Ce^(3+)掺杂闪烁玻璃的研究进展

闪烁玻璃由于制备工艺简单,尺寸灵活可控,成本低廉等优点,有望成为中国环形正负电子对撞机(CEPC)中强子量能器的候选材料。其中,以Ce^(3+)发光中心掺杂闪烁玻璃有较好的闪烁性能。玻璃基质可以分为氧化物玻璃、卤化物玻璃和微晶玻璃。本文根据Ce^(3+)掺杂不同玻璃基质分类,重点关注了Ce^(3+)掺杂闪烁玻璃的光学透过率、光产额、衰减时间等闪烁性能和抗辐照特性。并且,总结了国内外以及闪烁玻璃合作组的最新研究成果。针对不同玻璃体系的研究现状,从玻璃组成与制备工艺等两个方面探讨了玻璃性能提升手段。最后,对Ce^(3+)掺杂闪烁玻璃未来的研究发展方向做出了展望。

基于点源透过率的空间光学系统杂光测量

杂光测量是光学系统杂光分析的有效途径之一,它能够对消杂光设计结果进行准确的评估。针对空间光学系统的工作环境,考虑到其视场外有强烈辐射源(如太阳等),采用点源透过率方法来验证光学系统抑制杂光的能力。搭建了一套无中心遮挡的离轴抛物面反射式杂光测量装置,测量动态范围为10-1～10-11。利用该装置对口径为300mm、全视场为1.5°的卡塞格林式空间望远系统进行了实验测量,给出了测量步骤和测量结果,并分析了测量不确定度。该装置具有动态范围大、结构紧凑、出光口径大、准确度高(当置信概率为95%时,测量不确定度约为1.48%)等优点,可满足空间光学系统杂光测量的工程需要。

红外仿真变焦光学系统设计

针对目前半实物仿真采用一弹一仿的问题，提出采用变焦距投影系统的五轴转台仿真方案，使得不同视场、不同焦距、不同型号的导引头可以采用同一套仿真系统进行仿真测试，提高了仿真系统的效费比。分析了红外半实物仿真用变焦光学系统的特点，设计了（8～12）μm波段衍射受限红外变焦光学系统，系统入瞳直径80mm，变倍比为3．0，弥散斑直径小于50μm。

最大似然空间变化图像恢复算法

在光学图像处理中,把光学成像系统看做线性空间变化系统具有普遍意义。从实际光学系统成像过程出发,考虑光学系统的点扩散函数的空间变化特性和探测器噪声特性,建立了空间变化成像模型。在此成像模型基础上,基于最大似然法提出了空间变化的Richardson-Lucy(SVRL)图像恢复算法。为了分析SVRL算法的性能,实验中利用ZEMAX软件计算不同视场的点扩散函数,而后利用此空间变化点扩散函数进行成像仿真,得到仿真成像结果,最后分别采用0视场、0.5视场、0.7视场、1视场的点扩散函数以及空间变化点扩散函数对仿真图像进行恢复。实验结果表明,对于实际的空间变化光学系统,SVRL算法的图像恢复效果十分有效。

动态MTF的数值计算与分析

受振动的影响,在积分时间内,光学系统成像是一个动态过程。对于动态成像,常采用动态调制传递函数(MTF)作为评价振动对像质影响的工具。针对动态MTF,提出一种适用于任意运动形式的数值计算方法,该方法还可以扩展到计算二维运动时的动态MTF。该方法可用于预估和评价动态成像系统的成像质量,计算的结果还可用于运动模糊图像的仿真与恢复。鉴于在低频振动情况下,光学成像系统具有随机的动态MTF,给出平均MTF的数值计算公式,据此分析了不同情况下的成像质量。以奈奎斯特频率处动态MTF不小于0.95为约束条件,给出了可允许的振幅容限,为视轴稳定机构的参数确定提供了依据。

基于变焦系统的红外成像目标模拟器研究

随着红外对抗技术的发展,红外成像制导已成为光电精确制导技术的一个发展方向。简要介绍了红外成像制导武器系统半实物仿真的发展现状。针对目前半实物仿真采用一弹一仿的问题,提出了基于五轴转台的新型仿真方案。通过采用变焦距投影系统目标模拟器,使得不同视场、不同焦距、不同型号的导引头可采用同一套仿真系统进行仿真测试,提高了仿真系统的效费比。设计了衍射受限长波红外变焦投影光学系统,系统变倍比为2 3,弥散斑直径小于50μm。

