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共形光學系統的設計思路

時間：2021-11-15 08:57作者：update 閱讀(467) 評論: 5來自: 網絡平臺

導讀：隨著特殊應用需求的增多和光學加工設計能力的提高，共形窗口技術被廣泛應用于各種航空、航天光學系統。

　　隨著特殊應用需求的增多和光學加工設計能力的提高，共形窗口技術被廣泛應用于各種航空、航天光學系統。

　　本質上，共形光學研究的是一個能與平臺的外形輪廓平滑吻合的系統結構。過去飛行器在飛行時很少會以高音速飛行，其產生的氣動效應不明顯，因此人們很少會從空氣動力學的角度來考慮機載光電載荷光學系統的優化設計。

　　傳統的機載光電載荷光學窗口形狀主要采用平板拼接和球形窗口。球形窗口在高音速飛行時會帶來很大的激波阻力，使得窗口氣動加熱嚴重。

　　采用平板拼接相對于球形窗口會在一定程度上減少氣動光學效應，但接縫處會遮擋視場，增大平板光窗接縫處的熱梯度，同時也會引起射頻散射，終導致圖像退化。隨著光學設計、加工、裝調能力的提高，共形光學系統設計技術已被廣泛應用于飛行器整流罩中。

　　在機載光電載荷光學系統中，通過采用共形光學窗口實現載荷與飛機主體外形輪廓一體化設計，既能保持飛機整體的空氣動力學性能，又能大幅減少氣動效應對光學系統產生的影響。

　　光學窗口除了對載荷光電系統進行保護以外，同時也是整個成像系統的一個重要組成部分。為了更好地滿足飛行平臺和光電載荷系統的特殊需求，尤其是隨著高馬赫數飛行器的日益發展，更是急需發展含特殊面形光學窗口的光學系統。含有特殊面型的光學窗口會大量引入不規則的像差，因此必須設計特殊的曲面或光學元件對像差進行校正。

　　共形窗口設計主要由三個步驟組成：

　�。�1）設計建模，即通過將元件的初始結構參數輸入編譯好的程序或者軟件，以實現把結構參數轉換成可控的虛擬系統；

　�。�2）優化設計，即通過阻尼zui小二乘法，迭代算法等，不斷改變光學元件的結構參數，相應的模型也應及時更新，使虛擬系統朝著滿足評價函數（即使用要求）的方向發展變化；

　�。�3）仿真，即將光學元件從建模層的各模型庫中具體化，建立虛擬物面，將系統放在虛擬環境中，交互控制實際使用中將會碰到的各種參數變化，分析對系統的影響。

　　利用光學軟件對系統優化設計時，應先給出光學系統結構形式、受控制的像差個數、像差的目標值及評價函數中的人工權重因子。然后，軟件將按照設定的目標自動改變透鏡各個可變參數，進行像差自動校正和平衡。經過優化之后，獲得滿足成像質量要求且加工可行的光學系統各個光學元件，并給出光學公差及像質評價。

免責聲明：編寫或轉載此文是為了傳遞更多的信息，為光電行業盡一些綿薄之力。若文字或圖片侵犯了您的合法權益或有不當之處，請作者在20個工作日之內與我們聯系，我們將協調給予處理。

聯系郵箱：lm@focaloptics.com，歡迎相關行業朋友與我們約稿。謝謝。

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引用 first123 2021-11-15 15:17: 不錯支持一個了

引用愛爾蘭咖啡 2021-11-15 14:47: 站位支持

引用 yichang 2021-11-15 14:17: 我是個攝影愛好者。

引用 sunysea 2021-11-15 10:17: 知識就是力量。

引用 gongkailucky 2021-11-15 09:47: 看起來不錯

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