基于TracePro软件的复合抛物面聚光器光学性能分析

建立了不同聚光比和截短比时复合抛物面聚光器的物理模型,采用光线追迹技术和蒙特-卡罗(Monte Carlo)法应用Tracepro软件对聚光器的光学性能进行了计算。结果表明6倍聚光时太阳能电池表面的平均照强度可以达到4 500 W/m2,而且主要集中在电池的中间部位,2倍聚光时太阳能电池表面的平均光照强度达到1 200 W/m2。截短CPC的反射面高度可以降低其成本,2倍聚光的CPC截短高度的三分之一后聚光性能没有明显的变化,是一种较好的选择。

基于光学仿真Tracepro软件对多面微结构导光板光学性能的研究

导光板是液晶显示器重要的组成元件之一,光线从侧面耦合进入导光板时,导光板表面的微结构会改变光线的传播路径,使其从导光板出光面(正面)均匀出光,因此导光板表面的微结构是实现均匀出光的关键。基于光学仿真Tracepro软件进行导光板表面的微结构的设计,在保证出光效率的基础上,使导光板的照度均匀度由54.3%提高至80.8%;并且在照度均匀度为80%左右的基础上,在出光面添加微结构,使得出光效率提高至60%。最后采用底面网点微结构远光源处密度大于近光源处密度的排列方式,使得导光板的照度均匀度得到明显提升,最大达到90.2%。

南极光学天文望远镜控制软件关键技术

南极天文望远镜控制软件是望远镜软件系统的重要组成部分,是控制计算机在望远镜用户层和设备层之间运行的关键技术。对于用户层,控制软件需具备全自动观测的交互接口、卫星通信条件下的远程访问和故障诊断等功能;对于设备层,控制软件不但要完成对天体目标的精确指向和精密跟踪、计算并补偿系统误差和控制关键部件以达到目标像质,而且需实现对电源分配系统、除霜及加热系统的控制、设备及环境信息的采集和监测等。相比于普通台址,在南极大陆运行的光学天文望远镜有其独特的特点,控制软件需进行特殊设计。本文重点从操作系统选择、远程建立望远镜指向误差修正模型方法、全自动观测软件接口、卫星通信及远程运维、望远镜实时状态监测和故障诊断等方面探讨了南极天文光学望远镜控制软件的关键技术和设计原则,并展望未来技术的发展,为南极天文望远镜的研制和控制系统研发提供技术储备。

基于TracePro的空间目标光学散射特性建模与仿真

为给空间目标光学探测与识别提供数据支持,建立了基于TracePro的空间目标光学散射特性计算模型.以空间目标天基红外系统为例,综合考虑目标的结构特性、材料特性、背景特性及轨道特性,通过TracePro中建立几何模型、设定材质、设定光源、计算光线路径等环节,对目标光学散射特性进行仿真分析.结果表明,目标的光谱辐照度曲线与太阳一致.镜反射时,目标的等效光谱反射率曲线与砷化镓电池片一致,随着目标旋转,目标的等效光谱反射率曲线趋向于与包覆材料一致,而后保持不变.为空间目标光学散射特性研究思路提供了借鉴.

用5种不同的电子光学软件对微波管电子枪进行模拟计算

对TWTCAD微机版、工作站版本、EGUN,CAMEO以及Orprogr电子光学软件背景和特点作 了一个简单介绍,并利用其模拟计算了11支不同结构的电子枪。将计算得到的导流系数、射程和注腰半径与 实验数据列表对比,结果表明:不同电子光学软件计算不同类型电子枪其计算精度也不一样。在导流系数方 面,EGUN和Orprogr的计算精度较高,绝对平均误差分别为7.18%和7.4%;在射程方面,TWTCAD的计算 精度最高,绝对平均误差为5.69%;在注腰半径方面,Orprogr与实验值偏差较大,绝对平均误差为47.43%,而 工作站版本的计算精度最高,绝对误差仅为2.29%。

光学遥感大气订正方法与软件应用分析

本文首先介绍了常见的若干大气订正方法,对于海色遥感,高光谱遥感,机载图像、多角度图像,考虑其特殊性,并介绍了其大气订正的新进展;接着分析了几个当前发行的大气订正软件或者模块;最后,我们提出了大气订正中存在的问题和发展方向。

