激光/红外共孔径无热化紧凑型光学系统设计

基于激光测距和红外目标探测需求,设计了激光/红外共孔径无热化紧凑型光学系统。系统参数设计如下:工作波段为1.064mm激光和7.7~9.3mm长波红外,入瞳直径均为120 mm;激光焦距为800 mm;长波红外焦距为240 mm,F数为2,视场为2.29°×1.83°。选择带有Ritchey-Chretien(RC)反射系统的折反式光学布局,缩短系统纵向尺寸。光学系统共用主镜和次镜,利用次镜实现激光和红外分光。长波红外采用二次成像结构,达到100%冷光阑效率。通过选择合适的光学材料、结构材料和合理分配光焦度,实现了光学被动式消热差。在-50℃^+70℃范围内,激光接收能量集中度高,长波红外成像质量良好,满足实际使用需求。

双视场像旋转无热化超紧凑的红外无焦镜头

受孔径边缘光线像差的限制,折射式红外镜头较难在紧凑的外形尺寸下兼顾大口径、双视场、像旋转和无热化。在进一步给定大入瞳距和总长度等约束下,本文依据高斯光学和无热化理论确定镜头的初始结构数据,采用结构等性能方法改进设计和优化过程。为提高镜头的紧凑性,采取视场横向切换、远摄物镜轴向压缩、非球面校正高阶像差、材料搭配与主动调焦相结合实现无热化等措施。设计了窄视场入瞳直径160 mm、长度仅345 mm的长波红外无焦镜头,在-40℃^+60℃范围内MTF和能量集中度接近衍射限,畸变<3%,满足前视红外成像和搜索跟踪系统远距离探测和测角的使用需求。对装调要点进行了简要讨论。该镜头具有较好的可生产性,验证了本文方法的实用性。

旋转靶标平行光束空间交叠区域的分析与验证

分析了旋转靶标工作时平行光束在空间的交叠区域,提出了该区域为可准确定义的纺锤形圆锥体区域。使用旋转靶标测试时,只需将被测设备的方位俯仰视轴交点放置在此区域内即可。使用旋转靶标对摆放在纺锤形圆锥体区域内不同位置的某型光电设备进行了多次测角和跟踪精度的验证试验,测试值标准差和平均差的最大值均远小于该型设备的对应指标。测试结果表明,只要将被测设备方位俯仰视轴的交点放置在以旋转靶标光锥顶点为中心的纺锤形圆锥体区域内,由摆放位置偏差引入的测试误差就极其有限。测试结果的离散程度很低,重复性很好,能满足测试应用的需求。验证试验证明了纺锤形圆锥体区域定义的正确性,表明该定义可作为测试时判断被测设备是否与旋转靶对准的理论依据。