斯特林制冷机的电磁兼容性问题是导致红外凝视相机探测性能下降的一个重要原因。对斯特林制冷机的电磁干扰进行研究，在此基础上进行了电磁兼容性设计，减小了电磁辐射干扰，提高了凝视相机的探测性能，对于红外探测器意义重大。通过制冷机改进之后的图像信噪比验证了设计的成功。
斯特林制冷机 红外凝视相机 电磁兼容性 比探测率 信噪比 Stirling cooler IR staring camera EMC Specific detectivity SNR
在某空间光学系统一块反射镜的设计中，虽然采取了很多积极的措施来减小温度变化的影响，但由于能受到太阳直接照射，其空间热环境非常恶劣，因此仍需对其进行热变形分析。为此，对空间光学结构热分析的一般流程进行了讨论。对热变形分析过程中关键的温度场映射问题进行了研究，比较了两种温度场映射的方法。对于所研究的反射镜的热变形问题，选取了通过热传导分析建立温度场的方法进行了分析。分析结果表明，利用热传导建立温度场计算出来的镜面变形PV和RMS值的变化与实验结果是一致的，该方法具有普遍的适用性。
反射镜 有限元分析 热分析 温度变形 Reflecting mirror FEM Thermal analysis Heat distortion
中国科学院上海技术物理研究所， 上海 200083
根据红外系统中的不同杂散辐射源，分析了杂散辐射的内因和外因。列举了从机械面和光学面上抑制红外杂散辐射的具 体措施，提出了选择红外涂层的方法。对一台空间红外仪器设置了里奥光阑，并通过地面试验和在轨测试评价了其抑制红外杂散辐射的有效性。
红外光学 杂散辐射 红外涂层 里奥光阑 infrared optics stray radiation infrared coating Lyot stop
传导发射测试是红外成像系统必须通过的一项电磁兼容性测试。在研制阶段进行实验室内部的诊断性传导测试，将使得红外成像系统更容易满足电磁兼容标准要求，从而缩短了研发周期，提高了系统探测率。而漏电保护是红外成像系统实验室做传导测试所面临的首要问题。分析了红外成像系统实验室中传导测试使用LISN 引起漏电保护的原因，并针对红外成像系统的特点提出了两种新的LISN设计方案，并在仿真中验证了设计的合理性，解决了红外成像系统实验室中做诊断性的传导测量引起的漏电保护问题。
红外成像系统 传导发射 电磁兼容 漏电保护 IR image-forming system LISN LISN conducted emissions EMC leakage protection
中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
在空间大口径离轴光学系统中, 畸变的存在严重影响其定位精度的提高。为提高该系统的定位精度, 对其畸变特性进行了研究。在研究中发现, 大口径离轴反射系统的畸变特性不同于传统的径向畸变模型。因此, 传统的畸变校正方法对于大口径离轴反射系统不再适用。对该离轴系统的畸变校正进行了研究, 提出了一种利用二维拉格朗日插值法对离轴系统畸变进行校正的方法。在系统设计阶段, 利用计算机仿真的方法, 对该校正方法进行了研究, 分析和讨论了校正结果。仿真结果表明, 该方法的校正精度能满足实际要求。这种方法在对大口径离轴系统的畸变校正中具有普遍的实用性。
成像系统 畸变校正 二维拉格朗日插值 离轴系统
根据某空间光学系统的SiC 反射镜的设计指标要求,对比分析了各种轻量化结构(包括三角形、正方形、六边形和各种扇形轻量化结构)的力学(自重变形)、热学性能(温度应力变形)。综合比较这些轻量化结构的轻量化率、比刚度和热稳定性能,最终确定采用一种扇形轻量化结构。在轻量化率达到75%的情况下,镜体的自重变形和热变形均满足要求:采用Zernike 多项式拟合去除刚体位移后得出,在周边支撑情况下镜面由于自重引起的表面畸变量的RMS 值为0.010 1 μm,约为λ/60(λ=0.632 8 μm)。
轻型反射镜 碳化硅 Zernike 多项式 面形刚体位移 light-weighted mirror SiC Zernike polynomial rigid displacement
中国科学院 上海技术物理研究所, 上海 200083
详细讨论了三反射式光学系统的设计方法,从初级像差理论出发推导出了三反射式系统初始结构的计算公式,并且得出了系统结构形式与其基本结构参数和焦距之间的关系。通过设计实例讨论了不同的三反射式光学系统的特点及其应用。设计了大视场、小F数且实现衍射极限成像的Cook-TMA光学系统和有利于杂散光抑制、小F数且实现衍射极限成像的Rug -TMA光学系统。
光学设计 同轴三反射 离轴三反射 激光与光电子学进展
2008, 45(12): 59
1 中国科学院上海技术物理研究所,上海,200083
2 中国科学院研究生院,北京,100039
风云二号辐射计的可见光通道图像受到由折镜进入的一级漏射杂散光的影响,仅仅依靠光机设计已经无法完全消除.为改善图像质量提出采用图像处理方法消除杂散光.在光机建模的基础上,确定出辐射计不同工作状态的直射漏光区域分布,并变换到图像坐标系.通过理论计算确定了单像元信杂比,作为漏光模板能量系数的依据.以卷积的方法来模拟一级杂散光的叠加过程,据此原理处理了正午时刻的卫星图像.结果表明,图像主观视觉效果明显改善,检查处理前后的对比度、熵值和MTF,发现此消杂过程在改善图像质量的同时不会对有用信号产生副作用.
杂散光 消除 模板 卷积
1 哈尔滨工业大学,空间光学工程研究中心,黑龙江,哈尔滨,150001
2 北京跟踪与通信技术研究所,北京,100094
3 中国科学院上海技术物理研究所,上海,200083
波段选择是导弹助推段天基红外探测系统设计首先需要解决的问题.无论是中心波长的确定,还是波段宽度的设定,都应有合理的依据.本文提出了导弹助推段天基探测的像面照度模型,并根据模型得到导弹助推段天基红外探测系统的目标与背景信杂比作为目标函数,利用信杂比的最大化作为波段宽度选择的依据,进行探测波段的选择.分析结果表明,以H2O,CO2吸收带2.7μm和4.3μm为作为红外探测系统的中心波长有其固有的合理性,不同的波段宽度选择将使信杂比产生显著变化.本文所建立的像面照度模型对遥感器设计和性能估计亦有重要意义.
吸收带 红外探测 像面照度
1 深圳大学电子科学与技术学院,广东,深圳,518060
2 中国科学院上海技术物理研究所,上海,200083
红外光学系统用于探测目标自身辐射,可昼夜工作.随着空间技术的飞速发展,对空间分辨力以及对观测目标覆盖面积的要求越来越高,大口径大视场的空间红外光学系统在空间对地以及对其它星球遥感观测中广泛应用.介绍了大口径大视场空间红外光学系统的几种结构形式及其优缺点和发展趋势.
红外光学系统 空间光学 大口径 大视场 分辨力
