刑侦日盲紫外折衍混合变焦光学系统设计

为了满足刑侦过程中紫外光学系统远距离搜索、近距离拍照的需求,采用二元衍射元件和非球面元件,设计了一种日盲紫外机械补偿变焦光学系统,其中焦距为40mm^80mm,F数为4,工作波段为0.24μm^0.28μm。选用S8844-0909型2.54cm紫外CCD,像元尺寸为24μm×24μm,对应视场角为6°~12°。系统由7块透镜组成,结构简单、体积小巧。结果表明,在整个变焦范围内,后截距10mm处,截止空间频率21cycles/mm时,各视场的光学调制传递函数均在0.7以上,接近衍射受限曲线,畸变小于5%,像质优良,像面稳定。该设计能满足光学系统的总体设计要求。

基于日盲紫外光辐射特性的非共光轴紫外成像仪集成研制

基于日盲紫外波段放电发射光谱特性和紫外光(ultraviolet,UV)辐射传输特性,集成研制可见光与紫外非共光轴结构的日盲紫外成像仪。首先,利用放电发射光谱测量试验平台,获得针-板模型和瓷绝缘子沿面放电的日盲紫外波段发射光谱。紫外成像仪采用非共光轴双光路结构设计,根据测得的放电发射光谱选定了日盲紫外滤光片,并基于紫外光辐射传输特性确定了通光口径、系统焦距和80%弥散斑半径等紫外光学系统技术指标。然后,利用仿射变换模型和加权平均法进行了可见光与紫外图像融合系统设计,集成后仪器样机的最小紫外灵敏度为2×10^(-10)μW/cm^(2)。最后,利用紫外检测结果一致性校准方法,建立了紫外检测辐射传输模型,对集成研制的紫外成像仪进行了一致性校准。

“日盲”紫外折反射全景光学系统设计

利用折反射全景成像系统的大视场和高噪声屏蔽特性,研制了一套视场角为360°×（45~90°）,相对孔径为1∶2的＂日盲＂紫外折反射全景光学系统,用于紫外目标探测研究。综述了紫外探测技术要素,确定了紫外折反射全景光学系统设计参数。基于像差理论及紫外光学系统特性,从参数分配、初始结构求解入手,采用分裂透镜、加齐明镜等方法设计了光学系统。分析结果表明,＂日盲＂紫外折反射全景光学系统各视场能量集中度为80%的弥散圆直径均小于20μm,低于紫外ICCD像元尺寸的30μm,各视场MTF〉0.7@17 lp/mm,满足设计指标要求。实验验证了外折反射全景技术用于电晕探测的可行性,实验图像成像效果良好。

“日盲”紫外通信收发一体化光学系统设计

针对紫外通信系统收发分离方式给系统灵活性、可靠性带来较大不利影响的问题,采用折反式结构,设计了大视场角、收发一体化光学系统,用于紫外通信。根据紫外通信系统性能要求,提出了光学系统主要技术指标,利用光学软件ZEMAX进行了设计与优化,结果表明：当系统工作波段为265~270nm时,中心波长为266nm,接收光学系统焦距为10mm时,系统可实现360°×（5°~20°）接收,发射光学系统能够实现5×准直扩束,系统总长246.8mm,能满足主要设计指标要求,实现了收发光学系统一体化。该系统结构紧凑、体积较小,既可以满足紫外通信系统大视场的要求,也可以有效提高系统的机动灵活性和可靠性。

用于导弹逼近告警的“日盲”紫外光学系统设计(英文)

紫外告警技术在军事应用中扮演着重要的角色。基于“日盲”紫外光学系统的最佳工作波段240~280 nm ，设计了一款用于导弹逼近告警的光学系统。为提高系统接收的紫外辐射能、扩展系统探测范围以及简化系统结构，系统中采用了非球面和二元衍射光学元件。系统中含有5片透镜，其焦距为50 mm，视场角为43＆#176;。探测器采用ANDOR公司的iKon-L 936型CCD，其像元大小为13.5μm×13.5μm，有效成像面积为27.6 mm×27.6 mm。系统优化后，最大RMS半径仅为11μm左右，远小于像元尺寸。超过86%来自物方各视场的紫外辐射会聚在半径为6.75μm的圆内。像质表明，所设计的系统能够满足“日盲”紫外光学系统的工作条件。若减小焦距，则系统的视场角可进一步增大。

中长焦透射式日盲紫外光学系统设计

日盲紫外系统在导弹告警系统中起着重要的作用,利用光学软件Zemax设计了一款中长焦透射式日盲紫外光学系统。该紫外镜头由6片标准球面透镜构成,适用于240~280nm的日盲紫外波段。根据材料的透过率和色散性,选取正透镜材料为CaF_2,负透镜材料为熔石英。系统的焦距为160mm,F数为3.5,靶面直径为18mm,光学总长为154mm;各视场能量集中度在紫外CCD接收面内均大于85%,光学传递函数20lp/mm处高于0.8,具有成像质量好、结构简单紧凑的特点。

