小视场高重频激光雷达光机系统设计、装调及性能测试

为了后期研制星载高重频激光雷达提供数据校正及仿真,设计研制了一套小视场高重频激光雷达验证系统。对该激光雷达进行详细的光机系统结构设计,利用Zemax软件模拟发射、接收与后继单元光路图。精确计算出出射光束发散角为0.106 mrad,设计新型的光束转向结构确保正入射到扩束器中。在0.4 mm小孔光阑下,接收单元视场角0.25 mrad,在系统焦平面上的小孔光阑偏心不得超过29μm,选择高精度三维调整结构对小孔光阑精确定位。整机结构设计采用模块化设计方法,以方形框架为基准,不同单元模块安装在其不同位置,高度集成在尺寸为390 mm×390 mm×550 mm以内。对发射单元进行装校,并检测出发散角为0.11 mrad,与仿真结果相比,相对误差为4.1%;对接收与后继单元进行装校,采用平行光管出射的平行光正入射到接收望远镜,获得系统焦点精确位置,完成高精度的装校。通过对系统增益比进行标定实验,得到系统增益比为1.15,并对系统进行探测实验,探测结果:系统在夜晚气溶胶探测距离可达22 km,退偏振比可达10 km。在白天探测距离可达10 km,退偏振比可达6 km,并与太阳光度计比较,光学厚度相对误差为7.1%。整机性能满足设计要求,为后期做飞行实验打好基础。

无人值守的太阳反射波段超光谱辐照度仪的光机系统设计

介绍了自行研制的太阳反射波段超光谱辐照度仪的光机系统设计。仪器的光谱范围为400～2500 nm,包括三个分光探测单元,可实现太阳总辐照度、天空漫射辐照度、太阳直射辐照度和漫总比的长期自动测量。为验证光机系统设计的合理性,对外场实验数据进行了分析。通过与传统人工测量漫总比数据的对比,发现两种方法的漫总比偏差小于2%。仪器具备与传统测量方式相当的辐照度测量精度,在卫星遥感器自动化定标中具有一定的优势。

自准直动态靶标的旋转虚拟目标光机系统设计

为了满足自准直动态靶标跟踪精度的需求,建立一种用于离心工况下旋转虚拟目标光机系统,即采用一个旋转式平行光管来模拟无穷远处的旋转目标以完成光电跟踪光端机的跟踪性能检测与定标。对于平行光管中安装在主反射镜背部的三个辅助支撑,通过对辅助支撑径向位置的优化排布可以使该结构的基频达到167 Hz,离心工况下主镜面形误差的方均根(RMS)值小于λ/30(λ为632.8 nm)。采用4D干涉仪对平行光管的波像差进行检测,检测结果表明平行光管的波像差RMS值优于λ/15。

星载偏振扫描仪环境适应性设计与验证

偏振扫描仪(POSP)是一台分孔径、分振幅同时偏振测量的遥感器。简要介绍了POSP的光机系统设计以及部分指标要求。为保证测量精度,针对仪器在运输与发射阶段力学以及在轨运行的热环境,对POSP光机进行了环境适应性设计与分析,并通过热真空与鉴定级力学试验进行验证。试验结果表明,仪器的基频约为110 Hz,各阶模态与仿真结果基本吻合,整机强度和刚度满足要求;热真空试验后,仪器遥感测量输出正常,光机各部组件工作正常。在热、力学试验前后分别进行了整机性能测试,结果显示试验前后视场重合度均大于90%,偏振精度优于0.5%。该仪器具有良好的空间热以及力学环境适应性,满足仪器地面和在轨稳定、可靠的工作需求。