用分光计测三棱镜折射率光路图的MATLAB动画演示

建立了三棱镜光路图的数学模型,应用MATLAB绘制光路图,检验了模型的正确性.随着三棱镜的旋转,直观地演示了分光计中光路图和偏向角的变化过程,指出了最小偏向角.

基于旋转双棱镜的光束复合跟踪控制技术

提出一种基于旋转双棱镜的光束复合跟踪技术,用于取代传统伺服转台实现精密的光学跟踪。首先,建立双棱镜的光束偏转模型,详细推导光束偏转矢量与双棱镜转角间的转换关系,并对跟踪过程中的棱镜旋转非线性问题进行了分析。提出基于快速反射镜进行光轴修正的双棱镜光束复合跟踪方法,通过建立偏转光轴与光学基台间的扰动耦合关系,实现了对双棱镜转速的实时补偿,并改进棱镜控制器以提高光束控制性能。搭建实验系统,对旋转双棱镜复合跟踪技术进行验证。在动态跟踪实验中,采用改进控制器的双棱镜的控制精度明显提高,相较于比例-积分-微分控制器和线性自抗扰控制器,所提出的改进控制器使棱镜的控制精度分别提高58.33%和32.81%,并使跟踪误差由改进前的49.03μrad和38.88μrad降低为31.15μrad。开启视轴补偿后跟踪性能进一步提高,总跟踪误差降至7.49μrad,跟踪精度提高4.16倍。实验结果表明,光束复合控制能有效提高双棱镜的跟踪精度,验证了所提方法的有效性。

基于光学定心加工的道威棱镜装配方法

本论文针对如何实现道威棱镜光轴与旋转轴平行,将道威棱镜转像理论与光学定心加工结合,提出了基于光学定心加工的道威棱镜组件装配方法。该方法根据道威棱镜旋转轴偏转时其出射光束发生变化的特性确定道威棱镜光轴,并通过车削的方式保证其镜筒外圆旋转轴与其光轴平行。本文具体提出两种道威棱镜组件定轴方案,分别为平行光管定轴方案以及激光定轴方案,此两种方案可有效保证道威棱镜反射面轴线(道威棱镜光轴)与旋转轴的平行度,定轴精度优于0.01mm。

短波红外棱镜-光栅-棱镜成像光谱仪光学系统设计

提出了一种基于棱镜-光栅-棱镜分光器件的短波红外成像光谱仪光学系统,该系统由离轴三反射式望远物镜、准直镜、棱镜-光栅-棱镜和会聚镜组成,光谱覆盖950~2500 nm,空间视场达到22.5°.在实现宽视场、宽波段设计的同时,优化设计了棱镜-光栅-棱镜分光器件的各个参量.通过偏斜会聚镜光轴和棱镜-光栅-棱镜光轴在光谱维的角度,可以良好地校正色畸变keystone和谱线弯曲smile,将二者控制在5μm以下,使得成像光谱仪获取的光谱信息更为准确.

基于双Wollaston棱镜的对称分束角偏光分束镜

给出了基于双Wollaston棱镜的对称分束角偏光分束镜的一种新的设计思想,即通过改变组成棱镜的三部分之一的晶体光轴的方向来实现出射光束的对称分束,并研究了晶体光轴的旋转角与棱镜的结构角以及光波长的关系。结果表明,这种设计不但能实现光束的对称分束,而且还具有良好的偏光性能。

偏光棱镜性能参量的求解新法

建立了一个共点三轴系统,给出了相应的角参量关系公式,并利用其得到了任意空间角度入射时可调分束角棱镜的分束角公式。

双通道成像光谱仪共用离轴三反射光学系统的设计

提出了一种双通道共用一个主光学的推帚式高光谱成像仪光学系统,该系统由离轴三反射主光学系统、狭缝、准直镜及分色镜、可见近红外光谱仪后光学和短波红外光谱仪后光学组成,设计中采用双通道共用离轴三反射主光学系统,不仅满足了成像仪大视场、宽谱段的要求,而且提高了系统的光学效率,使系统结构更加紧凑,双通道光谱仪均采用棱镜-全息透射光栅-棱镜分光组件分光,实现了宽光谱分光,提高了衍射效率,系统实现光谱范围覆盖450～2500nm,全视场达23.9°。

