摘要：为了同时探测中波红外和长波红外两个波段信息,实现两个不同视场快速切换,采用空间多镜头图像拼接全景成像法,设计了四通道制冷型中/长红外双波段双视场全景成像光学系统。该全景系统由周视方向3个互成120°的红外物镜和顶视方向一个红外物镜构成,每一个成像通道光学系统采用二次成像结构。F数为2,工作波段为中波3.5μm^4.8μm、长波7.8μm^9.8μm,双视场两档焦距之比为5,通过轴向移动变倍组可以完成122°/44.49°双视场转换。利用折/衍混合器件及非球面设计技术,采用光学被动式消热差法对光学系统进行了温度补偿。设计结果表明,该双视场光学系统具有100%冷光阑效率和良好的冷反射抑制能力。在-40℃^+60℃范围内,在奈奎斯特频率18lp/mm位置处,中波红外系统MTF值均大于0.5,长波红外系统MTF值均大于0.3。

摘要：以三级像差理论为基础,分析同轴四反光学系统的像差,构建出包含权重分配的初级像差系数和结构约束的混合目标函数,并采用改进的粒子群算法对其求解,获取高像质和特定布局的初始结构。通过离轴处理及引入XY多项式自由曲面优化初始结构,设计出一款焦距为365 mm、工作波段为0.4~0.7μm、8~12μm、F数为2,以及矩形视场为6°×2°的自由曲面离轴四反光学系统。结果表明,该系统能量集中度高,最大网格畸变为2.12%,全视场内可见波段光学传递函数均优于0.5@50 lp/mm,红外波段调制传递函数(MTF)曲线接近衍射极限,成像质量良好,与数字微镜器件(DMD)结合可满足光电跟踪系统的动态目标模拟需求。

摘要：为了增强通信系统中光电探测器件对波长为1550 nm的光的吸收,提出一种包含硅栅、纳米银球和缓冲层的微纳复合结构。借助金属表面等离子激元共振局域场增强效应,以及硅栅的陷光效应和耦合作用,可以提高复合微纳阵列结构对光的吸收。利用时域有限差分法计算仿真光经过填充银纳米球和氧化铝的硅栅复合微结构阵列后的光场分布,分析硅柱阵列占空比、硅柱边长、高度以及填充物等对吸收性能的影响。仿真结果表明,当硅栅等线或等间隔、硅柱边长为800~1000 nm、硅柱间隙内填充纳米银球的直径为间隙宽度的一半且铺满间隙底部并覆盖氧化铝时,复合结构的吸收率随着硅柱阵列周期和柱高的不同能够达到0.2288~0.5753,对波长为1550 nm的近红外光具有显著增强吸收的作用。

摘要：亚波长光栅结构表现出优异的陷波滤光特性,其经典设计是设定亚波长的几何结构参数,求解麦克斯韦方程组,设定优化算法求解出最优解,需要消耗大量的时间和计算资源。提出一种基于深度学习的逆向设计方法,搭建了可以同时实现正向模拟与逆向设计的串联神经网络。基于python语言的Tensorflow库进行网络搭建;优化均匀波导层的高度、亚波长光栅的高度、折射率、周期以及占空比;研究亚波长光栅在0.45~0.7μm的陷波滤光特性。采用严格耦合波分析(RCWA)数值模拟生成23100组数据集,在生成的数据集中随机选择18480组数据作为训练集,4620组作为测试集,并对不同的网络层数,网络节点以及Batch_size进行了研究。结果显示经过1000次的迭代后,当网络的模型结构为5×50×200×500×200×26,Batch_size大小为128时,网络性能最佳。相比独立的网络模型,串联神经网络的正向模拟测试集损失率从0.03363降到了0.0045,逆向设计的测试集损失率从0.70298降到了0.05298,同时解决了由数据的非唯一性导致的网络逆向设计过程中无法收敛的问题。在完成训练的网络中输入任意的光谱曲线,网络平均在1.35 s内给出亚波长光栅的几何结构参数;并与RCWA数值模拟曲线进行相关性分析,曲线相似系数均大于0.6581,属于强相关。另外,设计红、绿、蓝三种颜色的陷波滤光片,其峰值反射率分别可以达到98.91%,99.98%和99.88%,与传统方法相比,该方法可以快速、精确的求解出光栅的几何参数,为亚波长光栅设计提供了新方法。

