太阳模拟中关于准直角的概念

地面模拟太阳辐照状态的一个重要指标是太阳准直角。过去对发散型太阳模拟器准直角的定义并不确切。本文提出对发散型太阳模拟器不宜提准直角的概念而应用发散角来描述光束的不平行度。     

红外动态目标模拟器光学系统的设计

设计了一种用于红外导引头性能测试的红外动态目标模拟器,利用数字微镜阵列(DMD)对黑体红外辐射进行反射调制,并由光学准直系统实现红外场景生成系统与红外导引头的光学耦合。用光学设计软件（ZEMAX）对准直光学系统进行了设计和优化,准直光学系统成像质量良好,接近衍射极限,点列图直径小于艾里斑直径,畸变小于0.1%。结果表明该系统环境适应性强,能很好地用于红外导引头动态图像的校准。     

激光目标模拟器功率现场校准装置

激光探测设备被广泛应用于精确瞄准、捕获、跟踪系统中,在其投入使用前,需要进行多次仿真测试。激光目标模拟器是激光探测设备仿真测试时使用的重要仿真设备,但是具有体积大、不易搬运的特点。本文设计了一种激光目标模拟器现场功率校准装置。该校准装置由光阑、聚焦光学系统、能量探测单元、时域探测单元、二维位移机构、微型转台和控制软件等组成。校准装置可现场对1.064μm、峰值功率范围(10^-5～10^-1)W的激光目标模拟器功率稳定性及均匀性进行准确、快速校准,功率稳定性及均匀性测量不确定度均小于8%（k=2）,从而为激光目标模拟器提供计量保障。     

基于畸变影响的动态星模拟器星点位置修正方法

介绍了动态星模拟器工作原理及星点位置误差计算方法,提出一种基于星模拟器自身光学系统畸变影响的星点位置修正方法,根据星点位置修正原理,建立修正模型并推导出相应公式. 通过对动态星模拟器光学系统进行分析,在畸变曲线基础上利用Matlab拟合得出光学系统视场与星点位置修正量的关系曲线,通过确定星点位置修正临界视场并选取适当修正范围,根据公式对星点位置进行修正以满足星模拟器的设计指标,利用该修正方法能够有效降低对动态星模拟器光学系统畸变设计的要求,为动态星模拟器误差修正提供有效方法.      

准平行光远距离动态重合度的自准直测量方法研究

针对野外、远距离、动态的重合度测量要求,提出了一种准平行光自准直测量方法,即发光和接收由一台仪器完成,发出光束为准平行光,反光器件为角锥棱镜,PSD或CCD将反回光转换成电信号,并最终以角度表达重合偏差。通过静态试验验证,证明此方法原理正确,方案可行,测量距离可达公里级,测量结果具有较高的准确度。该方法为实现角度的精确跟踪及专用跟踪仪的研制奠定了基础。     

板式空心角锥棱镜的研制

在远距离测量、特别是距离达到一公里左右时,角锥棱镜几乎是唯一可行的反射器件。远距离测量的需求是增大角锥棱镜的通光口径,以便于捕捉目标,并增大反射光的能量。常用的整体式角锥棱镜,以及国外的柱式空心角锥棱镜,随着通光口径的增大,都会显著增加棱镜的体积与重量,造成使用不便与工艺困难。解决办法是采用板式结构,经试验,通光口径为80mm的板式空心角锥棱镜,工作距离可达一公里以上,出射光对入射光的平行度达角秒级,体积与重量在可以接受的范围内,而且可以降低工艺难度。     

光电跟踪仪光轴一致性测量装置

设计了大口径离轴抛物面镜平行光管光学系统,研制了基于CCD图像采集处理的激光光斑中心坐标提取系统,研制了基于光栅尺的位移闭环控制系统,建立了光电跟踪仪光轴一致性参数测量装置。装置可用来测量光电跟踪仪激光发射轴、电视成像系统、红外成像跟踪系统三轴的一致性,测量不确定度为0.02mrad。     

五棱镜面形误差对中心入射光线的转向角影响

针对五棱镜面形误差引起出射光线转向角误差,进而影响空间光电跟瞄系统多光轴标校精度的问题,提出了一种研究五棱镜面形误差对出射光线转向角影响的新方法。首先,在五棱镜不规则度较小的前提下,利用最佳拟合球面矢高适当简化了五棱镜的工作面模型,推导出了出射光线转向角计算公式,并将影响出射光线转向角误差的因素限定在了6个非独立随机变量的共同作用上。然后,结合五棱镜的典型应用场景,提出了一种降维分析方法,去除了6个变量间的相互关联,推导出了降维后的转向角误差计算公式。计算结果表明,该公式计算主截面方向和垂直于主截面方向上转向角误差的最大相对误差分别仅为2.14%和0.31%,完全符合精度分析要求。最后,通过试验对五棱镜进行了技术测试,结果表明：主截面方向和垂直于主截面方向上转向角误差的试验测试平均值与降维公式计算结果的偏差分别在±0.25″和±0.15″以内,这是完全可以接受的。因此,提出的简化模型以及降维分析方法均是可行的,为五棱镜面形误差的相关研究提供了一种新的研究思路与分析方法。     

光学镜头偏振度测试技术研究

根据斯托克斯参量计算偏振度的方法，设计了光学镜头偏振度测量仪。光学镜头偏振度测量仪采用模块化结构设计，共分为光源系统、准直光学系统、载物转台、探测系统以及后续的信号处理和计算控制系统等五部分。测量透过被测量光学镜头的光分别在0，45，90，135振动方向光信号大小τH，τ45，τV，τ135，以及左旋圆偏振光、右旋圆偏振光信号的大小礼，Jr尺，计算出光学镜头的偏振度；通过对测量装置的分析，找出了影响测试结果的几个因素，并由此分析了不确定度的来源，建立了测量不确定度的数学模型，得到了装置的扩展不确定度约为0．5％。     

