不同驱动电压波形对电润湿液体透镜驱动效率的影响

研制了测试电润湿液体透镜在驱动电压作用下变焦过程的装置，详细分析了测试机理，用该装置实验研究了交流电压、交直流混合电压及直流电压三种不同波形驱动电润湿液体透镜的变焦过程，结果表明交流电压的驱动效率最高，交直流混合电压驱动效率次之，直流电压驱动效率最低；并对这一结果作出了合理的解释。     

正交线偏振光成像制导镜头的设计与仿真

根据成像制导系统提高恶劣环境成像能力和识别真假目标能力的发展需求,研究设计正交线偏振光成像制导超透镜镜头。通过分析超透镜的偏振和相位调控原理,基于传输相位和矩形结构通过最小标准差匹配法设计了基于硅和氟化钡材料的中红外正交线偏振光成像超透镜,工作波长为3 μm。利用时域有限差分法对正交线偏振光超透镜进行了仿真,验证偏振成像效果和计算偏振对比度。仿真结果表明,当超透镜数值孔径为0.21时,正交线偏振光聚焦效率分别为80.5%和80.8%,最大偏振对比度为13dB。     

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。     

基于数字全息的活体细胞动态相衬显微观察

针对生物活体细胞的观测要求,研究了一种基于数字全息的动态相衬显微实验方法.利用光纤器件和分立光学元件搭建了一套预放大离轴数字全息实验系统,采用无穷远校正显微物镜提高了成像分辨率,同时通过曲率匹配透镜和构造数字相位掩模对相位畸变进行了校正.对小鼠活体骨细胞样品进行了连续动态观察,得到了反映细胞运动和形态变化的相衬显微图像,证明了此方法的可行性.     

大扫描视场飞行器共形光学系统设计

共形光学窗口外表面与飞行器轮廓相同,可以显著提升飞行器的整体性能,但在大扫描视场应用时,引入大量非对称动态像差,严重影响成像质量。针对大扫描视场的共形光学系统,提出了基于共形窗口内表面优化,以及分视场单元透镜阵列的动态像差校正方法,实现动态像差的静态化校正。在84°扫描视场范围内,对共形光学系统进行仿真验证,结果表明：该方法使共形光学系统在全扫描视场范围内的Zernike多项式系数绝对值从0~10.82λ减小到0~1λ（λ为波长）,同时各通道单元透镜阵列保持固定状态。与目前已有方法相比,本文显著提升了大扫描视场共形光学系统的成像质量和系统稳定性,有效简化了系统结构。本文的研究对实现大扫描视场、高成像质量和高稳定性的共形光学系统有重要意义。     

轻量化红外成像制导镜头设计与仿真

根据红外成像制导系统的轻量化、小型化、低成本发展需求,针对制导系统中的光学镜头进行轻量化设计。通过分析超透镜的波前调控原理和加工工艺,利用传输相位调控原理设计了基于硅和氟化钡材料的中红外波长超透镜,工作波长3 μm,镜头厚度小于1 mm,口径50 mm时重量小于10 g,热膨胀系数较低环境适应性好。利用时域有限差分法对超透镜进行了仿真,通过设置对称边界条件缩短了仿真时间。仿真结果表明,当超透镜数值孔径为0.45时,聚焦效率为85%,焦斑半高宽3.4 μm。     

紧凑型横向变焦系统关键器件的设计方法与功能验证

变焦系统可实现连续的光学变焦，可对不同景深的目标实现连续成像。在焦深延拓和光学检测等领域具有广泛地应用和发展潜力。本文提出了一种紧凑型可实现连续变焦功能的扁平化位相衍射元件，并设计分析和验证了横向调制相位型变焦衍射元件的功能。通过标量衍射基本理论模型，借助菲涅尔波带和多台阶相位衍射元件的设计方法，实现了横向变焦关键器件的设计仿真和实验验证。并以多波长响应的空间光调制器为基础，搭建了器件相位调制验证实验系统，通过测试证明了所设计器件的变焦能力，仿真和实验测试均可实现5倍变焦目标的有效调制。     

柱面菲涅耳太阳聚光透镜的光学设计和光学效率

研究了柱面线聚焦菲涅耳太阳聚光透镜的光学设计和光学效率。依据理论分析，对透镜参数进行了优化设计，成功地研制出了柱面线聚焦菲涅耳聚光透镜。还分析了透镜相对孔径（F数）和成型模具等因素对透镜光学效率的影响。     

