一种光机一体化平面反射镜结构设计及应用分析

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作者 李杭 钮新华 +5 位作者 史成浡 田军 南勇 张营 陈帅帅 雷松涛 《光学技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第2期228-234,共7页

为满足空间光学系统高成像质量、高稳定性和高杂散光抑制效果的需求,文章从选材、选型及仿真设计等方面开展研究,提出了一种新型光机一体化反射镜无框结构优化方案。方案的光学镜面通过钛合金表面烧结玻璃技术实现16∶1的镜坯光学面本... 为满足空间光学系统高成像质量、高稳定性和高杂散光抑制效果的需求,文章从选材、选型及仿真设计等方面开展研究,提出了一种新型光机一体化反射镜无框结构优化方案。方案的光学镜面通过钛合金表面烧结玻璃技术实现16∶1的镜坯光学面本体径厚比,加工难度与成本显著低于碳化硅与铍反射镜。经静应力与模态分析:反射镜结构稳定,重力及安装应力对镜面面形的影响可忽略不计,样件实测面形误差峰谷值<0.65λ,均方根值<0.12λ(λ=632.8nm),通过了相关环境性试验验证;经系统建模及杂散光分析:敏感角度斜入射视场光通量透过率可降低至传统光机分离设计的5~20%左右。设计方案已经成功在轨应用,为星载光学成像高光学稳定性与高杂散光抑制需求的实现提供了一种可借鉴的技术手段。 展开更多

关键词 光机一体化 反射镜 杂散光

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基于光控监控厚度的胶合棱镜滤光膜系制备技术

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作者 张金豹 史成浡 +2 位作者 南勇 谢成荫 崔世俊 《新技术新工艺》 2024年第2期16-20,共5页

胶合滤光棱镜主要是用来让不同波段的光谱或透射或反射以达到在一系列波段中选取所需要辐射波段的目的,其在两光路及以上的综合光电系统改善像质方面应用广泛,但是实际工艺加工中对于大陡度的胶合滤光棱镜膜系由于膜层厚度误差累积效应... 胶合滤光棱镜主要是用来让不同波段的光谱或透射或反射以达到在一系列波段中选取所需要辐射波段的目的,其在两光路及以上的综合光电系统改善像质方面应用广泛,但是实际工艺加工中对于大陡度的胶合滤光棱镜膜系由于膜层厚度误差累积效应,经常在陡度附近透射波段出现“塌峰”现象,严重影响胶合滤光棱镜的实际光谱性能。阐述了光学薄膜透射率控制膜层厚度停止点的原理、镀膜机直接光控结构、胶合棱镜与光控片监控波长换算公式,并利用ARES1350镀膜机直接光控系统光控片监控胶合棱镜滤光膜系,提高了膜层厚度的控制精度,修正了膜层厚度的误差累计,达到了所制备膜系在790~825 nm, Ravg≥95%,895~935 nm, Tavg≥95%的滤光技术指标要求,膜层质量满足JB/T 8226.8—1999检测标准,为该类大陡度胶合滤光棱镜陡度附近透射率的控制提供了新的工艺方法。 展开更多

关键词 光学薄膜 滤光膜 直接光控 光控片 胶合棱镜

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高级次通带滤光膜设计与制备技术

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作者 张金豹 史成浡 +2 位作者 耿浩 南勇 崔世俊 《新技术新工艺》 2023年第1期24-30,共7页

滤光膜主要是用来选取所需要辐射波段的光学零件,可以应用在可见、微光、近红外、短波红外、中远红外等光电系统中,起到波段分离、干扰抑制、色差补偿等关键作用。因此,在白光成像、微光夜视、激光测距、激光制导、红外探测等具备多项... 滤光膜主要是用来选取所需要辐射波段的光学零件,可以应用在可见、微光、近红外、短波红外、中远红外等光电系统中,起到波段分离、干扰抑制、色差补偿等关键作用。因此,在白光成像、微光夜视、激光测距、激光制导、红外探测等具备多项功能的军用光电装备中得到了广泛的应用。从对称膜系结构的矩阵计算公式出发,阐述了高级次截止带的产生与消除条件,通过膜系结构中匹配膜料系数,设计了2种高级次截止带消除的滤光膜系结构,比较2种膜系的工艺容差,选择最优滤光膜系结构进行了真空镀膜工艺制备,指出了制备过程中被抑制的高级次截止带会再次出现是由于匹配系数失配及修正匹配系数对策。同时,利用APS离子源辅助镀膜技术,提升了薄膜的成膜质量,达到了所制备膜系在胶合棱镜45°倾斜测试下450~650 nm, Tave≥90%,1 570 nm±10 nm, Rave≥95%的滤光要求,膜层质量满足JB/T 8226.8—1999检测标准。 展开更多