用于刑侦检测的日盲紫外折衍混合变焦光学系统设计

基于ARTCAM-407UV-WOM型紫外探测器,结合光学系统成像性能要求和光学元件成像特性,提出一种基于Qcon非球面和衍射表面的日盲紫外折衍混合变焦光学系统设计方法。所设计的系统仅由5块透镜组成,采用氟化钙和熔融石英两种材料,工作波段为0.24~0.27μm,连续变焦范围为40~100 mm。分析结果显示,该系统在整个变焦范围内,奈奎斯特空间频率在11 lp/mm处的调制传递函数值均高于0.7,全视场畸变小于0.06%,表明该设计方法能够满足日盲紫外连续变焦系统结构简单、体积小、像质优良、像面稳定等设计和刑侦检测使用要求,对此类光学系统的设计具有一定借鉴意义。

基于日盲紫外像增强器的大孔径透射式紫外光学系统设计

以微光夜视技术重点实验室研制的AlGaN光阴极日盲紫外像增强器为基础,设计了一款匹配于日盲紫外像增强器的紫外光学系统,以提升探测器的探测性能。光学系统的工作波段在240~280 nm,视场角40°,相对孔径为1/2.5。系统由5块标准球面镜组成,光学系统总长50.74mm;光学传递函数在空间频率为401p/mm时,轴上不小于0.8,轴外不小于0.6;成像质量良好,结构紧凑,满足设计要求。

“日盲”紫外信号目标模拟器光学系统设计

"日盲"紫外探测系统由于工作在日盲区,具有独特的探测优势,在民用和军事领域都得到了广泛的关注和应用。完成了"日盲"紫外信号目标模拟器光学系统的研究和优化设计。基于"日盲"紫外光谱特性,研究目标模拟器的设计的工作原理和设计方法,给出了"日盲"紫外信号目标模拟器的光学系统设计和像差评价。设计完成了一款焦距500mm、相对孔径1/10、波段0.24μm^0.28μm、视场角2°的"日盲"紫外信号目标模拟器系统。系统共采用了4片球面透镜,由两种紫外光学材料组成,光学系统总长540mm,光学传递函数在37lp/mm时大于0.7,畸变小于0.005%,具有成像质量好、结构简单紧凑的优点和很高的应用价值。

“日盲”紫外电晕探测系统定标

"日盲"紫外电晕探测是电力设备检修与维护的主要手段之一。为了提供更为准确和客观的评价依据,需要对"日盲"紫外电晕探测系统进行辐亮度定标,从而确定目标辐亮度与增益控制电压、系统输出灰度值之间的关系。为此构建了由高稳定氘灯光源、积分球、光纤光谱仪等组成的定标装置。采用可溯源美国NIST的紫外标准氘灯对光纤光谱仪进行光谱辐照度标定,并以光纤光谱仪作为标准探测器对电晕探测系统进行定标。通过实验拟合出ICCD增益控制电压与系统增益之间的关系曲线,并给出了系统的标定方程。随后进行了三组不同增益的验证实验,实验结果表明在线性区内辐亮度推算值与测量值之间的最大相对误差为6.11%,均方根为3.22%。经分析,文中所采用的系统定标方案的不确定度为9.1%,基本可以满足了"日盲"紫外电晕探测系统的需求。此外,不同增益条件下的系统响应特性可以为"电晕"探测过程中进行自动增益调整算法的设计提供参考依据。

日盲型紫外探测系统的探测距离模型及实验研究

日盲区的存在,给近地探测240～280nm范围的紫外辐射提供了良好的背景。本文设计了一套成像型日盲紫外探测实验系统。从辐射能量传递的角度出发,借鉴凝视型红外搜索跟踪系统的分析方法,推导了紫外探测系统的探测距离模型。以氘灯为探测目标,在三种典型天气条件下对实验系统进行了探测距离实验。结果表明,采用探测距离模型的计算值和实验测量值有较好的吻合,为紫外探测系统的设计和性能评估提供了重要的理论和实验基础。

日盲型紫外探测系统中目标定位的研究

为了研究日盲型紫外探测中的目标定位,设计了1套紫外探测实验系统。提出了1种基于目标图像的定位算法,通过确定目标在像平面上的位置,计算目标方位角。对系统及算法进行了理论分析和实验验证。以氘灯为目标的紫外光源,探测系统在30m处取得了0.5°的方位角测量精度。结果表明,该定位算法是可行的。这一结果对进一步开展远距离实验、完善系统是有帮助的。

基于日盲紫外的导弹模拟系统研究

紫外告警技术是现代军事中光电对抗领域的重要方面,为了检测紫外告警系统的告警精度,提出了一种基于日盲紫外的导弹模拟系统。研究了导弹模拟系统的原理及结构组成,根据阿基米德螺线的性质和像面照度公式,提出了导弹和告警系统之间距离及接近速度的实现方法,并完成了该模拟装置的光学系统设计。为紫外告警系统告警精度的检测提供了新方法。

