1 长春理工大学 光电工程学院 光电工程国家级实验教学示范中心， 长春 130012
2 长春理工大学 光电工程学院 光电测控与光信息传输技术教育部重点实验室， 长春 130012
3 四川大学 机械工程学院， 成都 610000
设计了一款可用于白光瞄准镜多参数检测的离轴反射式平行光管。针对在使用工况中，低频振动环境对主镜面形误差影响过大的问题，提出一种主镜背部柔性支撑方案，并对主镜柔性支撑的重要结构参数进行了优化。同时对RTV胶的特性进行分析，计算出环形RTV胶的有效属性和等效模量倍率。仿真结果表明，主镜组件在1-g重力作用下，面形误差RMS值和PV值分别为0.79nm、3.66nm，能满足系统指标对于平行光管面形的要求。平行光管整体的一阶模态频率为496.38Hz，具有良好的抗低频振动的能力，在热力耦合作用下，主镜面形误差均满足RMS值≤λ/30，PV值≤λ/10的设计要求，1000N力作用下的最大应力小于材料的屈服极限。主镜采用柔性支撑的离轴反射式平行光管的动态性能与面形精度能满足设计要求。
平行光管 柔性支撑 环形胶 面形精度 collimator flexible support ring bonds surface precision
1 山东大学 激光与红外系统集成技术教育部重点实验室，山东 青岛 266237
2 山东大学 信息科学与工程学院，山东 青岛 266237
3 华东电子测量仪器研究所，山东 青岛 266555
为了满足光电探测设备对不同温度环境下多波段的目标模拟需求，设计了一种便携式红外目标模拟器，选用可切换的黑体光源来进行照明，实现3~5 μm和8~14 μm的中波红外和长波红外的辐射特性。作为准直系统的平行光管口径为110 mm，考虑到中心遮挡问题，采用离轴反射式光学结构。在装调时利用该结构对300 mm口径的参考平面镜进行测量，测试结果PV值为0.356λ（λ=632.8 nm），RMS值为0.047λ。采用MSC. Patran进行建模，利用有限元分析方法完成了系统的光机热分析，在−10~50 ℃工作环境下，由温度变化引起的主次镜面形变化为纳米级别，对中红外波段可实现实时稳定成像，为光电探测设备提供宽波段的多种直接模拟目标。
光学工程 目标模拟器 光学设计 平行光管 optical engineering target simulator optical design collimator 红外与激光工程
2023, 52(3): 20220554
红外与激光工程
2023, 52(2): 20220397
长春电子科技学院 电子工程学院, 长春 130022
直线运动动态目标发生器用于检测与标定光电跟瞄吊舱的动态分辨率、跟踪带宽等性能指标。动态目标发生器内置平行光管用于模拟无限远动态目标, 动态图形置于光管的焦平面并做变速直线运动模拟地面景物的移动动态。发生器内的平行光管由于其长焦距、大口径、大视场的特点, 其二级光谱需重点考虑, 基于复消色差理论, 矫正二级光谱并平衡场曲等其余像差。设计了1m焦距、口径100mm、视场角为5°的大视场、长焦距无限远目标模拟光学准直系统。设计结果表明, 光学系统的传递函数优于0.3@100lp/mm, 畸变≤0.03%, 沿轴色差远小于焦深, 有效地矫正了二级光谱。采用分辨率板法检测光学系统的轴上、轴外点的空间分辨率, 检测结果表明光管的空间分辨率均达到20组152lp/mm, 满足系统要求。
动态目标模拟 平行光管 复消色差 长焦距 光学系统设计 dynamic target simulation the collimator apochromatism long focal length optical system design
1 北京空间机电研究所，北京 100094
2 先进光学遥感技术北京市重点实验室，北京 100094
3 航天东方红卫星有限公司，北京 100094
针对遥感器真空低温测试需求，设计并搭建了一套能够在低温真空环境中稳定工作的红外目标背景模拟器，模拟器主要由冷光阑、真空低温面源黑体、三维电移台三部分组成，冷光阑模拟探测背景，冷光阑上分布微孔用于模拟探测点目标。通过有效控制目标模拟器与背景模拟器间的隔热、控温以及背景模拟器与待测遥感器之间的隔热，实现稳定测试。另外，将仿真优化与实践经验相结合，通过仿真计算去除模拟器冷光阑板厚度、目标相位、平行光管等的影响，有效降低系统测量不确定度。文中的仿真分析方法和验证情况对于红外遥感器点目标探测信噪比检测试验具有参考意义。
探测信噪比 光学遥感器 红外目标背景模拟器 平行光管 detection signal-to-noise ratio optical remote sensor infrared target background simulator collimator 红外与激光工程
