基于Seidel像差理论的离轴四反初始结构自动化设计方法研究

离轴反射系统设计的关键环节是确定适用初始结构并进行优化,一般从同轴结构或者专利库中寻找相似的结构开始优化,这往往需要耗费大量的时间。以Seidel像差理论为依据,研究了一种获取离轴四反系统初始结构的设计方法。在设计之初引入视场偏置,通过追迹近轴光线给出五种单色像差的初级Seidel像差表示。以Seidel像差绝对值最小化作为目标函数,同时加入对光学和系统结构上的限制条件构建含有约束条件的单目标非线性优化模型,并通过粒子群优化算法进行求解。在此基础上,通过MATLAB调用CODE V API接口,判断此视场偏置情况下是否满足无遮拦的条件,并从中挑选出满足条件的初始结构。设计了一款焦距为1200 mm,视场1.2°×20°,F数为6的离轴四反光学系统,系统结构布局紧凑,成像质量良好,各项指标均满足设计要求。

基于二维函数PST的离轴四反系统杂散光分析

离轴四反系统是顺应多光合一机载观瞄系统未来发展的光机核心部件。该类型系统容易受到视场外部强杂散光的影响,系统杂散光的点源透射率(PST)一般要求不大于10^(-4)量级,因此,对系统PST进行全方位扫描计算是分析和抑制其杂散光的关键。针对系统的非对称性,将PST作为随杂散光入射空间水平角和垂直角变化的二维函数,用以评价外部杂散光的影响,同时建立了水平角、垂直角与光机建模所需绕坐标轴旋转的过程量的对应转换关系,编制了仿真控制程序,通过调用LightTools软件实现杂散光的自动追迹和PST的二维扫描计算。对多光合一离轴四反系统,计算了整个入射半球空间内、所有方向的杂散光对应的PST分布情况,从而筛选出对机载观瞄应用影响较大的三路杂散光,寻找到其传输的路径和关键表面。基于此,设计了内部遮光罩和挡光环,优化系统内部的杂散光陷阱结构,使得系统的PST峰值由原来10^(-1)量级降低至10^(-4)量级,在规避角范围以外小于10^(-7),可满足机载光电观瞄系统的使用要求。为离轴四反系统杂散光分析及抑制提供了依据。

离轴四反光学系统的多物理场耦合仿真

光机热仿真分析是预测光学系统光学性能及结构优化的有效手段,本文提出了一种基于有限元仿真分析软件COMSOL Multiphysics,耦合固体传热学、固体力学以及几何光学的多物理场耦合建模方法,实现了离轴四反光学系统的光机热一体化仿真,避免了传统的光机热仿真分析在不同软件间信息传递和转换的过程,提高了仿真的集成性。本文针对离轴四反光学系统构建其多物理场耦合仿真分析模型,分析了光学系统在不同温度条件下的结构变形和光学镜面变形,并通过光线追迹和点列图判断光学性能变化,为后续开展光学系统的优化提供了一种有效手段。

自由曲面离轴四反全铝光机红外探测系统(特邀)

为满足红外探测系统对大视场、轻量化、低成本的需求,设计并研制了一款用于制冷型红外探测器的自由曲面离轴四反全铝光机系统。光学设计采用具有实出瞳的离轴无遮拦全反射式光路形式,并利用7次XY多项式表征各反射镜面型。在紧凑包络约束下,实现了6.25°×5°的视场角,全视场RMS几何弥散斑半径<6.0μm。各反射镜和支撑结构材料均选用6061-T651铝合金,各反射镜进行了柔性支撑设计,以降低装调时的刚性连接应力。采用激光干涉仪对光机系统波像差进行了测试,典型视场波像差<RMS0.7λ@632.8nm。相比传统的离轴反射系统,文中系统采用“全自由曲面+全铝光机"新构型,能够用更紧凑的包络实现更大视场,且整机具有轻量化、低成本以及无热化的特点,在红外探测领域具有重要应用前景。

离轴四反射镜光学系统设计

与一般光学系统相比,航空遥感光学系统具有长焦距、大口径、宽波段等特点。因此,广泛使用反射式光学系统。常见的离轴三反系统已不能满足系统小型化、轻量化的要求。介绍了一种无中心遮拦的离轴四反射镜系统,由离轴三反系统改进而成,结构更加紧凑。带一次中间像面的离轴三反系统的中间像位于次镜和三镜之间,为了进一步折叠光路,在中间像面处加入球面反射场镜,从而成为离轴四反。分析了离轴四反的设计步骤,设计了一个焦距为1 200 mm,视场为0.8°×0.8,°相对孔径为F/6的光学系统,系统总长只有300 mm,并达到很好的光学性能,具有长焦距、小尺寸、良好的杂散光抑制能力等特点。