关键词 光电系统 光学薄膜 滤光膜 高级次 通带 截止带

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基于通带扩展的超宽带减反射膜制备技术 被引量：5

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作者 张金豹 王明慧 +2 位作者 耿浩 史成浡 孙亚威 《光电技术应用》 2018年第4期25-30,共6页

现代综合性光学仪器往往是一机多用,光学系统的工作波段可能要覆盖紫外、可见、微光、近红外、短波红外甚至中、远红外等。这样的光学系统往往比较复杂,涵盖光学零件类型较多,镜面累计光能损失、杂散光现象严重,光能的损失及杂散光的传... 现代综合性光学仪器往往是一机多用,光学系统的工作波段可能要覆盖紫外、可见、微光、近红外、短波红外甚至中、远红外等。这样的光学系统往往比较复杂,涵盖光学零件类型较多,镜面累计光能损失、杂散光现象严重,光能的损失及杂散光的传播,造成了像的亮度降低,像的衬度降低,像的分辨率下降,为了获得良好的光学系统性能,需要在其光学零件表面镀制超宽带减反射膜。而这种膜系通常需要较多的层数和较多种膜料的组合才能实现,设计和镀制难度都很大。文中提出了一种利用通带扩展方法设计超宽带减反射膜,选用Ta2O5、SiO2两种膜料组合,实现了0.42~0.9μm,Rave≤1.6%,1.064±0.01μm,Rave≤1%,1.57±0.01μm,Rave≤1%,超宽光谱区域减反射效果,镀制膜层质量满足JB/T8226.1-1999检测标准。 展开更多

关键词 光学薄膜 减反射膜 通带扩展 周期

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多角度光谱测量法制备短波通滤光膜技术 被引量：4

5

作者 张金豹 史成浡 耿浩 《光电技术应用》 2020年第2期70-73,共4页

详细论述了短波通滤光膜的理论设计与实际制备结果,光谱曲线偏离的原因及修正方法。首先选择高、低折射率膜料设计短波通滤光膜系,然后进行实际膜系制备。由于镀膜机存在控制误差,使得实际膜层制备厚度偏离理论厚度,导致实际制备光谱曲... 详细论述了短波通滤光膜的理论设计与实际制备结果,光谱曲线偏离的原因及修正方法。首先选择高、低折射率膜料设计短波通滤光膜系,然后进行实际膜系制备。由于镀膜机存在控制误差,使得实际膜层制备厚度偏离理论厚度,导致实际制备光谱曲线超差。通过利用多角度光谱测量法对制备结果进行测量,依据多次测量结果的曲线偏离量,判断产生膜层厚度误差的膜料、膜层厚度误差的偏差大小及方向。在修正膜层厚度误差后,制备了光谱曲线平坦变化的短波通滤光膜。这种光谱性能更好的短波通滤光膜可以避免光学系统的偏色效应,此项技术为短波通滤光膜的设计与加工提供了新的理论依据与制备方案。 展开更多

关键词 光学薄膜 短波通滤光膜 半波孔 误差

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3D眼镜光学薄膜膜系设计与制备技术 被引量：4

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作者 张金豹 王明慧 +2 位作者 耿浩 史成浡 孙亚威 《光电技术应用》 2018年第6期39-43,61,共6页

3D眼镜现普遍用于商业影院和其他高端医药、船舶、航空等光电信息行业。红蓝、红绿、红青等色差式3D眼镜的图像颜色会严重丢失,使得影像失真,而采用光学薄膜设计的色差式3D眼镜则可以大幅度提升图像的色彩还原度,使得影像更丰富。通过... 3D眼镜现普遍用于商业影院和其他高端医药、船舶、航空等光电信息行业。红蓝、红绿、红青等色差式3D眼镜的图像颜色会严重丢失,使得影像失真,而采用光学薄膜设计的色差式3D眼镜则可以大幅度提升图像的色彩还原度,使得影像更丰富。通过介绍色差式3D眼镜原理、光学薄膜干涉特性,利用Needle优化算法设计了3D眼镜光谱曲线,这种算法比非1/4膜堆串联初始结构Simplex算法所获得的光谱曲线,薄膜层数更少,厚度更薄,更有利于工艺的实现,并对实际设计光谱进行了薄膜制备,光谱测试结果与设计相符,0.47～0.5μm,0.56～0.58μm,0.65～0.68μm,Tave≥90%,0.42～0.46μm,0.52～0.55μm,0.6～0.64μm,0.7～0.74μm,Tave≤10%,满足了3D眼镜光学薄膜技术指标要求。 展开更多

