中波红外发射和接收系统结构设计与分析
发布时间：2022-02-17 07:15
激光发射和接收系统已被广泛应用在激光通信、军事、航天航空等领域。本文研究的激光发射系统能够实现出射光束的准直和扩束,减小光束发散角,增强远场激光的辐射强度;激光接收系统通过采用大口径光学设施完成对信号光束的收集,完成激光通信对弱光信号的探测。根据指标要求和对扩束光学系统的对比分析,本文设计了采用卡塞格林反射式的中波红外发射和接收光学系统,可实现对出光口径7mm,波长4.7μm激光光束准直扩束和扩束光束的接收;完成了系统光机结构的完整设计,并对系统进行了温度适应性、静力学及模态分析。分析结果表明,系统机械结构设计能有效保证光学系统的成像质量,并且还具有易装调拆卸、体积重量小等优点。对系统指标进行检测分析,波像差RMS分别为0.047λ和0.075λ（λ=.μm74）,能量利用率为0.803和0.693,发射系统发散角为188μrad,满足设计要求,可保证系统的性能。
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究的目的及意义
1.2 激光发射系统发展概况
1.3 论文的主要研究内容及章节安排
第二章 光学系统结构设计
2.1 技术要求
2.1.1 中波红外激光发射系统
2.1.2 中波红外聚焦接收系统
2.2 光学系统理论分析
2.3 中波红外发射系统
2.4 聚焦接收系统
第三章 系统光机结构设计
3.1 中波红外发射与接收系统总体结构
3.1.1 中波红外发射系统
3.1.2 中波红外接收系统
3.2 镜面支撑结构设计
3.2.1 主镜支撑结构设计
3.2.2 次镜支撑结构设计
3.2.3 主次镜连接结构
3.2.4 目镜组支撑结构设计
3.3 遮光罩设计
3.3.1 主镜遮光罩设计
3.3.2 次镜遮光罩设计
3.4 接口设计
3.4.1 转台接口设计
3.4.2 激光器接口设计
3.4.3 探测器接口设计
3.5 材料选取
3.5.1 反射镜材料的选取
3.5.2 机械结构材料选取
3.6 整体设计结果
第四章 系统有限元分析
4.1 有限元分析前处理
4.1.1 有限元介绍
4.1.2 有限元模型建立
4.2 系统温度适应性分析
4.3 系统静力学分析
4.4 系统模态分析
第五章 系统的装调检测研究与实验
5.1 系统装调方案
5.2 波像差检测分析
5.2.1 发射系统波像差检测
5.2.2 接收系统波像差检测
5.3 能量利用率测试分析
5.3.1 中波红外发射系统能量利用率测试
5.3.2 激光聚焦接收系统能量利用率
5.4 激光发射系统发散角检测分析
第六章 总结和展望
6.1 主要研究工作总结
6.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]光强均匀度对GaAs电池组光电转换效率的影响[J]. 吴政南,谢江容,杨雁南. 红外与激光工程. 2017(06)
[2]观瞄仪目标发生器准直投影系统的设计[J]. 韩军,师永栋,陈文建,杨建莉,胡斐. 应用光学. 2016(05)
[3]空间相机反射镜组件的胶结技术[J]. 郭骏立,安源,李宗轩,李凯. 红外与激光工程. 2016(03)
[4]卡塞格林系统光学装调技术研究[J]. 张向明,姜峰,孔龙阳,李玉喜,刘奕辰,张锦亮,赵红军,王智超,钟丽萍. 应用光学. 2015(04)
[5]空间红外探测系统外部杂散光分析与抑制[J]. 李建华,李志峰,刘佳琪,张力,刘雪梅. 激光与红外. 2015(02)
[6]双视场红外光学系统被动无热化设计[J]. 王铮,王政. 激光与红外. 2014(09)
[7]大口径光学望远镜次镜结构的设计[J]. 邓健. 机电产品开发与创新. 2014(04)
[8]发射望远镜的设计与装调[J]. 孙敬伟,吕天宇,姚丽双,刘杰. 光学精密工程. 2014(02)
[9]机械结构的模态分析方法研究综述[J]. 孙敬敬. 科技信息. 2014(03)
[10]激光热度仪光学系统设计[J]. 张雷,高健,姜雨. 长春理工大学学报(自然科学版). 2013(06)
博士论文
[1]大动态范围高精度激光测距关键技术研究[D]. 程鹏飞.中国科学院研究生院（上海技术物理研究所） 2014
[2]成像光谱仪运动补偿实现技术的研究[D]. 汪逸群.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2013
硕士论文
[1]消除中心遮拦的激光扩束器研究[D]. 卢政伟.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2016
[2]基于卡塞格林光学系统的红外目标模拟器技术研究[D]. 邹营营.北京理工大学 2015
[3]光学系统弹出式遮光罩研究[D]. 杜凯.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2014
[4]激光红外双波段光机系统结构设计与分析[D]. 刘书彬.长春理工大学 2014
[5]周视观瞄仪跟踪精度检测技术研究[D]. 乔琳.西安电子科技大学 2014
[6]一种多通道可变距离激光聚焦收发系统的研制[D]. 徐丽萍.南京理工大学 2014
