宽波段共孔径光学系统设计与分析
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本文主要探讨了多波段光谱接收与可见光成像共孔径光学系统的设计,这种系统在工业检测和军事应用中具有重要价值。通过共孔径技术,可以集成多种波段的光谱信息采集和可见光成像功能,减少设备体积,降低成本,并确保一致性的探测效果。 在多波段共孔径光学系统中,常见的结构包括共用的前置光路、分光元件和独立的后置光路。前置光路可能采用卡塞格林式、离轴三反式或折射透镜组等设计,分光元件如棱镜和分光平板用于分离不同波段的光,而后置光路通常配备多个针对特定波段的探测器。文献中提到的几个实例展示了各种设计方法和优化策略,例如使用离轴三反结构解决遮拦问题,或者通过偏心处理分光平板提高成像质量。 文章回顾了近年来的一些研究进展,包括Mahmoud Alaaeldin等人设计的可见/红外共孔径系统,贾冰设计的多谱段共孔径跟踪/引导系统,Xin Liu等人设计的可见/长波红外系统,韩培仙的可见/中波双波段系统,以及马占鹏等人的可见/红外双色系统。这些设计在波段范围、遮拦比、口径大小和无热化处理等方面各具特点,但也存在各自的局限性,如工作波段较窄、遮拦比较大或加工装调难度高等。 文章接着阐述了系统的工作原理,光学载荷包括双轴转台、多波段光谱接收和可见光成像共孔径系统以及长波红外探测系统,可以实现对目标的跟踪、成像和宽光谱信息的获取。系统在大视场跟踪目标后,通过调整焦段进入小视场锁定模式,进一步进行精确的探测和成像。 尽管已有一些广泛的研究,但文章指出,目前尚缺乏工作波段覆盖200~2500nm的宽波段共孔径消热差系统。这表明在这一领域的研究还有待深化,尤其是在宽光谱范围和热稳定性方面存在挑战。 多波段光谱接收与可见光成像共孔径光学系统的设计是当前光学工程中的一个重要课题。它涉及到光学系统设计、分光技术、探测器选择以及系统集成等多个层面,对于提升检测精度、降低成本和增强设备的多功能性具有重要意义。未来的研究方向可能包括扩大工作波段、降低遮拦比、优化无热化设计以及提高系统的整体性能。
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