微重力条件下铟,镉润湿行为研究

在微重力条件下,表面张力成为液体流动的主要驱动力,毛细现象更为显著。我们将铟、镉试样封装在石英试管中,在卫星自由飞行期间加热熔化井缓慢冷却后,考察铟、镉之间以及它们和石英玻璃之间的润湿行为和其他一些表面现象。分析认为:铟在地面和石英玻璃是润湿的,铟、镉是互溶的。但在微重力条件下,铟和石英玻璃不润湿,在试管中形成一小球。我们对铟球的半径、圆度作了测量,对圆度偏差及其产生原因进行了初步探讨。     

穿过大气透镜的UFO现象

寻找和证实ＵＦＯ究竟是什么 ,无疑是研究中最有吸引力的事情 ,长期以来 ,科学家和研究者提出了种种假说 ,这里不妨试用大气透镜的原理来解释ＵＦＯ现象（本文所说的ＵＦＯ现象指纯粹意义上的不明飞行物 ,是排除飞机尾气、流星、球状闪电、探测气球等物 ,指无声息快速飞行的不明飞行物）。大气能够透光和折射光线 ,这是一个公理。假定在离地表４２ ３３千米处有一大气团 ,其中间稍厚 ,这不就是一块大气透镜了吗？根据光学原理 ,当光线经过大气透镜时 ,光线由于大气透镜作用要会聚于一点 ,这个点在光学上称为焦点 ,焦点横向移动经过的面积为…     

无人飞行器自主着舰实时场景的仿真实现

为给垂直起降无人飞行器视觉自主着舰算法研究提供经济可行的解决方案,实现了无人机自主着舰场景的软件仿真以提供算法研究中所需的合格场景图片.基于机器视觉理论,通过分析无人飞行器机载摄像机在自主着舰时考虑了透镜畸变参数的针孔成像模型,给出了无人飞行器着舰靶标的成像公式,并介绍了软件仿真中畸变模型实现时出现的问题及解决办法.为了使仿真图像更逼真,综合考虑了无人飞行器着舰实时场景中所存在的主要干扰,如光照不匀,运动拖影及电气噪声和大气流动和海面悬浮颗粒造成的白噪声等,在C+ +和Windows环境下实现了无人飞行器自主着舰的仿真图像和数据的实时生成.最后展示了部分仿真结果.     

毫米波宽带相控阵导引头关键技术综述

毫米波宽带相控阵导引头技术是目前世界各国的研究热点。其威慑力决定于它的“快、远、精、多”能力,即快速性、远距探测能力、精度和多目标能力。毫米波宽带相控阵导引头采用电扫描技术,具备快速性;采用毫米波宽带成像技术,能对目标进行准确跟踪拦截,实现精确制导;采用有源阵列天线技术,可以得到较大的合成功率,增加导引头的远距离探测能力;快速灵活的波束控制使得导引头具有检测与跟踪多目标的优势。在分析了毫米波宽带相控阵导引头技术研究现状和基本特点及优势的基础上,主要对有源阵列天线技术、宽带毫米波成像技术、空时自适应处理技术及多目标检测与跟踪技术等毫米波宽带相控阵导引头的关键技术进行了初步探讨。     

Optomechanical optimal design configuration and analysis of glue pad bonds in lens mounting for space application

Optomechanical systems are very complex requiring a high degree of accuracy. The carrier structure of an optical system is required to maintain the position of the optical components with respect to each other within the design tolerances. The most common loads on optical systems are self-weight, due to gravity orientations, and temperature ranges, due to exposure to rapidly changing temperatures from very cold to very hot and during launch. The fixing should ensure mechanical stability and thus accurate positioning in various gravity orientations.In order to ensure reliability during a space flight mission, the optomechanical engineer must understand the requirements of the space flight environment as well as the physics of failure of the optical components themselves; this can minimize the risks of on-orbit failure.This paper focuses on the optomechanical optimal design lens mounting using glue pads bonding. The main idea of this research study is to obtain an optimal choice of the position of the glue to fix the lenses on the barrel in such a way that we obtain a configuration of the optical assembly performance with less stress.In this paper, an investigation was performed using several methods including (thermo-elastic analysis, the margin of safety and lens distortion analysis). The results show that the position with six contacts glue pads is the best configuration compared to other configurations. This solution can be very helpful for decision-makers and optical engineers during the development phases of space optomechanical systems.     