合成孔径成像技术对比研究

简要介绍了合成孔径成像技术的原理,综述了合成孔径技术在光学和无线电波段的各种应用,对比分析了各种应用方案的特点,预言了合成孔径成像技术的主要发展趋势:光学合成孔径成像技术是下一代天文望远镜的主要发展方向;后续图像处理技术正在成为合成孔径成像技术不可分割的一部分.

空间光学合成孔径成像系统原理与关键技术分析

根据傅里叶成像理论,分析了光学合成孔径系统成像原理,指出光瞳函数的离散化,提高了光学合成孔径成像系统的分辨本领,但降低了系统传函中频性能,并使系统在信息获取时具有方向选择性。运用遗传算法对光瞳构形进行优化,光瞳优化后,四孔径系统的优化参数从310.8降到13.7,减小了23倍。在合成孔径成像系统单个子孔径存在像差的情况下,Piston误差对系统的影响最大,其次是离焦误差、倾斜误差、球差、彗差和像散,对于四孔径系统,Piston误差对系统的影响几乎是离焦误差的2倍,像散的4倍。系统曝光时间与填充比的平方或立方成反比。

像素融合方法的红外双波段目标模拟器设计

提出了一种基于像素融合法的双波段红外目标模拟器设计方案。方案采用双波段亚波长光栅代替光学薄膜作为滤光片,仅使用了一套景象生成器和投影系统完成双波段红外目标模拟。该方案解决了传统双波段红外目标模拟器结构复杂,生产成本大,能量比无法调谐的问题。首先介绍了该设计方案的工作原理并说明了其可行性,然后基于严格耦合波理论分析了不同参数下亚波长光栅的滤波特性,最后根据双波段探测需求完成了光栅设计。

斐索型光学合成孔径系统近轴成像条件研究

从几何光学理论出发,详细推导了斐索型光学合成孔径成像系统的近轴非相干成像条件,即子望远系统的角放大率等于系统的线性缩放因子。对于焦平面上的像点而言,合成孔径成像系统可等效为一个带有特殊形状孔径光阑的望远系统,这要求该孔径光栏的开口形状和位置分布与合成孔径成像系统各子系统孔径大小和位置分布相一致。我们由此得到了斐索型合成孔径成像系统的主要约束条件。

基于光学系统像面分割的图像恢复方法研究

实际光学系统的点扩散函数随视场的不同而变化,因此基于线性不变成像系统的图像恢复方法在处理由大视场系统得到的图像时,恢复效果不理想。若把成像系统作为线性空变系统来进行处理,根据等晕成像原理,如将降质图像分割为不同区域进行复原的话,则可以有效地提高图像的恢复效果。针对区域间边界不连续性的问题,提出了区域延拓的解决方法,通过数字仿真,验证了图像分割处理与区域延拓方法的可行性。

光学合成孔径成像技术计算机仿真与实验验证

首先阐明了光学合成孔径成像系统的原理。合成孔径成像系统在获得高截止频率的同时,降低了系统的中频性能,并且合成孔径成像系统的信息获取在方向上具有可选择性。然后对合成孔径成像系统的点扩散函数和光学传递函数进行了计算机仿真,仿真结果与合成孔径系统的成像原理一致。最后通过对辐射靶标的成像实验,再次对合成孔径成像系统的特性进行了验证。

红外仿真中像面最大温差的计算方法

针对红外仿真系统中杂散辐射会影响模拟像面温度均匀性的问题,提出了像面温度偏差这一概念,并给出了像面最大温度偏差值的计算方法。建立了用于计算像面最大温差的红外仿真系统简化模型。定义了能反映像面温度变化的局部辐照度偏差系数。推导了局部辐照度偏差系数与像面最大温差的表达式,给出了红外仿真系统像面最大温差的一般计算步骤。通过实际算例演示了该计算方法,并设计了验证实验。结果表明,测试得到的像面最大温差均在理论计算数值范围内,从而验证了该方法的正确性和有效性。