[7]反射镜支撑结构设计与分析[D]. 严从林.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2013
[8]离轴式激光雷达结构设计[D]. 李文博.长春理工大学 2012
[9]相干激光雷达结构设计[D]. 杨铭.长春理工大学 2012
[10]一种激光变焦扩束系统设计[D]. 刘焕宝.长春理工大学 2011
本文编号：3629025
【文章来源】：长春理工大学吉林省
【文章页数】：61 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 研究的目的及意义
1.2 激光发射系统发展概况
1.3 论文的主要研究内容及章节安排
第二章 光学系统结构设计
2.1 技术要求
2.1.1 中波红外激光发射系统
2.1.2 中波红外聚焦接收系统
2.2 光学系统理论分析
2.3 中波红外发射系统
2.4 聚焦接收系统
第三章 系统光机结构设计
3.1 中波红外发射与接收系统总体结构
3.1.1 中波红外发射系统
3.1.2 中波红外接收系统
3.2 镜面支撑结构设计
3.2.1 主镜支撑结构设计
3.2.2 次镜支撑结构设计
3.2.3 主次镜连接结构
3.2.4 目镜组支撑结构设计
3.3 遮光罩设计
3.3.1 主镜遮光罩设计
3.3.2 次镜遮光罩设计
3.4 接口设计
3.4.1 转台接口设计
3.4.2 激光器接口设计
3.4.3 探测器接口设计
3.5 材料选取
3.5.1 反射镜材料的选取
3.5.2 机械结构材料选取
3.6 整体设计结果
第四章 系统有限元分析
4.1 有限元分析前处理
4.1.1 有限元介绍
4.1.2 有限元模型建立
4.2 系统温度适应性分析
4.3 系统静力学分析
4.4 系统模态分析
第五章 系统的装调检测研究与实验
5.1 系统装调方案
5.2 波像差检测分析
5.2.1 发射系统波像差检测
5.2.2 接收系统波像差检测
5.3 能量利用率测试分析
5.3.1 中波红外发射系统能量利用率测试
5.3.2 激光聚焦接收系统能量利用率
5.4 激光发射系统发散角检测分析
第六章 总结和展望
6.1 主要研究工作总结
6.2 展望
致谢
参考文献
【参考文献】：
期刊论文
[1]光强均匀度对GaAs电池组光电转换效率的影响[J]. 吴政南,谢江容,杨雁南. 红外与激光工程. 2017(06)
[2]观瞄仪目标发生器准直投影系统的设计[J]. 韩军,师永栋,陈文建,杨建莉,胡斐. 应用光学. 2016(05)
[3]空间相机反射镜组件的胶结技术[J]. 郭骏立,安源,李宗轩,李凯. 红外与激光工程. 2016(03)
[4]卡塞格林系统光学装调技术研究[J]. 张向明,姜峰,孔龙阳,李玉喜,刘奕辰,张锦亮,赵红军,王智超,钟丽萍. 应用光学. 2015(04)
[5]空间红外探测系统外部杂散光分析与抑制[J]. 李建华,李志峰,刘佳琪,张力,刘雪梅. 激光与红外. 2015(02)
[6]双视场红外光学系统被动无热化设计[J]. 王铮,王政. 激光与红外. 2014(09)
[7]大口径光学望远镜次镜结构的设计[J]. 邓健. 机电产品开发与创新. 2014(04)
[8]发射望远镜的设计与装调[J]. 孙敬伟,吕天宇,姚丽双,刘杰. 光学精密工程. 2014(02)
[9]机械结构的模态分析方法研究综述[J]. 孙敬敬. 科技信息. 2014(03)
[10]激光热度仪光学系统设计[J]. 张雷,高健,姜雨. 长春理工大学学报(自然科学版). 2013(06)
博士论文
[1]大动态范围高精度激光测距关键技术研究[D]. 程鹏飞.中国科学院研究生院（上海技术物理研究所） 2014
[2]成像光谱仪运动补偿实现技术的研究[D]. 汪逸群.中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所） 2013
硕士论文
[1]消除中心遮拦的激光扩束器研究[D]. 卢政伟.中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 2016
[2]基于卡塞格林光学系统的红外目标模拟器技术研究[D]. 邹营营.北京理工大学 2015
[3]光学系统弹出式遮光罩研究[D]. 杜凯.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2014
[4]激光红外双波段光机系统结构设计与分析[D]. 刘书彬.长春理工大学 2014
[5]周视观瞄仪跟踪精度检测技术研究[D]. 乔琳.西安电子科技大学 2014
[6]一种多通道可变距离激光聚焦收发系统的研制[D]. 徐丽萍.南京理工大学 2014
[7]反射镜支撑结构设计与分析[D]. 严从林.中国科学院研究生院（光电技术研究所） 2013
[8]离轴式激光雷达结构设计[D]. 李文博.长春理工大学 2012
[9]相干激光雷达结构设计[D]. 杨铭.长春理工大学 2012
[10]一种激光变焦扩束系统设计[D]. 刘焕宝.长春理工大学 2011
本文编号：3629025
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianzigongchenglunwen/3629025.html
