分析了不同F数下的冷屏高度与焦平面响应率非均匀性的关系，在冷屏高度增加的不同阶段，不同F数的冷屏通光孔径带来的杂散辐射影响不同，焦平面均匀性出现增加、减小或不变等情况，在保证焦平面最大响应梯度不超过25%以及冷屏最大温差不超过5 K的情况下，通过曲线确定冷屏高度。同时基于点源透过率（PST）的仿真结果，对4种外观结构的冷屏分别在F1.2~F5.5下的杂散光抑制效果进行分析，进一步得到每种冷屏结构在不同F数下的适用情况。提出3种冷屏排气孔结构优化方案，优化后的排气孔结构焦平面接收的探测器内部热辐射功率较优化前减小了约87%。
探测器 冷屏 点源透过率 杂散光抑制 内部热辐射
1 成都理工大学 工程技术学院，四川 乐山 614007
2 光电信息控制和安全技术重点实验室，天津 300308
3 核工业西南物理研究院，成都 610225
为研究红外探测系统受激光辐照后的热效应与二次热辐射对探测器成像的影响，使用Ansys软件对红外探测器进行热辐射仿真和有限元结构仿真；采用黑体辐射定律和DO辐射计算模型模拟计算探测器内光学系统在不同激光辐照度下的温度随时间变化情况以及探测器内部温升对靶面成像的二次热辐射干扰情况；采用热弹性力学模型仿真计算探测器内部的热应力和热变形情况。结果表明：探测器受到1.06 μm激光照射，矫正镜激光辐照度在50 W/cm2时，靶面受到二次热辐照度在0.6 s时达到100 μW/cm2的量级，使红外探测器达到饱和；探测器受激光辐照后系统最高温度出现在矫正镜中心处，拟合得到系统最高温度与受照时间函数关系，可预测探测器升温结构破坏；最大热变形出现在矫正镜背面中心处，由外向内形成不等附加光程差，干扰探测器的成像效果；最大热应力出现在矫正镜前面中心处，得到最大热应力与激光辐照度间的线性关系曲线，为矫正镜热应力破坏提供预测参数。
红外探测 成像质量 DO辐射模型 热弹性力学模型 二次热辐射 infrared detection image quality DO radiation model thermoelastic model secondary heat radiation 强激光与粒子束
2023, 35(2): 021003
1 长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
2 长春理工大学空间光电技术研究所，吉林 长春 130022
3 鹏城实验室，广东 深圳 518000
导引头在3 Ma（1 Ma≈340.3 m/s）超音速飞行状态下，受到气动加热的光学窗口温度急剧上升，产生大量红外热辐射，干扰探测器的成像质量。为研究气动热辐射对导引头红外成像的影响：采用ANSYS软件对导引头进行三维建模、有限元网格划分及温度场仿真；采用普朗克黑体辐射公式与TracePro软件计算仿真得到的目标源与光学窗口在不同温度下产生的辐照度，建立信噪比模型，分析光学窗口温度及目标相对距离对导引头红外成像质量的影响。实验结果表明，导引头在2、11、20 km海拔高速飞行10 s后，红外成像系统信噪比分别下降了91.8%、50.1%、20.7%，信噪比的下降会严重影响红外系统成像质量，必须使用制冷措施冷却光学窗口以降低干扰。研究结果可为导引头的光学窗口及光学探测系统的设计提供数据参考，为克服气动热辐射干扰的相关研究提供理论依据。
大气光学 气动光学 热辐射 成像质量 光学窗口 激光与光电子学进展
2023, 60(2): 0201001
1 合肥师范学院物理与材料工程学院, 安徽 合肥 230601
2 国网黄山供电公司, 安徽 黄山 245000
3 安徽省光电感测工程技术研究中心, 安徽 合肥 230601
根据比尔定律,物体向周围空间的热辐射量分布与辐射方向成余弦关系。 由于被测目标与探测器的相对位置关系,导致探测器接收到的红外辐射量存在差异,对红外辐射测温带来误差。为解决这个问题,计算目标空间位置 与探测器角系数之间的定量关系;建立红外辐射量的理论修正模型,通过建立的修正模型对目标辐射到探测器的辐射量进行定量补偿; 利用红外像探测器对均匀光源辐射量进行采集实验来验证上述方法。实验结果表明,随着探测器与均匀光源相对角度的增加,探测器 在不同θ角下对均匀光源进行测量的灰度值明显降低。对探测器测量值进行补偿后,相对误差小于4%。此方法提高了红外辐射 测温的精度,提高了测试技术的稳定性,对红外辐射测温的误差修正具有一定的指导价值。
光电子学 角系数 比尔定律 热辐射 最小二乘法 optoelectronics angle coefficient Beer’s principle heat radiation the least square method
哈尔滨工业大学 空间光学工程研究中心, 黑龙江 哈尔滨 150001
高温整流罩产生强烈的红外辐射, 在探测器接收面上形成背景噪声, 严重影响成像质量。为了评估气动热环境下高速飞行器共形整流罩热辐射对探测器性能的影响, 建立了气动热环境下整流罩热流固耦合计算模型、整流罩热辐射发射以及传输模型, 计算了整流罩非均匀温度场、形变场、应力以及应变场, 仿真得到了共形整流罩热辐射对高速飞行器光学系统成像质量的影响。研究结果表明: 随着时间的不断增长, 探测器接收面的最大辐照度也逐渐增大。在第10 s时, 0°攻角下共形整流罩热干扰辐照度最小值为0.094 W/m2, 最大值为0.108 W/m2。和相同工况下的共形整流罩相比, 球形整流罩10 s时的最大辐照度分别是椭球面和抛物面形整流罩最大辐照度的近12倍和7倍, 即共形整流罩产生的干扰对探测系统的影响较小, 不会对探测器的探测性能产生致命性的影响。
