空间红外探测设备的地面实验中,需要利用红外场景模拟器在实验室条件下生成模拟空间目标红外特征的红外图像,并通过投影光学系统将红外图像投影到待测设备上。因此,设计了一种可在100~300 K温度范围内工作的投影光学系统。该系统采用同轴卡塞格林结构,工作波段为3.7~5.5 μm,焦距为638 mm,视场为3.4°×3.4°,出瞳直径为102 mm,出瞳距离为660 mm。利用Zenike多项式对镜面的热致形变数据进行了拟合,利用ZEMAX软件对系统的成像质量进行了评价。仿真结果表明,该投影系统在不同温度下的调制传递函数均达到了设计要求,且该投影系统已成功应用于某空间红外探测设备的地面低温实验中。

为了降低超稳光学腔的振动敏感度, 在综合考虑振动所导致的腔镜位移及转动后, 定义了一个新的表征腔体振动敏感度的参量。采用有限元数值分析方法, 用所定义的单一参量优化了一个典型的立式超稳光学腔。优化过程考虑了腔体端面直径、支撑孔位置和深度等关键几何参量。结果表明, 优化后的腔体结构和支撑方式可以明显降低超稳腔对振动的敏感度, 腔体稳定性比优化前提高1.5倍。该优化方法操作性强, 能够有效提升超稳腔仿真和设计的效率。

在高分辨率天文观测和空间测绘过程中,高速流场效应会造成目标光学波前畸变,影响探测器分辨率。从高 速流场造成光学效应对空间观测的影响入手,研究分析了自适应光学技术及其关键器件-光学 变形镜的技术特点,提出了一种基于光波波面调制技术和光程差(OPD)数据的高速流场光学传输 效应模拟方法,并完成了初步验证实验。其中,通过光线追迹法和物理光学方法计算高速流场光 学传输效应而获得的体现目标光束波面畸变程度的光程差(OPD)数据,该数据用于光学变形镜的 控制驱动。这种模拟方法可用于空间对地观测过程中流场环境造成的透射光斑抖动、偏移等 光学波面畸变效应仿真,实现在实验室环境下对光学传感器性能和空间光学探测系统高速流 场效应半实物仿真和高速流场扰动校正能力的测试评估。