基于光纤传像束的推扫式红外成像系统研究
针对推扫式红外遥感成像技术在高分辨对地观测领域的重要地位,结合我国红外遥感技术发展现状和长线阵红外探测器技术水平,本文研究了利用线面转换的异型红外光纤传像束线阵端实现大视场推扫,面阵端每根光纤与成熟的小面阵红外焦平面阵列像元间一对一耦合获得高分辨红外遥感图像的方法.该方法规避直接获取长线阵红外探测器的技术难度,对我国红外遥感技术的发展意义重大.全文对基于红外光纤传像束的推扫式红外相机系统的工作原理、结构组成、系统像质评价方法、各光学系统的选型设计、光纤传像束与光学系统间高效率耦合等关键技术进行了论述,并进行了推扫式红外光纤传像系统原理演示实验.分析出的系统调制传递函数表达式和仿真结果可用于系统的像质评价,对其它离散采样成像系统的光学系统设计和评价也具有指导意义.所介绍的像方远心型离轴三反光学系统设计方法简单快速,利用该方法设计的Wetherell型离轴TMA光学系统不仅可作为本文红外相机的前置望远系统,还可用作成像光谱仪等其它要求像方远心结构的各类仪器中.所设计的两种型式后继耦接系统结构参数、成像质量、温度灵敏度和公差分析结果等均满足设计要求,还可用作其它要求100%冷光阑效率的红外中继系统.所设计的用于红外光纤传像束耦合的微透镜阵列解决了系统填充率低、焦比退化引起耦合损耗大等问题,模拟结果表明,引入微透镜后可使系统的光能利用率提高40%以上,且所述设计方法还可设计用于红外焦平面耦合的微透镜阵列.最后进行了光纤传像红外系统推扫成像演示实验,获得了良好像质的拼接图像,实验结果及分析表明利用红外光纤传像束实现推扫成像具有可行性和优越性,为后续进一步的原理样机实现奠定了基础.
- 作者：
- 闫兴涛
- 学位授予单位：
- 中国科学院研究生院(西安光学精密机械研究所)
- 专业名称：
- 光学工程
- 授予学位：
- 博士
- 学位年度：
- 2013年
- 导师姓名：
- 杨建峰
- 中图分类号：
- TN216
- 关键词：
- 红外遥感成像技术；光纤传像束；离轴三反消像散；后继耦接系统；微透镜阵列
- Infrared Remote Sensing Imaging Technology； Imaging Fiber Bundle； Off-axis TMA； Successor Coupling System； Microlens Array