摘要：针对高精度调频连续波光纤压力传感器对温度和压力交叉敏感的问题.从理论和实验分析该压力传感器的温度特性.并通过优化设计压力传感器的结构,以及采用最小二乘法对温度进行实时补偿。经过理论计算可知,当温度从25℃到65℃变化时.温度对Fabry-Perot(F-P)腔腔长的形变量为1000μm。通过优化设计F-P腔,可以使温度对F-P腔的影响降至50μm。通过实验测试结构优化后的F-P腔腔长的形变量与温度的关系,并采用最小二乘法对温度进行实时补偿。温度补偿后,F-P腔腔长的形变量从50μm降至4.5μm,有效降低对温度敏感。提高调频连续波光纤压力传感测量的可靠性和实用性。

摘要：针对10m×10m大靶面、高精度立靶坐标测量的要求,提出了一种激光阵列式光电立靶坐标测量系统,该立靶采用半导体激光平行光管形成平行光光源,高灵敏度光电二极管及相应信号放大、转换电路组成接收阵列,光源和接收器件相距10m,当飞行弹丸穿越激光形成的光幕时,分别在X和Y方向上挡住了投射在某一个或几个光电二极管上的光线,该光电二极管对应的信号放大、转换电路将二极管产生的微弱电信号放大、整形,最后输出脉冲信号,后续信号编码识别电路将判断出被挡住光线的光电二极管的编号,进而得出弹丸穿越该光幕的X坐标和Y坐标。经实弹试验证明,系统具有测量靶面大,精度高的优点。

摘要：为满足新一代作战直升机在高速飞行下仍保持精确打击能力,对其光电探测系统及光学窗口采用共形布局设计。根据共形光电防撞系统0.4~0.7μm/1.064μm/3.7~4.8μm多波段的使用要求以及直升机飞行马赫数0.3~0.4的条件下,设计了长径比为1、口径100 mm、厚度5 mm,材料为MgF_(2)的椭球面作为共形光电防撞系统光学窗口面型。运用Zernike多项式分析不同波段下光学窗口引入像差与扫描视场之间的变化关系,采用将固定校正系统置于光学窗口后的设计方法,对窗口引入的像差进行校正。最终结果表明,经过两次校正后,可见光波段各Zernike像差系数P-V值小于0.6λ,激光波段小于0.4λ,红外波段小于0.1λ,像差校正效果良好,满足设计要求。

摘要：研究了椭偏测量中多层薄膜拟和模型建立的过程,并对一未知多层光学薄膜进行了椭偏分析,建立了substrate/film1/EMA/film2/srough的物理结构模型。采用椭偏法,在首先确定出基底光学常数的基础上,提出了从单层、双层、三层逐次建模拟和的分析方法。研究结果表明:对于透明或弱吸收光学薄膜,采用柯西公式可以较好表征材料的色散关系。椭偏分析最终得到的未知薄膜基本结构为G(1.52)/2.0312(203.0nm)1.4636(170.1nm)2.0791(170.4nm)/A,膜系设计及分光光度计测量的透射光谱证实了这一结果。对多层膜厚度和光学常数的分析表明,椭偏法仍然是一种行之有效的薄膜光学常数测量方法。

摘要：为了提高双波段光学系统成像性能,结合可见光和中波红外的特点,设计了无光路补偿的折/衍射双波段共光路齐焦光学系统。对系统的4片透镜波段间消色差以及焦距补偿表达式进行了推导,采用4片透镜并引入二元衍射面,通过合理匹配光学系统光焦度,实现了系统共用一组光路,在可见光和中波红外两个波段的焦距一致,提高了双波段观测目标信息的一致性。设计的双波段共口径/共光路成像光学系统的工作波长为0.38~0.76滋m,3~5滋m,系统的焦距为90 mm,视场角为0.5°,F数为3,在-40^+60℃的温度范围内采用光学被动式进行消热差设计。设计结果表明:系统结构简单,体积小,成像质量接近衍射极限。

摘要：针对宽光谱光学系统初始结构构建效率低、设计周期长的问题,提出基于遗传算法的宽光谱光学系统设计方法。推导等焦距、等像面成像条件,建立合理的优化目标函数,以光学结构参数作为遗传变量,利用研究的遗传算法解算出大量优异初始结构,筛选最优结构输入到光学仿真软件中,经过简单优化即可得到满足要求的宽光谱光学系统。以此方法设计了可见光、近红外宽光谱光学系统,系统成像波段为0.4~1.2μm,焦距为40 mm,视场角均为±5°,波段范围内焦距差异小于0.03 mm,且宽光谱范围内成像质量良好。