关键词 光学薄膜 3D眼镜 膜堆 Needle算法

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偏振分光棱镜带宽扩展设计与制备技术 被引量：3

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作者 张金豹 王明慧 +3 位作者 耿浩 史成浡 刘海伟 孙亚威 《光电技术应用》 2018年第5期1-5,54,共6页

光学薄膜偏振分光棱镜是现代光电显示、光电测试、光电信息传输等系统的重要部件之一,但是,常规的光学薄膜偏振分光棱镜存在光坯化学稳定性差、偏振分光带宽窄、应用角度小等工艺难点。通过深入研究布儒斯特角偏振分光原理与干涉截止滤... 光学薄膜偏振分光棱镜是现代光电显示、光电测试、光电信息传输等系统的重要部件之一,但是,常规的光学薄膜偏振分光棱镜存在光坯化学稳定性差、偏振分光带宽窄、应用角度小等工艺难点。通过深入研究布儒斯特角偏振分光原理与干涉截止滤光片膜系偏振分离效应,使两种设计方法进行结合扩展了偏振分光棱镜的偏振分光带宽,在化学稳定性好的德国肖特光学玻璃BK7光坯上,制备了P偏振光0.44～0.64μm,Tave≥95%,Rave≤5%,S偏振光0.44～0.64μm,Tave≤5%,Rave≥95%的偏振分光膜。这种结构的光学薄膜可以在不同材料光学玻璃光坯上设计优化出宽带宽、大角度、高偏振消光比的偏振分光棱镜,为偏振分光棱镜的设计与加工提供了新的理论依据与制备方案。 展开更多

关键词 光学薄膜 偏振分光膜 干涉截止滤光片 布儒斯特角

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时间监控法制备窄带滤光膜系工艺技术 被引量：2

8

作者 张金豹 王明慧 +2 位作者 耿浩 史成浡 孙亚威 《陕西理工大学学报（自然科学版）》 2019年第2期12-16,共5页

基于规整全介质窄带滤光膜系初始结构,采用光学薄膜软件中单纯形算法优化出了所需光谱特性曲线,并对制备结果进行了拟合反演,依靠时间监控的离子束溅射镀膜机制备了中心波长950±2 nm,半宽度50 nm,峰值透过率大于90%,截止透射率小于... 基于规整全介质窄带滤光膜系初始结构,采用光学薄膜软件中单纯形算法优化出了所需光谱特性曲线,并对制备结果进行了拟合反演,依靠时间监控的离子束溅射镀膜机制备了中心波长950±2 nm,半宽度50 nm,峰值透过率大于90%,截止透射率小于0. 5%的窄带滤光膜系。 展开更多

关键词 窄带滤光膜 时间监控 拟合 光谱

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提高平面元件制造精度的方法 被引量：2

9

作者 田军 史成浡 耿浩 《国防制造技术》 2021年第1期39-41,共3页

应用干涉测量技术对平面元件被加工表面与光胶垫板基准面之间的平行度进行测控,或者利用错胶的办法,以达到高平行度要求.根据光胶垫板加工零件过程中,零件第二面面形反弹规律,有效控制第二面面形,以达到高面形精度的要求.

关键词 干涉测量 平面元件 面形 平行度 制造精度

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基于等效折射率法的短波通滤光膜制备技术 被引量：1

10

作者 张金豹 史成浡 +1 位作者 耿浩 杨资阳 《新技术新工艺》 2022年第3期36-40,共5页

军用光电系统通常包含白光成像、微光夜视、激光测距、激光制导、红外探测等多项功能,而短波通滤光膜以其特有的光学特性可以对这些光谱区域进行区分选择,便于实现光电系统的多光路设计,因此得到了广泛的应用。通过阐述短波通滤光膜设... 军用光电系统通常包含白光成像、微光夜视、激光测距、激光制导、红外探测等多项功能,而短波通滤光膜以其特有的光学特性可以对这些光谱区域进行区分选择,便于实现光电系统的多光路设计,因此得到了广泛的应用。通过阐述短波通滤光膜设计方法和对称膜堆等效折射率特性,分析了膜系结构产生高级次截止带的原因是高级次带等效折射率为虚数,提出了利用等效折射率法抑制高级次截止带展宽通带制备短波通滤光膜的技术,所设计出的多单元周期的短波通滤光膜膜系标准结构在高级次带等效折射率为实数,使得高级次截止带变为了通带,利用离子源辅助技术制备膜层后,达到了在45°倾斜测试下400~900 nm,Tave≥92%,1064 nm,Tave≥92%,1570 nm,Rave≥92%的分光水平,膜层质量满足JB/T 8226.8—1999检测标准。同时随着多单元周期膜系结构中周期次数的增加,可以在不影响通带宽度的情况下,进一步提升截止深度,抑制杂散光干扰,优化超宽带短波通滤光膜光谱性能。 展开更多

