离探测的需求,提出了双波段复合孔径光学系统的概念。采用主副孔径配合探测搜索的方式,其中主孔径用于远距离探测,副孔径用于大视场搜索,并分析主副孔径与中继系统拼接函数以推导复合孔径共焦面方程,从而保证不同波段图像采集的同步性和一致性。设计的红外双波段复合孔径光学系统成像波段为3.7~4.8μm和7.7~9.5μm,复合孔径系统由5个子眼(1个主子眼和4个副子眼)构成,主孔径焦距为200 mm、视场角均为±6°,副孔径焦距为50 mm、视场角均为±12°,主副孔径光轴夹角为6°,合并后的总视场为24°。相对于均一型复合孔径系统而言,该系统兼具了远距离探测与大视场搜索功能,主副孔径系统与中继接收系统成像质量良好,在−40~60℃温度范围内无热差影响。

摘要：为解决仿生复眼系统目前普遍存在的空间利用率较低、子眼孔径较小问题,本文提出一种六边形环带排布的大孔径复眼系统设计方法,通过引入填充因子理论,以传统曲面圆周式排布为对照组,论证了六边形环带排布模型可有效提高大孔径复眼系统的空间利用率。针对单波段复眼系统获取目标信息量有限的问题,设计采用红外双波段共光路的成像结构形式,辅以红外双色探测器接收,增强了复眼系统获取目标信息的多维度能力,同时建立了六边形环带排布方式的子孔径定位数学模型。仿生复眼系统共由91个子孔径组成,子孔径入瞳为16 mm,焦距为48 mm,视场角为9°,子孔径合成总视场为96°×85°,中继转像系统焦距为6.14 mm,子眼系统和中继转像系统在-40℃~+60℃温度变化范围内无热差影响,探测器冷反射效应可忽略。对复眼系统进行组合,仿真结果表明:各个光学子通道均方根(RMS)半径均小于艾里斑,光学畸变值均小于0.1%,边缘子通道红外中波/长波波段调制传递函数(MTF)在17 lp/mm处均达到0.5以上。该系统结构紧凑、探测能力强,可用于复杂环境中多目标的探测与识别。

摘要：为了降低高精密使用场合下多层介质高反射薄膜的表面散射,首先从多层介质薄膜双向反射分布函数(BRDF)出发,理论分析了双向反射分布函数与薄膜界面电场强度的关系。在入射光为正入射且中心波长632.8nm处的反射率大于99%的要求下,采用SiO_(2)、Ta_(2)O_(5)两种材料设计了膜系G/(HL)8/A和膜系G/(HL)8 H/A,并分析了两种膜系界面的电场强度分布。然后以膜系G/(HL)8 H/A界面的电场分布为基础对场强进一步优化,得到了膜系G/(HL)60.4L1.6H1.5L0.5H/A。理论计算了正入射条件下三种膜系的双向反射分布函数,发现当散射角为-45°~45°时,膜系G/(HL)6 H0.4L1.6H1.5L0.5H/A表面的BRDF小于膜系G/(HL)8/A和膜系G/(HL)8 H/A。同时计算了三种膜系表面的总散射损耗(S),与膜系G/(HL)8/A和膜系G/(HL)8 H/A相比,优化膜系G/(HL)6 H0.4L1.6H1.5L0.5H/A的S降低了91.44%、37.98%。实验验证了利用膜层界面电场强度调控薄膜表面散射的有效性。

摘要：针对离轴抛物面镜离子束修形过程中存在的热效应累积和迭代加工效率问题,提出了将总去除量按一定比例划分的分批次加工与变束径加工相结合的方法,并采用该方法进行工艺实验探索。对口径为110 mm、曲率半径为1732.7 mm、初始面形峰谷值(PV)为0.525λ(λ=632.8 nm),均方根(RMS)值为0.025λ的球面镜进行分批次变束径离子束抛光实验,最终加工得到顶点曲率半径为1728 mm、离轴量为85 mm、PV为0.36λ、RMS值0.029λ的离轴抛物面镜。对实验过程及结果进行分析,证明分批次加工方法有效消除了离子束加工过程中的热效应,通过变束径局部精修加工的方法可以减少迭代加工次数,提升加工效率。

摘要：基于偏振相干统一理论,研究光场相干性对正弦振幅光栅偏振成像系统的影响。建立空间域和频谱域数学模型,利用MATLAB软件对其进行模拟仿真。仿真结果显示,光栅归一化固有频率为0.8时,随着光源相干性更接近于完全相干光,成像系统频谱域一次谐波分量消失,仅剩直流分量。设计并搭建实验平台,利用50 line/mm的正弦振幅光栅进行实验研究,实验结果表明,当光栅归一化固有频率一定时,随着光源相干性增强,成像系统频谱域一次谐波分量消失,只有直流分量,实验结果与理论结果相吻合。

摘要：为解决聚焦系统因离焦产生的问题，设计了一种薄膜损伤阈值测试的变焦光学系统，通过变焦改变最佳聚焦斑点的尺寸和能量密度的分布，解决了薄膜损伤阈值（LIDT）测试中通过离焦方式的聚焦透镜因激光器能量过高而产生的气爆和“内雕”现象。实验结果表明：所设计的聚焦光学系统，最佳聚焦光斑尺寸可通过变焦调节，随着间距由18.152 mm到6.851 mm，有效聚焦光斑直径由100μm到700μm；光束形态满足高斯分布，激光能量分布符合使用要求，验证了该聚焦光学系统的合理性和有效性，该系统用变焦方式改变焦斑尺寸和能量分布，使最佳聚焦光斑作用于膜系表面，防止在元件内部形成激光损伤，减小薄膜阈值损伤的误判概率，提高了激光损伤阈值测试的准确性，为激光薄膜器件的测试提供了技术支撑。