气动光学 共形整流罩 热辐射 辐照度 aero-optics conformal dome heat radiation irradiance
1 长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
2 凯里学院物理与电子工程学院, 贵州 凯里 556000
为了降低紫外固化系统光源的热辐射，根据光学薄膜理论，以HfO2、AlF3和Cr作为镀膜材料，采用反射与吸收相结合的结构，设计了紫外高反射、可见/近红外高吸收的滤光膜。通过在基底和膜系之间增镀Al膜作为过渡层，提高了薄膜的牢固性。通过优化工艺参数，研制了220～400 nm波段平均反射率为90.6%、420～2000 nm波段平均吸收率为92.4%的滤光膜。
薄膜 紫外固化系统 热辐射 过渡层 滤光膜
1 西南科技大学 材料科学与工程学院，四川 绵阳 621010
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心 等离子体物理重点实验室，四川 绵阳 621999
3 西南科技大学-中国工程物理研究院 激光聚变研究中心极端条件物质特性联合实验室，四川 绵阳 621010
太赫兹宽谱源是指能够产生较宽频谱覆盖范围的太赫兹辐射源，近年来其相关研究受到越来越多的关注。太赫兹宽谱具有能量低，穿透性强和频谱覆盖范围宽等优点，在生物和医学成像、安全检查、化学成分分析等领域具有很大的潜在应用价值，因此研究太赫兹宽谱源对于推动上述领域的进步具有重要的科学意义。本文基于光学辐射源、电子学辐射源、热辐射源这3种太赫兹宽谱源，从产生机理、研究进展以及未来发展趋势对这3种方法进行分析和总结，对比了各自的优、缺点和应用范围。
太赫兹 光学 电子学 热辐射 terahertz optical electronics heat radiation 太赫兹科学与电子信息学报
2016, 14(5): 661
利用红外测温仪、光学测温仪、热电偶测温仪(铂铑-铂)对微波电真空器件用浸渍阴极表面、覆膜阴极表面、阴极侧面(钼筒)进行了温度对比测试研究。结果表明: 采用红外测温仪和光学测温仪测试浸渍阴极表面的温度与采用热电偶测温仪测试的温度相差不大, 而覆膜阴极却相差约50 ℃; 采用红外测温仪和光学测温仪测试阴极侧面(钼筒)的温度相差不大, 都低于热电偶测温仪测试的温度约60 ℃, 这说明红外和光学测试温度值低于阴极的实际温度(热电偶测量值)。由于在阴极表面出现了物理、化学变化, 红外测温仪和光学测温仪测试的阴极表面温度值在1150 ℃左右加热100 min内增加约30 ℃。分析认为这些差异主要是因为覆膜阴极的表面与浸渍阴极的表面及阴极侧面(钼筒)的发射系数不同造成的, 当然测试结果也会随着这些因素的变化而有一定的变化。
微波真空电子器件 热阴极 温度 热辐射 microwave vacuum devices thermal cathode temperature heat radiation 强激光与粒子束
2016, 28(7): 073003
华中光电技术研究所—武汉光电国家实验室, 湖北 武汉 430223
对激光二极管阵列（Laser Diode Array，LDA）泵浦固体激光器热设计进行了研究。通过采用计算热阻的方法，根据LDA的发热功率选择热电制冷器（Thermaol Electronic Conrtoller，TEC）和相应的散热器，采用强迫风冷的方式对重复频率为25 Hz，输出单脉冲能量为80 mJ的LDA泵浦固体激光器进行了精确的温度控制。试验结果表明，在-40 ℃～55 ℃环境温度范围内，激光器性能稳定，满足技术指标要求。
激光二极管阵列 泵浦激光器 散热 热阻 热设计 diode array pumped laser heat radiation thermal resistance thermal design
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所 中国科学院大气成分与光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学院大学, 北京 100039
3 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230031
介绍了双通道恒温风洞检测系统的设计和性能。该系统的双通道恒温风洞有温度、风速稳定,可控温差可调 等优点,通过实验检验了风洞的性能,风洞内部定点温度脉动标准差(最大处0.025℃)比室内 脉动(0.059℃)小,风洞内横向温度场不完全一致,有一定的温度分布,冷热风洞标准差分别 为0.044℃、0.103℃。双通道恒温风洞检测系统主要是用于对QHTP-2温度脉动仪进行各 种实验操作的平台,通过风洞系统实验验证了热源照射对温度脉动仪的测量会产生辐射增温的 影响,在实验条件下的增温大小为0.365℃。
大气光学 恒温风洞 温度脉动仪 热辐射 atmospheric optics constant temperature wind tunnel micro-thermal meter heat radiation