关键词 光学薄膜 短波通滤光膜 通带 截止带 等效折射率 对称

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窄带干涉滤光膜光谱曲线变形分析与修正技术 被引量：1

11

作者 张金豹 史成浡 耿浩 《国防制造技术》 2021年第1期28-31,共4页

随着光学薄膜技术的飞速发展,窄带干涉滤光膜已在光通讯、光谱学、医药学、激光技术、天文物理、物质分析等各个领域得到了广泛的应用,其主要作用是对光进行光谱选择,使需要的光通过,不需要的光截止,提高系统信噪比.通过研究窄带干涉滤... 随着光学薄膜技术的飞速发展,窄带干涉滤光膜已在光通讯、光谱学、医药学、激光技术、天文物理、物质分析等各个领域得到了广泛的应用,其主要作用是对光进行光谱选择,使需要的光通过,不需要的光截止,提高系统信噪比.通过研究窄带干涉滤光膜系设计、特征参数、实际制备中工艺参数变化规律后,分析了光谱曲线变形原因,提出了电子枪蒸发源蒸发特性变化引起的多个半波间中心波长不重合是导致光谱曲线变化出现塌峰现象的主要原因,在制备过程中修正厚度系数后,所制备出的光谱曲线与理论相符. 展开更多

关键词 光学薄膜 窄带干涉滤光膜 中心波长 电子枪蒸发源

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带通滤光膜陡度变形修正技术

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作者 张金豹 史成浡 +1 位作者 耿浩 郭浩宇 《光电技术应用》 2021年第2期35-39,共5页

截止陡度变形是带通滤光膜实际制备中的工艺难题,通过对周期性膜系结构等效折射率与基片进行导纳匹配优化设计,得到了规整结构的带通滤光膜系,对膜系制备过程中工艺参数变化规律分析,得出了电子枪蒸发源蒸发特性变化引起膜系截止带误差... 截止陡度变形是带通滤光膜实际制备中的工艺难题,通过对周期性膜系结构等效折射率与基片进行导纳匹配优化设计,得到了规整结构的带通滤光膜系,对膜系制备过程中工艺参数变化规律分析,得出了电子枪蒸发源蒸发特性变化引起膜系截止带误差分离是陡度变形的主要原因,在修正误差后实际制备了陡度变化小于25 nm的带通干涉截止滤光膜。 展开更多

关键词 光学薄膜 宽带通滤光膜 截止 离子源

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高折射率胶合分束棱镜光谱曲线平坦技术研究

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作者 张金豹 王明慧 +3 位作者 耿浩 史成浡 孙亚威 刘明涛 《光电技术应用》 2019年第1期16-20,共5页

高折射率胶合分束棱镜在复杂光学系统的像差校正中可以减少镜片数量,改善成像质量,得到越来越广泛的应用。但是,高折射率胶合分束棱镜的加工中很容易出现光谱曲线平坦度超差,甚至光谱曲线难以实现等工艺难题。通过介绍胶合分束棱镜结构... 高折射率胶合分束棱镜在复杂光学系统的像差校正中可以减少镜片数量,改善成像质量,得到越来越广泛的应用。但是,高折射率胶合分束棱镜的加工中很容易出现光谱曲线平坦度超差,甚至光谱曲线难以实现等工艺难题。通过介绍胶合分束棱镜结构、光敏胶特性、光波时间相干性原理,在牌号ZF88高折射率光学玻璃基底上实际设计并制备了420～720 nm,T:R=1:1±0.03,T+R≥95%,光谱曲线平坦变化的胶合分束棱镜。这项技术突破了传统胶合零件光学薄膜制备中的光谱曲线偏离效应,为胶合零件的光学薄膜设计与制备提供了新的理论依据与方案。 展开更多

关键词 光学薄膜 胶合分束棱镜 高折射率 光敏胶

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