1 中国电子科技集团公司第二十七研究所，河南 郑州 450047
2 长春理工大学 光电工程学院，吉林 长春 130022
为了实现激光/红外双模导引头成像系统的小型化，简化光学系统结构，设计了四次反射的双模共光路环形孔径超薄成像系统，研究了该系统的分光路设计原理，给出了遮拦比与视场角的关系，实现了仅有单一光学元件的长波红外7.7~9.5 μm和激光1.064 μm双模导引头成像系统。双模环形孔径系统在长波红外波段的焦距为70 mm、等效F数为1.3、全视场为8°、空间频率为41.7 lp/mm时各视场MTF值均大于0.136。双模环形孔径系统在激光波长的焦距为53.8 mm、等效F数为1、全视场为10°、全视场范围内的光斑分布均匀。在环境温度范围为−40~80 ℃时，长波红外波段各视场MTF值均大于0.13，激光波长的弥散斑形状和能量分布基本不变，实现了光学被动无热化。通过公差分析可知双模环形孔径系统具备可加工性。
光学设计 双模导引头成像系统 环形孔径 非球面 optical design dual-mode seeker imaging system annular aperture aspheric 红外与激光工程
2023, 52(2): 20220442
基于多层衍射光学元件的位相延迟表达式, 提出了单点金刚石车削影响下的多层衍射光学元件衍射效率和带宽积分平均衍射效率的数学模型, 并给出了相应的分析表达式.以基底材料分别是硒化锌和硫化锌构成的多层衍射光学元件在近红外波段(1.4~2.5 m)的应用为例进行分析.结果表明表面粗糙度会导致多层衍射光学元件衍射效率和带宽积分平均衍射效率的明显降低, 从而降低了混合成像光学系统的成像质量.因此, 单点金刚石车削衍射元件时, 要根据使用需求制定合理的表面粗糙度加工误差.
衍射光学 光学系统设计 衍射效率 表面粗糙度 红外系统 微结构加工 Diffractive optics Optical system design Diffraction efficiency Surface roughness Infrared system Microstructure fabrication.
长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
为了解决离轴虚像系统中像散对清晰度的影响问题,提出了一种在全视场范围内消像散的反射面设计思路,并给出了基于微分方程的消像散反射面的设计算法。设计的消像散面型可以有效地校正系统各视场的像散,减小弥散斑尺寸。将消像散面型应用在视场为60°×40°的离轴虚像系统中,各视场弥散斑半径均小于艾里斑半径。将采用消像散反射面的设计结果与相同参数下采用球面和轮胎面时进行对比,可以发现,在采用消像散反射面的设计结果中,弥散斑均方根半径和像散绝对值小于全视场范围内采用球面时的20%,且小于边缘视场内采用轮胎面时的20%。
几何光学 光学设计 消像散反射面 离轴虚像系统 光学学报
2017, 37(10): 1008001
长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
现有扫描式机身共形光学系统均使用了动态校正器，但动态校正器的使用会造成光学系统稳定性差且光机结构复杂。为提高机身共形光学系统在实际应用中的稳定性，简化光机结构，提出了一种基于自由曲面校正器的机身共形光学系统静态校正方法。基于飞机应用，利用该校正方法设计了一个瞬时视场为3°、全扫描视场为30°的机身共形光学系统。设计结果表明：通过在倾斜的共形窗口后面加入两个倾斜的静态自由曲面校正器，可使共形窗口引入的静态像差和动态像差均得到校正，整个共形光学系统在各扫描视场位置的成像质量均接近衍射极限。同时，相比于动态校正器，静态自由曲面校正器的使用提升了该系统的稳定性，简化了系统的光机结构。
光学设计 共形窗口 像差校正 自由曲面 成像系统 光学学报
2015, 35(10): 1022010