误差分离法测圆柱度误差的不确定度估计

阐述五测头误差分离法在普通机床上实现圆柱度误差在位测量的原理和方法，并对测量不确定度进行了全面的分析和估计，明确了测量精度范围。此不确定度分析有助于机床误差的修正和补偿，对其它形状误差的精密测量和误差分离技术的实际应用具有普遍意义。     

误差分离法测圆柱度误差的不确定度估计

阐述五测头误差分离法在普通机床上实现圆柱度误差在位测量的原理和方法，并对测量不确定度进行了全面的分析和估计，明确了测量精度范围。此不确定度分析有助于机床误差的修正和补偿，对其它形状误差的精密测量和误差分离技术的实际应用具有普遍意义。     

五棱镜的测量及精度分析

本文主要分析了五棱镜使入射光改变90°角的原理及五棱镜角度制造误差对光线方向改变的影响。并介绍用准直光管和多齿分度台测量五棱镜综合偏差的方法及对该方法的精度分析。     

直角棱镜用作自准直反光镜的光学特性

针对光学准直系统中用作反射镜的直角棱镜的特点,使用三维空间解析几何方法,对入射光线与反射光线的空间位置进行分析,推导出了直角棱镜的棱线水平度（或铅垂度）对斜瞄时测量结果影响的计算公式,并进行了实验验证。     

星敏感器遮光罩消光比定量测试及数据处理方法

面向星敏感器在轨工作时的杂光抑制需求，开展星敏感器遮光罩消光比定量测试及数据处理方法研究。基于高灵敏度弱光探测组件、高精度电控转台以及太阳模拟器搭建杂光集成测试平台，在电控转台步进电机的驱动下实现不同光照角度时遮光罩消光比测量数据的实时获取。根据构建的数据处理模型计算获得遮光罩的消光比，并基于A类不确定度评定方法完成消光比测量的不确定度分析。从测量结果可以看到，在光照入射天顶角达到保护角30度时，消光比测量值达到10-6量级，在光照入射天顶角为54度时，消光比测量值达到10-7量级，且多次测量数据的变化规律基本一致。测量结果表明了测量方案的合理性和可行性，可为星敏感器系统方案设计、测试与评估提供重要的技术支持。     

微振动成像检测光学验证系统研究

针对高分辨率空间相机的系统特性,选用平行光管系统作为光学系统,模拟来自无穷远的特征目标.运用LIGHTTOOLS软件对光路进行模拟,确定较优的光学结构.主要通过4种试验进行研究,即相机激振抖动试验,靶标运动模拟光轴抖动试验,波前畸变测量试验,离焦测量试验.通过离线图像复原对空间相机的光学误差进行分析及补偿.试验结果表明,在未给相机施加激振的情况下,经过平行光管系统输出,相机成像出的40LP·mm-1（LP表示线对）及20LP·mm-1清晰,满足微振动成像检测试验要求.在微振动成像检测试验中,波前像差达到0.21λ（RMS<λ/4）,1.28λ（PV）以及0.23λ（RMS<λ/4）,1.34λ（PV）时,该平行光管系统成像均可满足复原软件处理需求,可以有效应用于微振动成像检测系统并具有验证微振动成像检测试验的能力.      

高能激光光束质量的测量

高能激光广泛应用于科研、工业和军事等领域,其光束质量的精确计量对激光器性能的评价及化学和固体激光武器系统的作战效能的评估至关重要。提出一种高能强激光光束质量测量装置,能实时观察光束强度分布变化,通过数据处理系统可获得光束直径、束散角、光束指向稳定性及M2因子等光束质量参数,最后分析和讨论了各测量参数的测量不确定度。     

基于五阶自由曲面垂轴偏移的空间相机变焦方法

变焦光学系统在空间探测领域中有着重要的应用需求,提出了一种基于五阶自由曲面垂轴偏移的变焦方法,实现了具有两倍变焦能力的光学系统模型。分析了五阶自由曲面透镜的变焦原理和像差模型,采用两组五阶自由曲面透镜设计并搭建了伽利略望远系统,通过控制五阶自由曲面透镜的垂轴偏移量,来改变透镜的光焦度。仿真结果分析表明：该方法的变焦曲线具有单调性,且垂轴偏移量在8mm 以内。与传统变焦方法相比,该变焦方法的特点是结构紧凑、变焦连续、控制方法简单,避免了大幅轴向变焦运动,对于可见光、红外空间光学相机轻小型化具有重要的应用价值。     

基于波前编码的红外光学系统低成本无热化设计

波前编码技术通过特殊面型的相位板对光束进行编码，拓展系统焦深，使之对热离焦不敏感，再结合数字图像处理，解码获得清晰图像，实现无热化设计。将波前编码技术应用在某一长波红外光学系统无热化设计中，对比了原光学系统和波前编码系统的点扩散函数、光学传递函数、模拟成像质量及公差分析。结果表明，波前编码技术可以为红外成像系统提供具有价格竞争力的无热化方案，可使红外光学系统在-40℃至60℃范围内获得良好且稳定的工作性能。     

大型工程平行度测试的两种方法

平行度误差测量是大型工程质量保证的基础。根据实践经验总结了现场测试平行度误差的方法:勾股弦原理测量法和光学平移法。结合实例说明这两种方法的正确性和可行性,并讨论了它们的测量误差和适用场合。     

多点法测量形状误差的补偿控制系统

经过对误差分离技术理论进行了分析之后,又对误差补偿技术进行了研究,并建立了多点法测量形状误差的补偿控制系统。通过补偿主轴径向误差运动,提高了工件的圆度误差和圆柱度误差。