紧凑型偏视场多光路耦合同轴四反光学系统设计

随着轻小型卫星技术的不断发展,紧凑型光学载荷成为空间光学领域一个新的研究热点。偏视场多光路耦合同轴四反光学系统具有长焦距、大视场和高轻量化水平等优点,可以更好地满足光学载荷高分辨率、多功能性、轻小型和低成本的应用需求,因此在轻小型光学遥感载荷领域有着广泛的应用前景。以高斯光学和三级像差理论为基础,对同轴四反光学系统的初始结构进行了分析。以一种适用于推扫成像的偏视场可见光、中波红外耦合成像光学系统为例,实例中可见光通道焦距4 m,工作谱段0.45~0.85μm,相对孔径1∶10,中波红外通道焦距1.6m,工作谱段3.7~4.8μm,相对孔径1∶4,各通道视场角均为1.4°×0.2°。同时对系统成像质量及公差进行了分析,从分析结果可以看出,各通道成像质量均接近衍射极限,系统光学总长优于f’visible/5.48,具有较高的压缩比,且系统的加工和装配公差较为宽松,易于实现。

上海私营工商业的“四反”运动

上海私营工商业的“四反”运动是在“三反”运动中酝酿和引发的,其性质是私营工商界在政府号召下自发地反对内部不法行为的自我改造、自我教育运动,是工商界爱国的表现,也是他们积极融入新社会的具体行动。上海私营工商业的“四反”运动揭发出一些工商业者的不法行为,整肃了工商界队伍,配合了“三反”运动的进行,也为“五反”运动的展开打下基础。

新闻宣传与政治动员:以上海“四反”运动为中心的考察

政治动员是中共开展革命活动的重要手段。新闻宣传服务于政治动员,是其不可或缺的一环。上海"四反"运动期间,新闻媒介对资产阶级的报道,从理论到实践,由表及里,由浅入深,有节奏地渐次展开。运动伊始,媒体重点报道周恩来关于民族资产阶级存在积极进步与黑暗腐朽的两面性的说法,并组织文章诠释,使之深入人心;然后从思想改造角度说明"四反"的必要性,并根据资本家对运动的态度和违法情节轻重而分别处理。

打好“四反”斗争主动仗持久仗

一、着眼海防一线部队特点,强化抓好"四反"工作的责任感紧迫感。要坚持把提高思想认识、抬高工作起点作为基础环节来抓。通过定期召开党委(支部)议教会、政工会,深入学习胡主席关于加强新形势下隐蔽战线斗争一系列重要论述,深刻领会上级有关指示要求,引导官兵充分认清:抓好"四反"工作、确保"三个不出"是硬任务,必须不折不扣完成;是硬杠杠,必须人人过硬长期过硬;是硬指标,必须做到零失误零差错。

基于自由曲面的大视场离轴四反光学系统设计

反射系统具有体积小、重量轻、无色差、成像性能优良等特点,广泛应用于航空机载领域。本文基于矩阵光学理论,并以此建立非线性方程组,用数学软件求解得到满足要求的初始结构。优化过程中不断调整系统各镜的偏心和倾斜,消除系统的中心遮拦。在光学系统中引入自由曲面,提升了光学系统的轴外像差平衡能力,增大系统视场角。设计了焦距100 mm,视场角20°×20°,相对孔径为F/7的离轴四反射镜光学系统。结果表明,该光学系统具有较大的成像视场,结构紧凑,无中心遮拦,成像质量接近衍射极限。

大倍率离轴无焦四反光学系统设计

空间引力波探测任务采用的是外差法激光干涉测量技术,其对系统的噪声和精度要求极为苛刻。望远镜是引力波探测天文台的重要组成部分,起到激光信号收发的作用,其光学系统应具备大倍率、高像质、杂光抑制能力强,波前误差一致性好的特点。针对上述要求,对大倍率离轴四反无焦光学系统进行了设计和优化。基于初级像差理论阐述了初始结构的求解方法。系统具有中间像面和可用的实出瞳,便于杂光抑制和与后端科学干涉仪的承接。优化过程中,建立了波前一致性优化函数,通过优化设计,系统入瞳直径为200 mm,放大倍率为40倍,科学视场为±8μrad,波前误差RMS值优于0.005λ,PV值优于0.023λ(λ=1064 nm),波前一致性残差RMS值优于0.0008λ(λ=1064 nm),在捕获视场±200μrad内的成像质量均接近衍射极限,并对系统公差进行了分析,满足引力波探测的应用需求。

遗传算法在离轴四反光学系统设计中的应用

现有的光学设计软件多依赖初始结构的选取,故提出了一种基于遗传算法的四反射光学系统初始结构求解方法,以获取像质良好和特定布局的初始结构。根据初级像差理论,对同轴四反光学系统进行像差分析,建立了由带权重的初级像差系数和结构布局约束条件所组成的目标函数;通过引入遗传算法对目标函数进行优化求解,获得了像质良好、特定布局的同轴四反初始结构。最后,基于该初始结构设计了一款长焦距(1 200mm)、大视场(20°×4°)、大相对孔径(F/4)的离轴四反光学系统。该系统结构布局紧凑,各个视场的调制传递函数在50lp/mm处均大于0.52。与传统设计方法相比,提出的设计方法不需要给定初始条件,可以为四反射光学系统提供像质良好和特定结构布局的初始结构,在反射式光学系统设计中具有广泛的应用前景。

