1 南开大学现代光学研究所,天津 300350
2 天津市微尺度光学信息技术科学重点实验室,天津 300350
3 北京空间机电研究所,北京 100094
针对使用光纤光谱仪探测远距离宽光谱弱信号的应用需求,基于成像光学与非成像光学的混合设计方法,设计了大口径菲涅耳透镜聚光系统。系统由直径为1.1 m的菲涅耳透镜、匀光棒、全反射准直器和中继透镜组组成,接收端为直径为2 mm、数值孔径为0.22的光纤束。大口径菲涅耳透镜具有质轻体小的优点,解决了传统大口径透镜体积大质量大的问题。由匀光棒和全反射准直器组成的非成像光学元件后组可减小由菲涅耳透镜口径增大引起的球差和宽光谱色差,使光信号能量分布更加均匀且出射角度减小;中继透镜组进一步控制光束发散角和光斑尺寸,使光信号在光纤束端面高效率耦合,提高系统的光能利用率。仿真和实验结果均表明,所设计的后组系统能够减小像差影响,有效控制光束发散角度和光斑尺寸,提高光能利用率,满足光纤光谱仪对远距离宽光谱弱信号进行光谱探测的需要。
遥感 光学设计 聚光系统 大口径菲涅耳透镜 非成像光学理论 光能利用率
强激光与粒子束
2020, 32(4): 045002
1 华侨大学信息科学与工程学院福建省光传输与变换重点实验室, 福建 厦门 361021
2 福建泉州世光照明科技有限公司, 福建 泉州 362302
采用逆向优化设计的方法设计发光二极管(LED)路灯透镜,提高LED 路灯道路照明质量和能量利用率。以城市道路照明标准为约束,优化出最大亮度照度比的理想配光曲线。基于得到的理想配光曲线,透镜采用分离变量法设计自由曲面,将光源和目标面进行网格划分,形成能量对映关系。同时对曲面构造误差进行控制,再利用反馈优化法对透镜进行优化,使透镜的配光曲线趋于理想。仿真实验表明:采用逆向优化设计的LED 路灯透镜,能很好地符合道路照明标准,亮度照度比为0.067,同时相对于传统的对称型LED 路灯配光曲线节省20.2% 的能耗,使LED 路灯达到了高照明质量和高能量利用率的目的。
光学设计 路灯透镜 道路照明 逆向优化设计 能量利用率
昆明理工大学 材料科学与工程学院, 昆明 650093
通过分析激光熔覆过程中光束、粉末和熔池间的作用机理,建立了送粉式激光熔覆材料有效利用率的数学模型,在此基础上推导了送粉角度与工艺参数之间的定量关系式,并计算了不同送粉角度下的熔覆材料有效利用率、熔高和横截面积。结果表明,在熔覆工艺参数不变的条件下,理论计算的熔覆材料有效利用率、熔覆层高度和横截面积均随送粉角度的增加而增大,且均高于实验检测值。激光熔覆过程中,由于粉末烧损和机械损失,使熔覆材料有效利用率、熔高和横截面积随送粉角度变化出现最大值,理想送粉角度为60°。
激光熔覆 有效利用率 送粉角度 成形质量 laser cladding utilization efficiency powder injection angle forming quality
1 中国航空工业洛阳电光设备研究所,河南 洛阳 471009
2 陆航北京军代室, 北京 100086
依据小哈德逊经典探测距离估算公式, 从工程应用角度出发提出了一种改进红外探测距离估算方法。该方法在原理论基础上依据目标辐射特性、光学系统设计能力、探测器性能、大气传输等方面进行估算, 同时分析了光学系统能量利用效率、红外探测器电路噪声、目标背景辐射影响对红外探测性能的影响。最后通过仿真分析, 将经典方法距离估算结果与经过改进方法修正后的结果进行比较, 验证了改进后距离估算方法在IRST系统设计评估中的有效性。
红外搜索跟踪系统 探测模型 能量利用效率 电路噪声 Infrared Search and Track System (IRST) detection model energy utilization efficiency circuit noise