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低成本轻小型双视场中波制冷无热化光学系统设计
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作者 贺磊 王仁浩 +2 位作者 司红利 吴兴广 于鹏亮 《红外技术》 北大核心 2025年第6期704-711,共8页
为满足中波制冷红外导引头低成本、轻小型、双视场、宽温工况环境的使用需求,设计了一款适用于分辨率640×512、像元尺寸15μm制冷型探测器的中波红外双视场光学系统,该系统基于硅锗光学材料,采用一次成像4片式(Si-Ge-Si-Ge),单透... 为满足中波制冷红外导引头低成本、轻小型、双视场、宽温工况环境的使用需求,设计了一款适用于分辨率640×512、像元尺寸15μm制冷型探测器的中波红外双视场光学系统,该系统基于硅锗光学材料,采用一次成像4片式(Si-Ge-Si-Ge),单透镜轴向移动变焦光学结构,利用折/衍混合光学元件及非球面,实现了光学系统双视场切换和宽温范围内无热化设计。设计结果表明,光学系统工作波段为3.7~4.8μm,F数为3.97,焦距为65 mm/21.5 mm两档3倍光学变焦,视场大小为8.4°×6.7°~25.1°×20.2°,在33lp/mm处,双视场成像质量,轴上0视场的调制传递函数(modulation transfer function,MTF)不小于0.3,轴外0.7视场传递函数不小于0.22,冷光阑效率为100%,在-40℃~+60℃温度范围内具有良好的成像效果,且无严重的冷反射现象。光学系统的外形尺寸不大于φ50 mm×72 mm,总重量不大于36 g,空间排布紧凑,易加工装校,良品率高,工程可实施性强,各项性能指标满足应用需求。 展开更多
关键词 低成本 轻小型 无热化 双视场
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紧凑型波长自动调谐脉冲CO_(2)激光器 被引量:5
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作者 潘其坤 苗昉晨 +8 位作者 司红利 沈辉 高飞 于德洋 张阔 张冉冉 赵崇霄 陈飞 郭劲 《中国光学(中英文)》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1007-1012,共6页
面向机载激光差分吸收雷达对小型轻量化激光光源的应用需求,研制了紧凑型自动调谐脉冲CO_(2)激光器。首先,研究了射频波导腔内光束和自由空间光学斩波光束孔径匹配关系,设计了具有实焦点的腔内光束变换系统,实验验证了斩波器通光孔径对... 面向机载激光差分吸收雷达对小型轻量化激光光源的应用需求,研制了紧凑型自动调谐脉冲CO_(2)激光器。首先,研究了射频波导腔内光束和自由空间光学斩波光束孔径匹配关系,设计了具有实焦点的腔内光束变换系统,实验验证了斩波器通光孔径对激光脉冲波形的影响。其次,研究了CO_(2)激光器的波长调谐特性,分析了相邻激光谱线光栅衍射角度差,并基于高精度电动转台和金属闪耀光栅,实现了CO_(2)激光器波长自动调谐输出。最后,基于小型轻量化模块设计,完成了紧凑型自动调谐脉冲CO_(2)激光器集成。实验结果表明,该激光器在1 kHz条件下运转稳定,脉冲宽度为350 ns,峰值功率为3.7 kW,在9.2~10.7μm范围内测试到30条激光谱线,重量为18 kg,本文研究为机载激光差分吸收雷达提供了一种小型化探测光源。 展开更多
关键词 CO_(2)激光器 机械调Q 波长自动调谐 小型化集成
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催化燃烧氢气传感器的温度补偿研究 被引量:9
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作者 张巍 于德润 +3 位作者 徐振忠 凌云峰 程振乾 孙延玉 《传感器与微系统》 CSCD 2020年第8期62-64,共3页
对催化燃烧氢气传感器补偿元件在不同温度条件下的补偿效果进行实验研究和数据分析,发现补偿元件不能完全补偿温度变化对传感器输出的影响,导致传感器输出随温度变化而变化,使极限温度时测试误差大。针对该问题,提出了温度参数补偿方案... 对催化燃烧氢气传感器补偿元件在不同温度条件下的补偿效果进行实验研究和数据分析,发现补偿元件不能完全补偿温度变化对传感器输出的影响,导致传感器输出随温度变化而变化,使极限温度时测试误差大。针对该问题,提出了温度参数补偿方案,并进行了实验验证,发现温度补偿后传感器在极限温度的误差由6%FS减小到1.3%FS,极大地改善了传感器的测试误差,为传感器在不同环境温度下的准确使用提供了实验依据和合理的方案设计。 展开更多
关键词 催化燃烧 氢气传感器 温度补偿 测试误差
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基于硅锗材料低成本中波红外光学系统无热化设计 被引量:3
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作者 贺磊 王仁浩 +3 位作者 侯彬 司红利 杨克君 胡海力 《红外技术》 CSCD 北大核心 2023年第5期527-533,共7页
为实现中波制冷红外导引头的低成本、无热化设计,采用两轴框架式总体布局方式,基于硅锗光学材料,利用一次成像3片式光学结构(Si-Ge-Si),选用斯特林制冷型面阵规模640×512像素尺寸为15μm的中波红外探测器作为接收器件,设计一种高... 为实现中波制冷红外导引头的低成本、无热化设计,采用两轴框架式总体布局方式,基于硅锗光学材料,利用一次成像3片式光学结构(Si-Ge-Si),选用斯特林制冷型面阵规模640×512像素尺寸为15μm的中波红外探测器作为接收器件,设计一种高分辨率低成本中波制冷红外成像制导光学系统,并实现了宽温范围内的无热化设计。设计结果表明,光学系统焦距为55 mm,视场大小为10°×8°,在33 lp/mm处,轴上0视场的调制传递函数(Modulation Transfer Function,MTF)不低于0.6,轴外0.7视场传递函数不低于0.40,畸变小于1%,冷光阑效率100%。同时,结合整流罩进行针对性优化设计,系统冷反射现象基本消除,在-40℃~+70℃温度范围内具有良好的成像效果。光学系统结构简单,易加工装校,良品率高。经实测样机,光学系统成像质量优良,各项性能指标满足技术指标要求。 展开更多
关键词 低成本 无热化 中波红外 高分辨率
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制冷红外光学系统中冷反射的非序列仿真分析 被引量:2
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作者 贺磊 侯彬 +2 位作者 王仁浩 司红利 吴兴广 《红外技术》 CSCD 北大核心 2023年第6期592-597,共6页
在制冷红外光学系统中,制冷探测器通过前面的光学表面反射,使得探测器探测到自身的像,形成边缘亮而中心暗的黑斑现象被称为“冷反射”现象。冷反射严重影响制冷红外光学系统的像面非均匀性,在进行光学设计时需对其严格控制。本文以某中... 在制冷红外光学系统中,制冷探测器通过前面的光学表面反射,使得探测器探测到自身的像,形成边缘亮而中心暗的黑斑现象被称为“冷反射”现象。冷反射严重影响制冷红外光学系统的像面非均匀性,在进行光学设计时需对其严格控制。本文以某中波制冷红外光学系统为例,提出了能有效解决或降低冷反射效应的技术途径,对原设计改进优化,利用ZEMAX光学设计软件建立非序列数学模型,进行仿真分析,经分析改进后光学系统冷反射由40%下降到13%,并开展了工程样机成像实验,实验现象与仿真结果基本一致,表明该分析方法能准确地反映红外光学系统中的冷反射实际情况,可作为制冷红外光学系统研制生产前的判定依据。 展开更多
关键词 红外光学系统 冷反射 中波红外 非序列
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