空间目标可见光散射特性建模方法研究

针对空间目标的可见光散射特性提出一种建模方法.在分析空间目标所处的背景辐射环境基础上建立了空间目标背景辐射物理模型.对目标表面进行面元划分后,基于辐射理论引入双向反射分布函数模型来描述目标表面面元的光散射特性,将目标各个表面所有面元散射分量叠加建立了目标可见光散射特性的数学模型.建立目标本体坐标系,通过坐标变换确定目标、背景辐射源与探测器的相对位置关系,利用矢量坐标法确定目标对观测系统的"可视表面".根据给定的目标几何结构尺寸和物性参量仿真获得了目标在轨光学特性.计算结果验证了建模的有效性.

基于Zernike多项式进行波面拟合研究

基于Zernike多项式利用Householder变换法对不同空间频率径向误差和不同口径局部误差进行了拟合,得到了拟合误差的均方根(RMS)值,分析了Zernike多项式的局限性。结果表明,Zernike在拟合径向误差时,受到最大空间频率的限制;在拟合局部误差时要受到局部误差口径大小的限制,并且会引起额外的波动。

平像场无遮掩大视场两镜系统光学设计

从像差理论出发,提出一种平像场无遮掩两反射镜系统的设计方法,能够同时消除球差、慧差、像散和场曲四种初级像差.描述了该方法的设计过程和步骤,并总结了这种系统的结构特点.利用该方法设计出了视场角分别为6°×6°和20°×1°两个光学系统,其成像质量均达到了衍射限.该系统结构简单,易于装调,在航天遥感领域有很大的应用前景.

大口径光学合成孔径成像技术发展现状

简明介绍了光学合成孔径的两种成像方式和光学波段合成孔径的发展概况。全面介绍镜面拼接、稀疏孔径和位相阵列3种合成孔径结构系统国内外发展现状。归纳出了目前光学合成孔径技术在天基和地基观测系统的发展趋势及技术难题。与传统单一口径的光学系统相比,光学合成孔径系统具有更高的分辨率、镜面加工难度低、易折叠、重量轻等特点,是实现高分辨率光学成像系统的一种重要且有效途径。

空间目标天基与地基监视系统对比分析

介绍了空间目标监视系统的发展现状,及其在未来军事作战中的主要应用。简要阐明了美国空间目标监视系统的构成、分布。概括了现有空间监视系统(地基雷达系统、地基深空光电监视系统、天基可见光监视系统、天基雷达系统)的主要技术参数。比较分析了各种监视系统的探测性能、优缺点及应用范围。与其它监视系统相比,天基光学监视系统具有在轨运行、大视场、全天候等特性,它能够满足对空间目标的连续监视、跟踪与精确的特征测量要求。

双向反射分布函数在空间目标可见光反射特性建模中的应用

针对空间目标可见光反射特性提出了一种建模方法。双向反射分布函数(BRDF)可以有效地描述目标表面材料的空间反射特性和光谱特性。根据目标表面状况及背景辐射环境,选取合适的双向反射分布函数模型,利用辐射理论在可见光波段建立了空间目标反射特性的数学模型。基于轨道参数进行了仿真计算。计算结果表明太阳帆板与卫星主体相比,其在探测器入瞳处的辐照度只小一个数量级,在目标光学特性分析时不可忽略。而且,空间目标反射特性不仅与太阳、地球和目标三者之间的实时位置有关,还与其几何形状、表面材料等有关。仿真分析结果验证了建模的正确性。

星载TDICCD相机方位扫描像移模型研究

在应用坐标系变换方法实现星载TDICDD相机星下点扫描像移模型的基础上,将45°旋转扫描反射镜(以下简称45°镜)用于TDICCD相机成像以扩大扫描视场。首先深入分析了45°镜的成像特性及K镜消像旋的原理,并利用Matlab对K镜消像旋效果进行仿真,验证了加入K镜的合理性。然后利用45°镜及K镜对光矢量的转换矩阵,建立了TDICCD相机方位扫描时的像移模型,为后续像移分析提供理论依据。