双波段自适应光学系统设计

发布时间：2020-07-07 07:29

【摘要】：望远系统在进行远距离观测目标时,由于受到大气湍流的影响,使得成像分辨率降低,因此引入了自适应光学系统,提高目标探测和识别的能力。双波段的自适应成像系统比单一波段多一个观测渠道,有利于快速发现目标,并且可见/红外波段相结合可以获得更精准、全面的目标信息,可同时满足既能分辨场景细节,又能在雾、霭、雨、雪的天气情况下观察目标的要求。因此,对于双波段自适应光学系统的研究具有重要的现实意义。为了提高双波段光学系统成像性能,结合可见光和中波红外的特点,本文研究和推导了波段间消色差理论和焦距补偿表达式,设计了无光路补偿的自适应双波段共口径/共光路齐焦成像光学系统;分析对比了望远系统的类型,设计了可见光/中波红外双波段望远系统。介绍了波前校正器反射镜面的材料特性和波前传感器的基本原理,合理选择了变形反射镜的材料,设计了哈特曼-夏克波前传感器阵列透镜,最后将双波段自适应光学成像系统与双波段望远系统相匹配进行设计优化,组合系统的工作波段为0.38μm～0.76μm、3μm～5μm,F数为15,组合焦距为1000mm,全视角为0.5°。该系统可以同时接收可见光波段和中波红外波段的目标信息,从而达到提高探测目标信息的一致性和探测准确度。所设计的可见光波段光学系统的光学传递函数值在奈奎斯特频率61lp/mm时高于0.4,中红外波段系统的光学传递函数值在奈奎斯特频率20lp/mm时达到0.4,点列图各视场像点都集中在单个探测器范围内。成像系统采用正、负透镜与二元衍射面相结合的方法,实现可见光和中波红外双波段融合成像,达到全天候侦查的目的。根据使用要求,光学系统引入二元衍射面实现了光学被动式消热差,在-40℃～+60℃温度范围内像面稳定,系统成像质量满足要求,最后,采用灵敏度分析法对系统进行公差分析。设计结果表明,系统结构简单,能进行远距离目标探测,成像质量接近衍射极限。
【学位授予单位】：西安工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH743

【参考文献】

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本文编号：2744834