飞秒激光系统图像调焦装置以及方法

飞秒激光直写技术在复杂三维微结构加工领域具有显著优势，而调焦是否精准直接影响了所加工结构的完整度.提出了在光路中临时置入调焦光源和物的图像调焦技术，通过调节物的位置使其成像面与激光聚焦面一致，从而通过清晰可分辨的成像状态间接反映激光聚焦状态.利用Zemax软件模拟分析了原飞秒激光光路与加入调焦光源和物的调焦光路，二者可实现相同加工物镜后工作距离与良好成像质量，证明了该方法的可行性.通过分析得到该过程的成像误差主要由成像镜头焦深(3.9 μm)引起，我们获得的理想调焦精度可达到1/2焦深以内.设计了单层高度为5 μm的二层圆柱结构，通过多次实验验证了所加工元件高度误差在1.5 μm范围以内，与理论分析一致，满足飞秒激光系统的调焦要求.     

自动铺丝成型构件缺陷在线检测技术进展

自动铺丝(AFP)工艺为连续纤维增强复合材料结构提供了高效和稳定的成型方法，但铺放工艺参数和成型装备性能的不稳定极易造成制件出现间隙、重叠、纤维波纹等各类缺陷，从而严重影响整体结构的机械性能及使用寿命，因此，利用在线检测系统对成型过程中铺层表面或内部缺陷进行实时识别与评估尤为重要。归纳了复合材料铺放过程中常见缺陷的产生原因、表现形式及其对结构产品综合性能的影响。基于不同检测原理综述了复合材料制件自动铺丝成型过程在线检测系统的发展及应用特点，涵盖激光技术、可见光图像技术、热成像技术及布拉格光纤光栅技术等。总结了当前在线检测系统存在的问题，并展望了其未来发展趋势。      

Canadian advanced life support capacities and future directions

Canada began research on space-relevant biological life support systems in the early 1990s. Since that time Canadian capabilities have grown tremendously, placing Canada among the emerging leaders in biological life support systems. The rapid growth of Canadian expertise has been the result of several factors including a large and technically sophisticated greenhouse sector which successfully operates under challenging climatic conditions, well planned technology transfer strategies between the academic and industrial sectors, and a strong emphasis on international research collaborations. Recent activities such as Canada’s contribution of the Higher Plant Compartment of the European Space Agency’s MELiSSA Pilot Plant and the remote operation of the Arthur Clarke Mars Greenhouse in the Canadian High Arctic continue to demonstrate Canadian capabilities with direct applicability to advanced life support systems. There is also a significant latent potential within Canadian institutions and organizations with respect to directly applicable advanced life support technologies. These directly applicable research interests include such areas as horticultural management strategies (for candidate crops), growth media, food processing, water management, atmosphere management, energy management, waste management, imaging, environment sensors, thermal control, lighting systems, robotics, command and data handling, communications systems, structures, in-situ resource utilization, space analogues and mission operations. With this background and in collaboration with the Canadian aerospace industry sector, a roadmap for future life support contributions is presented here. This roadmap targets an objective of at least 50% food closure by 2050 (providing greater closure in oxygen, water recycling and carbon dioxide uptake). The Canadian advanced life support community has chosen to focus on lunar surface infrastructure and not low Earth orbit or transit systems (i.e. microgravity applications). To advance the technical readiness for the proposed lunar missions, including a lunar plant growth lander, lunar “salad machine” (i.e. small scale plant production unit) and a full scale lunar plant production system, a suite of terrestrial developments and analogue systems are proposed. As has been successfully demonstrated by past Canadian advanced life support activities, terrestrial technology transfer and the development of highly qualified personnel will serve as key outputs for Canadian advanced life support system research programs. This approach is designed to serve the Canadian greenhouse industry by developing compliance measures for mitigating environmental impact, reducing labour and energy costs as well as improving Canadian food security, safety and benefit northern/remote communities.     

超构材料红外探测芯片的研究进展

在梳理超构材料的概念与发展历程的基础上,着重分析了超构材料对波长、偏振态、相位等电磁波参量的调控作用。结合红外探测芯片及成像系统的发展趋势,介绍了超构材料与红外探测芯片的结合,及其在双色/多色成像、偏振成像、高光谱成像等先进成像模式中的应用,以及国内外相关研究进展。