国外光学遥感成像系统仿真软件发展综述与思考

光学遥感系统仿真是一个复杂的系统工程,涉及多个交叉学科领域。遥感成像仿真需要严格按照成像的物理过程进行模拟,对各关键环节建立精确的模型,设计标准化的技术流程,最终完成基于地学、光学、大气科学、电子学、传感器设计等多学科和多技术领域交叉融合的系统集成。文章通过广泛调研国外光学遥感仿真软件的应用和发展现状,比较3种典型仿真软件的设计框架和技术路线,分析其发展趋势,为自主研发的光学遥感仿真模拟软件提供借鉴。

基于软件定义微纳卫星的多模式计算光学成像技术

为实现有效载荷具备上载软件在轨定义多功能、软件可控多功能、参数可重构的软件定义微纳卫星需求,需要突破传统卫星平台和传统光学相机的设计局限,开展基于微纳卫星的软件定义下新型计算光学成像载荷技术研究。充分考虑有效载荷的软件和硬件两者之间联合设计可能存在的发展空间,分析了亚像元信息、卫星平台参数、光学系统参数、探测器参数、噪声、大气对图像数据处理,特别是超分辨率重建的影响。根据各个影响因素的物理机制分别建立物理模型和误差模型,作为重建方法的先验信息,将这些有利于超分辨技术的先验信息约束应用于相机设计过程,使得相机获取的图像可以很好地匹配超分辨方法。该方法可以提升视觉分辨率和实质分辨率,同时保持对噪声的抑制能力,并有可能降低传统相机的结构尺寸和研制难度。研制实现集超分辨成像、动态范围增强成像、视频成像等软件智能可控的多种成像处理模式于一体的通用型计算光学成像相机,将对航天产业提供更大的灵活性和增值空间,为未来智能卫星航天技术研究与快速创新提供一种可行的方案。

液晶-变形镜自适应光学系统的数据采集与处理软件设计

为了提高自适应光学系统科研人员的工作效率,满足自适应光学系统向高低阶多波前校正器的发展需求,本文研究了一套自适应光学系统控制软件设计方法,以适应实验设备的不断更新换代,避免实验过程中软件不断更新修改所带来的问题。本文首先从功能和性能两方面分析了实验对软件系统的需求,提出基础层、功能层及表示层3层的软件架构体系,采用共享内存和临界区对象相结合的软件开发方法,确保自适应光学系统的实时性与准确性,避免资源冲突和浪费;采用Windows API事件实现多线程之间同步协调控制。基于上述思想开发了液晶-变形镜混合的高低阶自适应光学系统控制软件,可在0.6ms内完成波前采集、波前计算、控制信号计算和各设备间的同步协调控制。最后,使用该软件进行自适应光学校正:仅变形镜和倾斜镜校正后峰峰值由3.38μm降为0.95μm,均方根误差由0.66μm降为0.12μm;液晶校正器、变形镜和倾斜镜同时校正后峰峰值为0.44μm,均方根误差为0.02μm,计算总延迟为0.378ms。由实验结果可知,本文设计的软件可以实现自适应光学系统的实时校正,在保证校正精度的同时具有方便修改、功能齐全及模块化的优势,为后续自适应光学实验提供保障。

《晶体光学实验教程》多媒体CAI软件的设计和制作

《晶体光学实验教程》多媒体CAI软件是为了配合高校实验开放式教学改革和适应地学发展的需要开发的。CAI软件具备图、文、视频3种表现形式,可直观快速地展示实验教学内容,改变以往的教学手段和教学模式。为学生提供一个自学平台,有助于激发学生的学习兴趣并提高效率。

光学镜头光学机械一体化CAD软件设计

光学镜头光学与机械一体化CAD软件应用多数据库通信技术 ,首次改变了光学镜头分光学与机械两阶段的传统设计模式 ,实现光学与机械设计一次成功 ,跨越了机械设计阶段中的结构设计和大量零部件制图工作。通过系统提供的建立光学系统、光线追迹、像差计算、变焦距设计、像质评价和系统连接等程序模块完成光学系统设计与计算 ,并建立了光学设计参数和系统参数数据库。经选取该数据库的参数和光学系统型式后 ,系统控制程序运行自建的公用函数库和机械零部件数学模型程序库 ,达到自动生成光学镜头机械结构零部件图的目的 ,使光学镜头机械结构实现自动化设计。

