针对陈皮无损、在线、快速的便携式检测需求, 基于可见-近红外光谱技术, 利用AS7341传感器设计了一款手持式非成像光谱分析仪。分析仪以STM32微控制器作为主控芯片, 具备网联、存储、显示等多种功能。对微控制器进行了软件及算法设计, 实现了光谱数据采集、处理、显示、保存与传输。并以不同年份陈皮作为检测对象进行了实验验证, 结果表明对测试集内陈皮的年份识别准确率不低于97%, 具有实际应用价值。

对国内复眼仿生学的发展做了简要的回顾, 定义了复眼光学系统的视场角、角分辨能力和其通光孔径。理论计算了蜻蜓复眼的有效视距, 分别给出了在蜻蜓复眼的有效视距之外的点目标以及在其有效视距之内的长条状目标的通光孔径, 说明了并列型复眼多孔径光电系统具有定向和跟踪能力。最后展望了复眼仿生学应用。

自由空间激光通信以其传输速率高、保密性能好、体积质量小等特性, 在无线通信领域具有广泛的应用前景, 特别是卫星领域, 可有效解决微波通信通信速率低、体积大等问题。为实现远距离、高速率的星间激光通信系统, 有必要引入一种数字激光通信接收机, 灵活地抑制干扰和噪声, 提高通信灵敏度。根据数字通信误差概率的原理, 设计了基于现场可编程门阵列(FPGA)的数字接收机。采用有限脉冲响应、动态阈值、基带中值等滤波算法, 优化信噪比, 提高检测灵敏度。同时, 设计了1 550 nm激光通信接收机灵敏度测试实验结构, 并进行了检测灵敏度实验。实验结果表明, 雪崩光电二极管(APD)接收机在Mbps数量级的通信速率下, 实现了接近理论设计值的探测灵敏度-52.57 dBm。通过数字滤波算法信噪比提高了约10 dB, 为卫星激光通信的接收机设计提供了理论指导。

根据客户指标设计了一种手持式微光夜视瞄准镜的光学系统, 能够满足昼夜两用。首先根据客户指标计算了光学参数, 选取了CMOS探测器件和显示屏, 然后设计了微光物镜和目镜, 最后的像质评价结果表明, 光学系统成像质量良好, 可以满足实际工程使用需求。

阐述了一种双视场激光、可见光、中波红外三谱段长焦距共孔径光学系统设计方法。系统前端采用离轴三反缩束和视场切换结合的光学结构形式, 实现对大口径入射光束的压缩和视场变换, 系统后端采取分光镜组将光谱分为三个通道, 分别进入激光、可见光、中波红外成像镜组, 最终实现各个谱段的组合成像。通过合理设计, 各个谱段成像质量优良, 满足系统的使用要求。

与U型台相比, T型转台具有高度低, 质量轻等优点, 但由于负载不均衡, 它的控制器较难设计。介绍了一种T型转台复合轴控制系统的设计与优化, 转台速度环采用“PI+超前算法”, 提高系统穿越频率, 改善系统动态性能, 同时针对周期性低频扰动进行实时动态补偿, 降低扰动对误差的影响。位置环小误差范围采用“PI+多重滞后环节”串联校正, 低频增益提高。并分析T型转台的复合轴控制方法, 在高精度跟瞄系统中仿真验证, 最终应用于某光电跟瞄转台, 跟踪精度优于10 μrad(RMS)。

传统激光告警测试系统在测试校准过程中存在测试效率低的问题。经分析, 校准过程效率低的主要原因是完成测试所需的环境搭建及中途变更测试条件等工作占用大量时间。针对该问题, 提出了一种面向激光告警单元补偿标定的测试系统, 该装置通过LabWindows/CVI上位机软件控制气动机构, 根据测试需求变更测试条件, 同时控制激光器发射连续脉冲信号, 并与激光告警单元进行通讯接收上报信息, 以此实现激光告警单元的自动化补偿标定, 该测试系统能够有效提高激光告警单元的标定效率和测试安全性。

讨论了基于光纤传输的柔性红外光学成像系统设计方法, 采用光学成像前置模块+光纤传像束+光学成像后置模块的分体式布局, 通过合理的优化设计, 实现光学孔径与制冷探测器的高效匹配。该设计方法减轻了伺服转动机构光学负载质量, 压缩了光学负载的外形尺寸, 扩展了光机系统柔性布局的新方式, 通过该设计方法, 配合伺服转动结构, 可实现半球空域内的任意方向成像。

针对当前微小卫星组网场景下的星间链路需求, 提出了一种以小型化、低功耗为特色的低速率星间激光通信系统设计方案, 介绍了空间激光通信领域的国内外发展现状, 重点介绍了系统的设计思想, 系统组成及各部分的核心设计要点及关键元件的选型, 并对链路可行性进行了分析。

在进行超视距成像时, 由于物体表面反射的光线受到空气中悬浮颗粒的散射而发生衰减, 导致图像对比度下降, 同时物体周围环境中的光线也会被空气中的悬浮颗粒散射, 散射后的光线进入成像设备又会导致图像颜色发生漂移。另外在能见度一定的情况下, 随着成像距离的增加, 可见光的大气透过率会持续下降, 从而降低到达探测器的能量, 影响成像质量。文中采用光学透雾与电子透雾两种方法相结合, 增强图像成像质量, 增大作用距离, 实现超视距观测。