2022, 51(8): 20210929
长春电子科技学院电子工程学院，吉林 长春 130114
直线运动动态目标模拟系统可提供相对航空相机做像移直线运动的无限远动态目标，用于检测航空相机的动态分辨率指标。针对动态模拟系统中的大视场长焦距的准直光学系统完成了复消色差光学设计，结合鉴别率板、精密直线滚动导轨、直线电机等共同组成了动态目标发生装置。根据航相机像移速度方程设计了动态目标模拟的运行轨迹，在LABVIEW虚拟仪器平台上采用比例-积分-微分算法控制直线电机实现了运行速度10~900 mm/s、匀速段瞬时速度误差≤1%的动态目标模拟。结果表明，优化后的光学系统传递函数优于0.2@100 lp/mm，畸变≤0.03%。
光学设计 动态目标模拟 航空相机 平行光管 比例-积分-微分控制 LABVIEW 激光与光电子学进展
2022, 59(19): 1922003
1 南京理工大学机械工程学院，江苏南京 210094
2 西安应用光学研究所，陕西西安 710065
光学透镜是光学仪器中最基本的器件，而焦距又是光学透镜最重要的特性参数，如何精确测量透镜的焦距一直以来都是研究重点，然而目前鲜有针对紫外透镜焦距测试的研究。本文结合紫外透镜的特点，对一种基于反射式平行光管的紫外透镜焦距测试方法进行了研究，并以此设计出了一套紫外镜头焦距测量系统，同时选用了不同焦距的紫外镜头进行了实验，最后对系统进行了误差分析。实验结果表明，该测量系统可以对紫外镜头焦距进行高精度测量，25 mm镜头的测量误差为 2.041%，100 mm镜头的测量误差为 0.934%，验证了测量系统的准确性。
紫外镜头 焦距测量 反射式平行光管法 ultraviolet lens, focal length measurement, reflec
向光峰 1,2,3,**孟炳寰 1,3,*黄禅 1,2,3李双 1,3[ ... ]洪津 1,3,***
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
3 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
为提高多角度偏振成像仪(DPC)的实验室几何定标精度,分析了平行光管发散角对像点定位精度的影响,建立了误差模型,并通过改进几何模型参数拟合时的目标方程来校正像点定位误差。对比验证实验结果表明,所提方法提升了基于平行光管的几何定标方法的定标精度,在视场角较大时提升效果更明显,当平行光管发散角为2°且入射视场角50°时,定标精度至少提升0.15 pixel。高精度的实验室几何定标将为DPC实现在轨高精度地理定位,多角度、多光谱及偏振图像配准提供精确的初始几何参数。
几何光学 几何定标 误差分析 平行光管 多角度偏振成像仪 光学学报
2021, 41(24): 2408002
1 上海航天控制技术研究院光电探测与制导事业部，上海 201109
2 中国航天科技集团有限公司红外探测技术研发中心，上海 201100
为了满足自准直动态靶标跟踪精度的需求，建立一种用于离心工况下旋转虚拟目标光机系统，即采用一个旋转式平行光管来模拟无穷远处的旋转目标以完成光电跟踪光端机的跟踪性能检测与定标。对于平行光管中安装在主反射镜背部的三个辅助支撑，通过对辅助支撑径向位置的优化排布可以使该结构的基频达到167 Hz，离心工况下主镜面形误差的方均根（RMS）值小于λ/30（λ为632.8 nm）。采用4D干涉仪对平行光管的波像差进行检测，检测结果表明平行光管的波像差RMS值优于λ/15。
测量 自准直动态靶标 跟踪精度检测 平行光管 光机系统设计 激光与光电子学进展
2021, 58(23): 2312003
1 中国科学院 国家天文台南京天文光学技术研究所， 南京 210042
2 中国科学院 天文光学技术重点实验室(南京天文光学技术研究所)， 南京 210042
3 中国科学院大学， 北京 100049
基于传统的五棱镜扫描法和图像处理法设计了一台通用检测装置，该装置可以快速准确地检测口径1m以下的平行光管出射光平行性。详细分析了五棱镜姿态对装置测角精度的影响，实测了实验室Φ1m焦距30m的平行光管光束平行性，并根据测量结果进行了焦面调节，最终平行光管离焦量控制在4mm以内，装置测角精度优于1″。
光学测量 大口径 平行光管 光束平行性 五棱镜扫描法 optical measurement large aperture collimator beam parallelism scanning pentaprism method
