作者单位
摘要
北京空间机电研究所,北京 100190
采用滤光片进行带通滤光是航天遥感相机实现多谱段成像的主要手段。滤光片一般使用平板玻璃作为基体,在平板玻璃两个通光表面镀带通的光学膜层,实现滤光的作用。所以对于滤光片而言,可以使用平面波透射波前评价其成像性能。干涉仪使用的测量光为单波长,无法实现全谱段覆盖。随着滤光片使用谱段数量的不断增加,干涉仪激光波长将不在滤光片的带通范围内,导致无法对其透射波前进行测试。为了解决滤光片带通谱段不包含干涉仪使用波长下的透射波前评价难题,提出了一种解决方案,使用单谱段干涉仪,结合滤光片镀膜前的前、后表面面形和透射波前、镀膜后的前后表面面形数据,研发了一种平面波透射波前的计算算法,得到仿真的镀膜后滤光片的透射波前数据,并以此来评价滤光片的成像性能。给出了透射波前仿真算法的详细理论推导。试验数据表明,在使用632.8 nm干涉仪波长下,滤光片镀膜后透射波前RMS的仿真精度小于0.004λ。该方法能够扩展应用在红外滤光片的测试中,实验使用3.39 μm的干涉仪测试,得到仿真误差约为0.002λ,均能实现较高精度。且在满足测试精度的前提下,有效降低了测试成本。
透射波前 滤光片 平面波 光学测试 transmitted wavefront filter testing plane wave optical testing 
红外与激光工程
2021, 50(9): 20200528
作者单位
摘要
北京空间机电研究所,北京 100094
针对某Φ1550 mm口径高轻量化反射镜在轨面形误差RMS优于1/50λλ=632.8 nm)的高精度要求,为模拟在轨失重状态,降低反射镜光轴水平状态面形检测时重力的影响,对反射镜进行了多点主动支撑式重力卸载参数优化。首先,在反射镜分区的基础上,提出了卸载力大小、支撑点数量及轴向初始位置的确定原则;随后,建立反射镜的有限元模型,以重力与卸载力共同作用下主镜面形RMS优于0.002λ为目标,以卸载力轴向位置为参数进行仿真优化,通过对参数的影响规律分析总结出快速优化要点,实现优化过程的简化;最终使重力引起的面形误差RMS值减小至0.00145λ。将优化后参数应用于反射镜光轴水平状态的面形检测中,测得绕轴0°、120°、240°时面形RMS分别为0.0157λ、0.0161λ及0.0159λ,且面形分布较为一致,说明经卸载后重力对面形的影响被有效消除。所提出的重力卸载优化方法灵活高效,为实现大口径反射镜的高精度光学加工及在轨使用提供保障。
空间反射镜 大口径 重力卸载 面形优化 space mirror large aperture gravity unload surface figure optimization 
红外与激光工程
2021, 50(1): 20200103
作者单位
摘要
北京空间机电研究所, 北京 100094
为提高长焦红外光学系统焦距测量的准确性, 提出一种将干涉测量、光电自准和激光跟踪技术相结合的焦距测量方法。基于光学系统波前干涉测量光路, 利用波前的power值对球面反射镜位置非常敏感的特性, 结合激光跟踪仪的空间几何量精密测量和光电自准直仪的精密测角功能, 实现长焦红外光学系统焦距的高精度测量。实验中对一理论焦距为1 520 mm的航空长焦红外光学系统进行测试, 并结合测试设备的测量精度进行误差分析, 5次测量的标准偏差为0.930 mm, 测量误差小于0.2%, 满足测试技术要求。结果表明这种方法用于长焦红外光学系统焦距的测量是合理可行的。
焦距测量 高精度 干涉测量 激光跟踪 光电自准 focal length measurement high precision interferometry laser tracking technique photoelectric auto-collimation 
应用光学
2017, 38(6): 995
作者单位
摘要
北京空间机电研究所, 北京100190