棱镜分光光谱仪的光学系统设计与光谱特性计算

设计了离轴全球面成像光谱仪和离轴校正透镜棱镜分光成像光谱仪两种光学系统.在离轴全球面成像光谱仪的基础上,提出了改进型离轴校正透镜光谱仪,仅采用一个色散棱镜,避免了大口径同心透镜;有效校正了大视场像差,色散非线性修正效果显著.通过调节离轴角和光谱仪的焦距控制了畸变,补偿了与波长相关的狭缝弯曲,减小了残余像差,并降低了整个光谱仪工程实施的难度.从工程合理性、加工可实现性和光学性能等方面比较了两个系统的特点,推导和给出了光谱分辨率和狭缝弯曲的计算结果.从设计结果看,改进型离轴校正透镜光谱仪的传递函数最小值大于75%,而离轴全球面成像光谱仪的最小值只大于60%.从加工难易程度看,离轴全球面成像光谱仪采用一个接近Φ200mm的石英透镜,其透射材料远不如改进型离轴校正透镜光谱仪透镜材料的均匀性和面形准确度高,而且大口径透镜大大增加了制备难度和成本.从工程布局看,改进型离轴校正透镜光谱仪充分考虑了与机械结构的匹配,狭缝与第一面反射镜的轴向距离较合理.从光谱特性看,两个光学系统的光谱分辨率结果基本接近,离轴全球面成像光谱仪光谱弯曲结果略好于离轴校正透镜结构.因此,综合比较得出离轴校正透镜光谱仪是最佳的选择方案,该系统可应用在短波红外波段的光谱成像的遥感探测.

固定轮系的旋轮线及在车削多面体中的应用

根据坐标变换公式推导了一对定轴齿轮旋轮线的公式,由内、外啮合的公式得出一系列旋轮线图,分析了影响旋轮线性质和形状的有关参数及变化规律。根据定轴轮系的传动性质,可推导出多齿轮固定轮系旋轮线的轨迹。在误差允许的范围内,可以利用定轴轮系的旋轮线在其中心部分形成近似的正多边形的性质来车削正多边形。以正四边形为例,进行了误差分析和试验验证。

潜望式瞄准镜中消像旋棱镜的装调工艺技术

当潜望式光学系统中反射镜绕机械轴转动时,影像会在视场中绕光轴旋转严重影响观瞄。消像旋棱镜可以使像产生反向转动从而消除这种影响。从探索潜望式瞄准镜中消像旋棱镜的装调工艺出发,通过对2种常用消像旋棱镜在光学系统中对光线折转的分析,提出了其光机装调过程的判断依据,总结了2种消像旋棱镜应用的装调工艺方法,并提出了在平行光路中检测消像旋棱镜固定前后的分辨率以保证成像质量。经过多个项目的验证,此方法能有效降低消像旋棱镜的装调难度,装调后消像旋棱镜光轴与系统基准轴偏差控制在30″以内。

空间遥感短波红外成像光谱仪的光学系统设计

设计了一种短波红外成像光谱仪的光学系统。它采用离轴透镜来校正大视场像差,避免了采用大口径同心透镜,降低了大口径透镜获取难度和加工要求,同时校正了狭缝弯曲和畸变;采用两个离轴非球面反射镜作为准直和会聚光学元件,补偿了与波长相关的狭缝弯曲,并减小了残余像差;采用一个色散棱镜来修正非线性色散,满足了光谱分辨率要求,在棱镜背面镀反射膜,简化了结构,减轻了重量。最后给出了各个通道的光谱非线性和光谱弯曲结果。