用于电晕检测的日盲紫外成像系统设计

在对高压电晕放电进行监测时,为了扩大成像系统的检测范围,提升检测精度,设计了一款大视场大相对孔径高分辨率的日盲紫外成像系统。该系统采用反远距的结构形式,使用12片标准球面镜片,光学总长为90 mm,系统全视场角为56°,相对孔径为1/2。系统工作波长为240~280 nm,在全视场范围内,畸变小于2.2%,相对照度大于70%,系统的在110 lp/mm的空间频率处调制传递函数大于0.65,为之后的公差分配和热差校正留有足够空间。计算了由温度变化引起的热离焦,根据离焦量,利用被动式机械补偿法对系统的热差进行校正,补偿后的系统在−20~60℃的温度范围内调制传递函数均大于0.4,实现了无热化设计。最后,通过合理的公差分配及分析,加工装调后的系统仍有较高的成像质量,满足电晕检测的实际使用需求。

大视场日盲紫外告警系统研究

日盲紫外探测系统由于具有独特的探测优势,在紫外制导、紫外通信,尤其是导弹告警领域获得了越来越多的应用。文章通过分析总结大视场日盲紫外告警系统的关键技术,并结合光学系统设计指标要求,设计了一款130.1°大视场、相对孔径为1.5的日盲紫外告警光学系统,该系统采用了单一材质的8片球面透镜。仿真结果显示,全视场MTF均大于0.36,能量集中度>80%,具有良好的像质和工程可实现性,可在紫外通信、侦察和制导等领域展开广泛应用。

日盲紫外光通信系统的信号检测技术分析

日盲紫外光通信是当今的一种新兴的先进通信技术,相比较普通的通信系统来看,日盲紫外光通信系统的主要优势是通信非视距离、全方位、低窃听和高灵活性等,可有效满足飞机、军舰等的保密通信需求。随着该通信系统在军事领域中的应用和发展,其信号检测技术也开始越来越受到人们的重视。基于此,文章便对其信号检测技术进行分析,以此来促进该系统的良好应用与发展。

“日盲”紫外电晕检测变焦光学系统设计

基于电晕检测过程中要求紫外光学系统大视场搜索、小视场探测的需求,针对工作波长范围为0.24~0.28μm的日盲区紫外波段,设计了＂日盲＂紫外机械补偿变焦光学系统。根据用户要求,其焦距为30~60 mm,F数为3.5,选用PIXIS型1024BUV 1 inch（1 inch=2.54 cm）紫外CCD,像元尺寸为13μm×13μm,对应视场为8°~16°。系统由8片透镜组成,引入两个非球面,使系统具有结构简单、成本低等优点。像质评价表明,在截止频率38 lp/mm处,各视场的光学调制传递函数均在0.7以上,接近衍射极限,畸变小于3%,在整个变焦范围内像质优良,满足用户总体设计的要求。

三波段电晕检测光学系统的设计

为了对电晕放电进行全天候的检测,设计了一套包含日盲紫外、可见光和长波红外的三波段电晕检测光学系统。为了减小系统体积,提高系统性能,日盲紫外和可见光波段采用共光路结构;长波红外段采用独立光路,利用衍射面特殊的色散特性和非球面技术对系统进行单色像差和色差校正,减少系统的镜片数量。系统采用单镜片调焦设计来保证其在-40～60℃内清晰成像。对设计的系统进行了像质评价,结果表明,在空间频率60lp/mm处,20℃时全视场内日盲紫外波段系统的MTF>0.37,可见光波段系统的MTF>0.35;在空间频率20lp/mm处,全视场内长波红外波段系统的MTF>0.6,3个波段均能清晰成像,满足电晕检测的要求。

紫外预警系统的发展

介绍了紫外预警系统的特点及其原因,详细分析了紫外预警发展动态的,并对每一代紫外预警系统的性能作了重点分析,指出目前已达到的状态和还需解决的问题。

日盲紫外告警光学系统设计

紫外告警技术在导弹逼近告警中有重要的应用。针对工作波长范围为240～280nm的日盲区紫外波段，基于用户需求，设计了一种日盲紫外告警光学系统。该系统为了提高接收的光通量、扩大搜索范围、简化系统结构，在国内现有的相对孔径为1：4、视场角为30°、6片透镜的基础上，采用非球面和二元光学元件，简化到5片透镜，并使视场角扩大到40°，相对孔径扩大到1：3。接收器采用PIXIS型2048BUV紫外CCD，像素尺寸为13．5μm×13．5μm。像质评价结果表明，该系统的能量集中度高，弥散斑尺寸小于CCD的像素尺寸，满足系统使用要求。其具有大视场角和大相对孔径特性，技术指标优于现有的日盲紫外告警光学系统。