星上定标系统是卫星遥感器的重要组成部分, 用于实现仪器的星上辐射定标等功能。介绍了安装在某一时间调制型傅里叶变换光谱仪上的星上定标系统, 该星上定标系统采用漫反射板太阳辐射定标方法进行仪器在轨全口径、全光路、全视场的星上辐射定标。定标漫反射板在光谱仪光路最前端反射太阳光, 通过已知的大气外太阳照度和漫反射板的双向反射分布函数BRDF确立辐亮度标准。定标漫反射板的BRDF需要在实验室进行精确测量。介绍了在光谱仪整机状态下使用太阳模拟器和标准漫反射板进行定标漫反射板实验室系统级BRDF测量的方法, 对使用定标漫反射板系统级BRDF进行星上辐射定标时的绝对辐射定标精度进行了分析, 绝对辐射定标精度能够满足≤5%的指标要求。
漫反射板 星上定标系统 辐射定标 diffuser BRDF BRDF on-board calibration unit radiometric calibration 
红外与激光工程
2017, 46(1): 0117004
作者单位
摘要
北京空间机电研究所,北京 100190
在现代的空间光学遥感器中, 越来越多地使用二次非球面光学元件代替以往的球面光学元件, 消除球面镜不能消除的像差。二次非球面的几何参数包括其顶点曲率半径和非球面系数, 它们对相机的性能有着重要的影响。三座标仪的使用使得二次非球面几何参数的测量变得方便快捷。在三坐标测量数据基础上, 给出了一种新型的二次非球面几何参数计算方法, 通过采集座标点、寻找旋转轴、计算法线像差等步骤求解出顶点曲率半径和非球面系数。通过仿真分析和实验验证, 顶点曲率半径的计算精度可达0.01%, 非球面系数的精度可达0.0002。
光学测试 几何参数 非球面系数 顶点曲率半径 二次曲面 optical test geometric parameters aspheric coefficient vertex radius conic surface 
应用光学
2015, 36(6): 900
作者单位
摘要
北京空间机电研究所, 北京 100094
相机焦面定位精度决定了相机的成像质量,对其测试方法须作专门研究。介绍了一种基于图像频谱的定焦测试方法,最少仅利用同一目标的两个离焦图像,即可推算出相机成像面的离焦量。算法基于相机对任意目标所拍摄的离焦图像,并且在相机镜头装调质量达到设计要求的情况下,对成像目标无要求。利用两幅图像的相似性,通过数值分析的手段,避免了对图像频谱的直接分解,具有所得结果有可靠、稳定、精度高、易操作的特点。
图像处理 调焦分析 离焦深度法 频谱 衍射极限 
光学学报
2015, 35(7): 0710002
作者单位
摘要
北京空间机电研究所, 北京 100090
阐述了一种新型的末组补偿变焦镜头的设计方法。以最小偏折角为目标函数优化薄透镜系统,推导了便于编程的像差系数的矩阵形式,构建了基于点列弥散圆的目标函数对各薄透镜P,W参数进行优化,编写宏语言实现了薄透镜的实例化,最终得到变焦镜头的初始结构。充分结合了传统PW法获得有潜力初始结构的能力和现代优化算法强大高效的优点。依据给出的方法,得到了一个焦距为5~50 mm,F数为1.6,且具有优良成像质量的10倍末组补偿连续变焦镜头,证明了所述方法的优越性和实用性。
光学设计 变焦镜头 优化 
激光与光电子学进展
2013, 50(12): 122201
作者单位
摘要
北京空间机电研究所,北京 100190
星敏感器主要针对空间弱小运动目标成像,背景杂散光严重影响星像点获取的准确性。因此,遮光罩设计是星敏感器的关键技术之一。给出了星敏感器遮光罩设计的基本原则,并推导了两节型遮光罩最优长度设计的公式,简要分析了遮光罩长度、张口直径和张角的关系,并结合某星敏感器进行了仿真验证。结果表明,与桶形结构相比,新的设计结构紧凑,对视场外强光的抑制能力大大增强,能实现观测六等星的目标。
遥感器 遮光罩 优化设计 星敏感器 
中国激光
2010, 37(4): 987

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