高速InGaAs光电探测器在天基平台中的应用正逐渐广泛, 研究空间辐射环境对高速InGaAs光电探测器性能的影响有着重要意义。采用实时测试法, 研究了不同剂量及不同剂量率的γ辐照对高速InGaAs光电探测器响应度、3dB带宽及暗电流特性的影响, 通过器件性能实时测试分析发现, 器件的暗电流随辐照剂量或剂量率的增加而增大, 而响应度、3dB带宽基本不变。

提出了一种基于扩展光源的自由曲面透镜设计算法, 运用该算法实现了小角度的均匀照明。在扩展光源与接收面之间建立一种能量对应关系, 利用非成像边缘光线法求出自由曲面轮廓曲线的离散数据点, 拟合离散点并生成透镜实体。对不同光源尺寸的透镜进行非序列光线追迹模拟, 讨论了光源的尺寸对于在均光前提下的发光角度的影响, 模拟结果表明, 该算法对扩展光源实现均匀照明有较好的适应性, 光束的发散角控制在其最小角度。

本文提出一种基于虚拟目标面的 LED均匀光强透镜设计方法。该方法通过设置半球状虚拟目标面, 建立芯片与目标面的能量对应关系, 求得均匀光强透镜的外形, 利用光学仿真软件对设置的虚拟目标面半径对光强分布的影响进行讨论, 并结合本文提出的描述均匀光强透镜的整体均匀性的指标.光强平台均匀度和光强平台宽度比, 分析并最终确定合理的虚拟目标面, 得到符合设计指标的均匀光强透镜。仿真分析表明, 当透镜厚度和透镜设计目标角度一定时, 虚拟目标面半径值越大, 计算误差小, 透镜整体光强均匀度高; 当透镜厚度和虚拟目标面半径取恰当值, 透镜设计目标角度越大, 透镜整体光强均匀度越高。运用该方法设计了一款半角为 60°的均匀光强透镜, 其光强平台均匀度为 0.983, 光强平台宽度比为 0.859, 整体光强均匀度高, 符合设计要求。

光纤照明用LED光源耦合装置多采用透镜组,其汇聚光斑小,但透镜组光能损失大。针对LED光源发光特性及聚合物光纤孔径大的特点,提出LED灯珠侧式安装和反射器切割移位优化法,设计一种基于椭圆反射器的光纤照明用LED耦合装置。运用John OFarrell的逼近算法计算出不同偏心率的椭圆反射器结构参数,结合光纤光学参数仿真比较耦合光效,得到一组偏心率和光纤直径匹配的高效耦合装置结构参数,并运用该方法设计了一款光纤直径10 mm、数值孔径0.5的光纤照明用LED耦合装置,其理想耦合光效达93.35%。

提出一种能实现准直光束照明的自由曲面透镜设计算法, 并基于此算法设计一种以单颗LED为光源的准直透镜。通过建立透镜后表面轮廓曲线上的点所满足的方程, 利用迭代方法并结合Matlab编程求出自由曲面轮廓曲线的离散数据点, 将数据点导入SolidWorks中进行曲线拟合并建模, 进而得到透镜的实体模型。在TracePro中对该透镜进行非序列光线追迹, 模拟结果表明: 该光学系统能够实现均匀照明, 并对最终光线可实现准直出射。