【摘要】：望遠系統(tǒng)在進行遠距離觀測目標時,由于受到大氣湍流的影響,使得成像分辨率降低,因此引入了自適應光學系統(tǒng),提高目標探測和識別的能力。雙波段的自適應成像系統(tǒng)比單一波段多一個觀測渠道,有利于快速發(fā)現(xiàn)目標,并且可見/紅外波段相結合可以獲得更精準、全面的目標信息,可同時滿足既能分辨場景細節(jié),又能在霧、靄、雨、雪的天氣情況下觀察目標的要求。因此,對于雙波段自適應光學系統(tǒng)的研究具有重要的現(xiàn)實意義。為了提高雙波段光學系統(tǒng)成像性能,結合可見光和中波紅外的特點,本文研究和推導了波段間消色差理論和焦距補償表達式,設計了無光路補償?shù)淖赃m應雙波段共口徑/共光路齊焦成像光學系統(tǒng);分析對比了望遠系統(tǒng)的類型,設計了可見光/中波紅外雙波段望遠系統(tǒng)。介紹了波前校正器反射鏡面的材料特性和波前傳感器的基本原理,合理選擇了變形反射鏡的材料,設計了哈特曼-夏克波前傳感器陣列透鏡,最后將雙波段自適應光學成像系統(tǒng)與雙波段望遠系統(tǒng)相匹配進行設計優(yōu)化,組合系統(tǒng)的工作波段為0.38μm～0.76μm、3μm～5μm,F數(shù)為15,組合焦距為1000mm,全視角為0.5°。該系統(tǒng)可以同時接收可見光波段和中波紅外波段的目標信息,從而達到提高探測目標信息的一致性和探測準確度。所設計的可見光波段光學系統(tǒng)的光學傳遞函數(shù)值在奈奎斯特頻率61lp/mm時高于0.4,中紅外波段系統(tǒng)的光學傳遞函數(shù)值在奈奎斯特頻率20lp/mm時達到0.4,點列圖各視場像點都集中在單個探測器范圍內。成像系統(tǒng)采用正、負透鏡與二元衍射面相結合的方法,實現(xiàn)可見光和中波紅外雙波段融合成像,達到全天候偵查的目的。根據(jù)使用要求,光學系統(tǒng)引入二元衍射面實現(xiàn)了光學被動式消熱差,在-40℃～+60℃溫度范圍內像面穩(wěn)定,系統(tǒng)成像質量滿足要求,最后,采用靈敏度分析法對系統(tǒng)進行公差分析。設計結果表明,系統(tǒng)結構簡單,能進行遠距離目標探測,成像質量接近衍射極限。
【學位授予單位】：西安工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TH743

【參考文獻】

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6 謝文科;馬浩統(tǒng);高穹;江文杰;;氣動光學自適應校正研究進展[J];激光與光電子學進展;2014年09期

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8 劉鈞;陳陽;;可見光/紅外雙波段大視場共口徑齊焦光學系統(tǒng)[J];西安工業(yè)大學學報;2014年02期

9 李巖;張葆;洪永豐;趙春蕾;;諧衍射紅外雙波段雙視場光學系統(tǒng)設計[J];光學學報;2013年11期

10 寧長春;索郎桑姆;;天文望遠鏡400年發(fā)展中對于光學知識的應用和拓展[J];大學物理;2013年10期

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2 夏愛利;基于Shack-Hartmann波前傳感器的自適應光學系統(tǒng)研究[D];中國科學院研究生院(西安光學精密機械研究所);2011年

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4 張春艷;中波和長波紅外雙波段消熱差光學系統(tǒng)設計[D];蘇州大學;2011年

5 程珂;紅外變焦系統(tǒng)的研究[D];中國科學院研究生院（西安光學精密機械研究所）;2005年

6 金英蘭;大氣對空間激光通信的影響及其自適應光學補償效果的研究[D];長春理工大學;2002年

本文編號：2744834