自适应光学波前处理器的软件测试研究

自适应光学系统中,由于中间计算结果不易监测,对基于FPGA的波前处理器进行硬件调试比较困难。为了方便硬件调试,也避免硬件调试中的不当输出对精密的波前校正器带来损害,提出了波前处理器的主控计算机软件测试方法。首先,对波前处理器的功能、组成和工作流程进行了分析,确定了波前处理器的软件测试步骤。然后,采用判断波前处理器回复数据的方法设计了波前处理器的工作模式测试和系统参数测试;采用比较软件模拟计算值和波前处理器上传值的方法分别设计了波前处理器波前斜率计算测试、波前重构测试和波前控制测试。最后,将本文提出的方法用于97单元自适应光学波前处理器的测试,结果表明,波前处理器的硬件调试效率得到较大提高。经过软件测试后的波前处理器在自适应光学实验系统中正常工作,连续校正后系统的残余波前像差的RMS和PV分别为0.034波长和0.392波长。

GOLD——新一代复杂光学系统分析优化软件包

介绍ＧＯＳＡ程序的换代产品——ＧＯＬＤ软件包。这是北京理工大学研制的一个实用化的可对各种非对称、非常规复杂光学系统进行象质分析和结构优化的大型光学软件。本文说明该软件的适用范围和主要功能。

一个可完全自动绘图的光学设计软件——OCAD光学设计软件包

介绍一个光学设计软件包 (OCAD软件包 ) ,该软件包可以根据光学设计数据执行我国一系列国家标准和国军标 ,自动绘制光学系统图及各种零部件 (包括棱镜 )图。绘出的光学图纸标准、实用、准确 ,可直接用于生产加工 ,免除了以往使用 Auto CAD等各类绘图平台绘图的繁重手工劳动。该软件包还能直接使用国内外其他光学设计软件的数据文件或生成用于其他光学设计软件的数据文件。

薄镜面主动光学力促动器组控制软件系统设计

设计了上位机软件系统,对用于薄镜面主动光学的力促动器组进行控制实验。首先,从功能和性能两方面分析了力促动器组控制实验对软件系统的需求。然后,根据应用需求设计了校正、实验、装调、停机、复位5种工作模式,并讨论了不同工作模式之间的转换条件。接下来,将软件系统按应用层次分为数据传输、数据处理、界面3个模块,并给出了每个模块的设计方案。最后,在各个工作模式下对软件系统进行了测试,并在校正模式下对铝镜进行了校正实验,测试和实验结果表明,此软件系统可以满足预期的实验需求。

基于光学设计软件的应用光学课程建设研究

光学已成为一门越来越重要的学科,而应用光学课程作为一门专业基础课程在光学专业人才的培养方面起到了至关重要的作用。针对该课程传统教学方法手段的不足,本文研究了基于光学设计软件的课程建设内容与应用实践。

基于TracePro软件的光度学基本定律教学演示

光度学是研究由电磁辐射能所引起的人眼刺激大小的一门科学。在光电检测以及照明光学中,了解光源辐射光的光度学量在传输过程所遵循的规律是极其必要的。作为相关课程中的重难点,这部分内容的教学一直备受教师和学生的关注。Trace Pro软件基界面友好,易于实现光学系统的照度、光强分析,非常适合在教学中演示光度学的基本定律。首先列出光度学中三个基本定律的推导过程,然后详细探讨在Trace Pro软件中如何对这三个基本定律进行教学演示,以期让学生对较为复杂、抽象的光度学概念和定律产生直观的认识,理解得更加深刻。

空间光学遥感器轨道外热流的计算与软件设计

简述了采用离散平面假设，计算空间光学遥感器的太阳辐射、地球红外辐射及地球阳光反照角系数和轨道外热流的方法。结合空间工程的结构、轨道参数和工况要求，设计开发了其实用计算软件以及与ＰＡＴＲＡＮ软件进行数据传递的接口软件。该方法和软件已在实际工程的热分析计算中得到应用，适用于空间飞行器轨道外热流的计算。

ZEMAX软件在光学理论教学中的应用

本文将光学软件ZEMAX引入课堂,与理论教学有机结合,可将复杂的初级像差、高级像差公式变得更直观,能便捷、精确的得到量化的像差值及像质评价结果,有利于加深学生对抽象、复杂的像差概念的理解,扩大学生的感性认知,激发其学习兴趣并夯实理论基础,改善了教学效果。

物象空间正则归一化坐标理论及其在光学软件中的应用

介绍了Hopkins提出的物象空间正则归一化坐标理论,具体说明了正则归一化坐标的形成方法.在象质评价中,由于该坐标系统引用了出瞳参考球面,在出瞳函数和象面复振幅分布间建立了简单而精确的傅立叶变换关系,方便了点扩散函数和光学传递函数的计算.在结构优化中,由于正则归一化坐标使系统的人瞳与出瞳间存在1:1的对应关系,大大降低了象差多项式的计算量,因此可以用波象差均方差作为评价函数,加强了优化计算的理论依据。