可见光/红外双波段离轴四反光学系统设计

反射光学系统具有无色差、结构紧凑、体积小和成像性能优良等特点,被广泛应用于空间遥感探测领域。首先,基于同轴四反光学系统像差表达式,构建了以系统均方根波像差为条件的成像评价目标函数;进而应用开发的自适应变异概率遗传算法求解该目标函数,得到一组合适的同轴四反光学系统初始结构参数解;随后,在上述系统结构基础上对其进行适当离轴消除系统中心遮拦,并将四块光学面设定为偶次非球面,应用光学设计软件Zemax对其进行像差优化。最终设计了一款焦距为800 mm、工作波段为0.4~1.6μm、全视场角为1°、入瞳直径为80 mm的成像质量良好的离轴四反光学系统。结果表明,该方法为设计此类离轴光学系统提供了一种有效手段,具有很强的实际应用价值。

四反治则在临床中的应用

四反治则源于《黄帝内经》,素问·至真要大论云:“反治何谓?”歧伯曰:“热因热用,寒因寒用,塞因塞用,通因通用”.故治病之法,有正有权,正为定轨,权则是变局.余在临床中常遇到一些病人,其症状似寒非寒,似热非热,似虚非虚,似实非实,真假难分,实可谓疑难也,笔者严循辨证之理,立法求本之论治,尝采用四反治则,疑似病证中的应用,幸获良效,仅举验案简述于后以求同道指正.

露天矿推行“四反一防”机制细化安全管理工作的思考

通过对露天矿生产工艺的特点和点多面广、战线长、人员技术素质参差不齐等诸多因素,在总结几十年抓安全管理工作经验的基础上,科学而客观的提出了“四反一防”安全机制,进一步完善了安全管理工作。

基于多面一体的紧凑型同轴四反光学系统

针对小型卫星遥感载荷轻量化和高分辨的应用需求,基于同轴四反光学系统初级像差理论,设计了一种小口径、长焦距、主三镜和二四镜均实现多面一体化的同轴四反光学成像系统。系统光路折叠紧凑,四面反射镜均为高阶偶次非球面,最终的设计结果为:视场角为1.5°,有效通光口径为140 mm,焦距为737 mm,系统总长为150 mm,各视场调制传递函数曲线接近衍射极限,衍射调制传递函数优于0.2(对应100 lp/mm),边缘视场相对畸变为0.17%。系统主三镜的曲率和二次曲面系数一致,二四镜的曲率和二次曲面系数一致,易于多面一体加工。系统加工自由度由传统的12项减少为8项,装调自由度由传统的12项减少为6项,公差分配合理,装配难度小。系统光机结构采用同质铝合金材料,在-30~70℃之间均保持良好的成像质量,无需额外后截距补偿,表现出良好的热稳定性。

动目标模拟自由曲面离轴四反系统设计

以三级像差理论为基础,分析同轴四反光学系统的像差,构建出包含权重分配的初级像差系数和结构约束的混合目标函数,并采用改进的粒子群算法对其求解,获取高像质和特定布局的初始结构。通过离轴处理及引入XY多项式自由曲面优化初始结构,设计出一款焦距为365 mm、工作波段为0.4~0.7μm、8~12μm、F数为2,以及矩形视场为6°×2°的自由曲面离轴四反光学系统。结果表明,该系统能量集中度高,最大网格畸变为2.12%,全视场内可见波段光学传递函数均优于0.5@50 lp/mm,红外波段调制传递函数(MTF)曲线接近衍射极限,成像质量良好,与数字微镜器件(DMD)结合可满足光电跟踪系统的动态目标模拟需求。

门座起重机反四连杆结构风振失效仿真

港口门座起重机象鼻架上的反四连杆结构容易受风影响出现风振现象,并可能因此断裂导致安全事故。利用ANSYS和Fluent有限元软件进行流固耦合仿真、模态分析、谐响应分析,获得其断裂工况下的应力与变形。分析表明,结构共振引起的大变形是事故发生的诱因。通过改进结构连接方式,可有效减小振幅,使杆件受力情况得以改善。研究成果可为该结构设计优化提供参考。

反四手性负泊松比蜂窝面外双曲变形研究

针对反四手性负泊松比蜂窝面外变形快速求解问题,提出了一种利用数值拟合进行快速求解的方法。首先利用有限元分析软件对蜂窝的面外变形进行了求解,把结果数据分为训练数据及验证数据;然后使用最小二乘法对求解结果拟合,针对蜂窝面外变形的特点及量纲分析,构造了一个3参数的拟合方程,得到蜂窝对称轴上的拟合曲线。接着对求解结果及蜂窝尺寸参数进行二次拟合,得到蜂窝尺寸和变形曲线的关系,然后利用该关系对其他尺寸下蜂窝的变形曲线进行预测,并与验证数据进行对比。此后,对两段式非均匀蜂窝的面外变形也进行了仿真求解,利用均匀蜂窝的拟合结果及Logistic函数构造拟合函数进行拟合,并用拟合结果在其他尺寸下蜂窝的变形与验证数据进行对比。结果表明,拟合方程预测结果与仿真结果吻合良好。该数值方法可以运用于反四手性蜂窝变形预测与设计。