利用棱镜微动理论建立望远镜光轴的检校模型

望远镜的光轴平行性是双目仪器的重要指标,光轴失调会影响观察人员视力甚至观察效果。文章提出了利用棱镜微动理论建立望远镜光轴的检校模型,将检校过程分为初校和精校两个步骤,对推导过程进行了讨论。通过实验对该模型的正确性进行了验证,结果表明,结合CCD和图像处理技术可以对望远镜光轴进行精确校正。

三轴稳像棱镜组的扫描稳像作用

在对三轴稳像棱镜组研究的基础上,提出了用三轴稳像棱镜组进行稳像扫描的方案.并推出了相应的稳像扫描公式.当三轴稳像棱镜组和计算机结合起来以后,就可以使它既可实现三自由度稳像,又可进行二自由度扫描。

多棱镜分光系统的多光束光轴平行度校准

闪电场景模拟系统中需要不同强度分布的光轴平行的多路光束,多棱镜分光系统能够实现平行光束增宽和强度分布调制。为获取彼此平行的多路光束,采用五棱镜扫描法完成等间隔分布的四棱镜分光系统的多光束光轴平行度检测,通过CCD采集返回的与特定光轴位置信息有关的光点光强分布,并编制相关的软件计算质心偏差,为分光棱镜的定位装校提供直观准确的反馈信息,装校装置具有简单方便的特点。装校后的四棱镜分光系统在x、y、z 3个方向上的光轴匹配精度分别小于3′、4′和4.5′,4束平行光的光强之比约为8∶4∶2∶1。进一步提高CCD分辨率和增大成像物镜L的焦距后,光轴的匹配精度可以达到秒量级。

晶体光轴的不平行对Glan-Taylor棱镜性能的影响

分析了Glan_Taylor棱镜两部分晶体光轴的不平行对棱镜性能的影响 .结果表明 :晶体光轴的纵向不平行会对出射光束的偏离角产生影响 ;晶体光轴的横向不平行会对棱镜的消光比产生一定影响 .

用分光计测量三棱镜顶角的调整方法

大学物理实验中分光计实验的难点在于调节仪器使望远镜光轴垂直于分光计中心转轴。用三棱镜代替双面反射镜调节并进行测量的方法,与其他方法相比较,其效率高,适用性强,易于掌握,便于操作。

盘型三轴稳象棱镜组

为了减小三轴稳象棱镜组的纵向尺寸，通过对道威棱镜的结构和成象特性两个方面的分析和研究，提出了一种新的盘型三轴稳象棱镜组．这种棱镜组不仅具有大的通光口径和小的外形尺寸，而且保持了三轴稳象棱镜组的一切优点．

一种直角棱镜棱脊相对变化量测量方法

在一些导弹的瞄准系统中,需要对导弹复位角度进行测量。通常是在导弹上安装直角棱镜,使直角棱镜棱脊与导弹轴线水平。在直角棱镜的反射光路中,通过对直角棱镜棱脊的方位监测,利用直角棱镜棱脊方位的变化来计算导弹的复位角度。主要对由于直角棱镜棱脊相对倾斜进行了理论分析和实验验证,在理论分析和实验验证中都认为直角棱镜为理想棱镜,无角度制造误差,即不考虑折射的作用。

单片机控制的图像稳定系统

提出了用三轴稳像棱镜组进行图像稳定的新方案,并给出了较详细的理论分析、稳像公式和三阶近似的工程稳像公式。该图像稳定系统用单片机进行计算和控制,以一对陀螺作为传感器,用步进电机作为执行元件,驱动三轴稳像棱镜组作补偿运动,形成了一光机电算综合的图像稳定装置。

分光计调节中值得注意的一个问题

对分光计调节过程中出现的一些光学现象进行分析。指出产生这些现象的原因，同时提出了改进的方法．