运动式太阳模拟器是编码式太阳敏感器在装星阶段用于现场测试的一种重要设备,为敏感器测试提供模拟的太阳光信号和太阳光矢量信号。论述了运动式太阳模拟器的结构组成与工作原理,着重对其LED阵列光源和准直光学系统进行研究与设计。通过功率计算确定了LED数量,依据Sparrow判据分析了LED间距对辐照均匀性的影响,确定了阵列间距。基于边缘光线原理,建立了圆柱面镜的数学模型,设计了准直光学系统,借助LightTools软件进行仿真。实验结果表明:设计的运动式太阳模拟器在工作距离为50 mm处的辐照范围为10 mm×50 mm,最低辐照度为393 W·m ^-2,在-13°、0°、38°三种光线入射角下的辐照不均匀度均优于±7.3%,出射张角为0.78°,满足编码式太阳敏感器装星后现场测试的要求。

星等模拟器是星敏感器的地面标定和关键测试设备。设计了一种准直光学系统用于模拟“无穷远”处的星光, 系统采用4片式透镜分离结构, 满足微弱光需求的同时, 提升了系统的成像质量, 光学系统出瞳外置, 实现了高精度星图的模拟; 基于脉冲宽度调制(PWM)信号调节LED光源作为系统的高精度可变目标光源, 对比度为631∶1, 光源系统实现了单点可控和联合调控的功能; 在暗室条件下对星等进行测试。结果表明在10 μm的星点孔下, 系统实现了0~7等星控制, 各星等的微调范围不小于半个星等, 模拟精度小于0.1(重复实验定点落在±0.4%的要求范围内), 光谱范围覆盖整个可见光。

：基于离轴抛物面镜的准直光学系统因其无色差、材料易得、工作谱段宽、无中心遮挡等优点被广泛应用于传感系统校准、辐射测量、红外目标模拟器等系统中。为了分析设计的准直系统是否满足实际需求，对准直系统输出的辐照度特性进行了理论分析及仿真研究。基于辐照度传输模型给出了准直系统输出面辐照度分布表达式，并给出了准直光束发散角与抛物面焦距、光源口径及离轴角之间等的定量关系。采用光线追迹方法仿真分析了准直系统在不同光源口径情况下的输出面辐照度分布情况，并对输出辐照度均匀性进行了定量分析。文中所提出的分析方法对提高离轴抛物面镜的准直性和输出辐照度均匀性有重要的意义。

针对导弹整体性能测试中目标体红外辐射强度和运动特性的模拟需求,研制了基于卡塞格林式准直光学原理的便携式红外目标模拟器.该目标模拟器采用抛物面型主反射镜与双曲面型次反射镜相结合的卡塞格林准直光管作为光学系统,采用黑体作为辐射源,在可变小孔光阑和旋转台的配合下,实现了对红外目标运动特性和辐射强度的模拟.经检测表明,研制的目标模拟器焦距为414.8 mm,系统出射光平行度小于10″,黑体辐射温度范围大于80℃,可为测试红外导引头的角运动情况和红外辐射强度提供一条有效的技术途径.

详述了适用于3~5μm波段、长入瞳距多目标复合的投影光学系统设计。系统实现了干扰和目标发生器共用一个投影光学系统, 入瞳距大于2000mm。原理上采用目标系统、干扰系统、主投影系统分开设计, 并在主投影系统焦平面上放置中间像面实现目标和干扰的复合。给出了最后的设计结果, 包括点列图、调制传递函数曲线。入瞳距2050mm, 入瞳口径Φ75mm, 视场±2°。

为分析激光测距机发射光学系统透射特性对测距性能的影响，利用光线追迹公式和部分偏振光理论，得出了激光测距机发射光学系统透射率的定量解析式。针对发射光学系统特例，定量分析了其透射率与入射激光束偏振参量和几何光学参量间的关系。结果表明：随着入射角增加，激光束偏振参量对发射光学系统透射特性将产生较明显影响，当激光器发射的激光脉冲是随机的部分偏振光时将引起测距机发射激光脉冲能量的随机变化。

本文针对红外焦平面静态地平仪的探测原理,就该地平仪的探测目标(地球及空间背景)在几何空间、辐射光谱及能量等物理层面的模拟方法进行了详细讨论,并在此基础上提出了设计带有大视场准直光学系统的地球模拟器和精密转台的地面测试方案。

基于广义惠更斯－菲涅尔衍射积分公式，以高斯光束为激光束模型，推导了激光光束通过失调扩束准直光学系统的传输公式，分析了光学元件失调对扩束准直光学系统输出光束传输特性的影响，并在此基础上进行了仿真。实验结果表明，高斯光束通过失调扩束准直光学系统时，出射光束变为偏心高斯光束，光学元件失调程度越大，输出光束越偏离光轴，光束质量越差。在同样的失调下，长焦距光学元件对输出光束影响更大，因此在激光扩束准直光学系统中，调整长焦距光学元件更为重要。

根据具体的探测环境和探测精度,通过理论分析,提出了脉冲式半导体激光器准直光束的单透镜设计方法和柱面透镜的设计方法,并且给出了具体的设计参数.可以获得高斯光束的准直发散角为1.48mrad;高斯光束的腰粗为0.325mm.