离轴抛物面镜准直输出辐照度特性

邹百英; 赵慧洁; 张颖; 李建华

离轴抛物面镜准直输出辐照度特性

1.
北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院,北京100191;
2.
试验物理与计算数学国家级重点实验室,北京100076

基金项目:

国家自然科学基金(61227806,61107013)

详细信息

作者简介:
邹百英(1982-),女,博士生,主要从事遥感器辐射定标方面的研究工作。Email:zoubaiying2006@126.com

中图分类号: O439

Irradiance characteristics for the off-axis parabolic collimating mirror

1.
School of Instrumentation Science &Opto-electronics,Beihang University,Beijing 100191,China;
2.
National Key Laboratory of Science and Technology on Test Physics &Numerical Mathematics,Beijing 100076,China

摘要: 基于离轴抛物面镜的准直光学系统因其无色差、材料易得、工作谱段宽、无中心遮挡等优点被广泛应用于传感系统校准、辐射测量、红外目标模拟器等系统中。为了分析设计的准直系统是否满足实际需求,对准直系统输出的辐照度特性进行了理论分析及仿真研究。基于辐照度传输模型给出了准直系统输出面辐照度分布表达式,并给出了准直光束发散角与抛物面焦距、光源口径及离轴角之间等的定量关系。采用光线追迹方法仿真分析了准直系统在不同光源口径情况下的输出面辐照度分布情况,并对输出辐照度均匀性进行了定量分析。文中所提出的分析方法对提高离轴抛物面镜的准直性和输出辐照度均匀性有重要的意义。
- 辐照度分析 /
- 准直光学系统 /
- 离轴抛物面镜 /
- 辐照度传输模型 /
- 光线追迹
Abstract: Off-axis parabolic mirror has been widely used in sensor calibration, radiation measurement, infrared target simulation system and so on, because it takes many advantages such as no chromatic-aberration, common used material, broadband, no center block. The irradiance characteristic of the offaxis parabolic collimating mirror was evaluated by both theoretical analysis and simulation study. Both the expression for the irradiance distribution on the exit pupil plane of the off-axis parabolic collimator and the relations between the angle of divergence and the parameters of the collimator such as the focal length of the mirror, the aperture size of the source and the angle of off axis, were theoretically derived based on the radiation transfer model. The irradiance distribution on the exit pupil plane of the collimator was simulated by ray tracing method. The uniformity of the distribution was also analyzed. The method proposed here is useful to increase the collimation and uniformity of the off-axis parabolic mirror.
- irradiance analysis /
- collimator /
- off-axis parabolic mirror /
- radiation transfer model /
- ray tracing

[1]	Yue Feng, Zhu Jianqiang, Zhao Dongfeng. Study on focusing characteristic of large aperture aff-axis paraboloidal mirror in the high-energy petawatt laser system [J]. Acta Optica Sinica, 2012, 32(9): 144-152. (in Chinese)
[2]
[3]	Zhang Ying, Ding Zhenmin, Zhao Huijie, et al. Rigid-body displacement separation of optics in optical-structural-thermal integrated analysis[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(10): 2763-2767. (in Chinese)
[4]
[5]	Liang Pei, Gao Jiaobo. Spectroradiometric calibration of IR target simulator[J]. Laser Infrared, 2003, 33(3): 197-199. (in Chinese)
[6]
[7]	Xu Jun, Meng Binghuan, Zheng Xiaobing, et al. Development and calibration of infrared standard radiomete[J]. Infrared and Laser Engineerin, 2013, 42(4): 863-868. (in Chinese)
[8]
[9]	Yu Jian, Zhang Guoyu. Design of the off-axis parabolic reflective collimator for calibrating the infrared probe for small field [J]. Journal of Changchun University of Science and Technology (Natural Science Edition), 2010, 33(1): 8-10. (in Chinese)
[10]
[11]	Gu Xiaochao, Hu Wenwen, Huang Lili, et al. Design of the off-axis collimator[J]. Laser Infrared, 2008, 38(5): 472-473. (in Chinese)
[12]
[13]
[14]	Malone R M, Dolan D H, Hacking R G, et al. IR spectrometer using 90-degree off-axis parabolic mirrors[C]// SPIE, 2008, 7068: 706808.
[15]
[16]	Liang Pei. Study on collimation property of off-axis parabolic mirror[J]. Acta Optica Sinica, 2006, 26(06): 909-913. (in Chinese)
[17]	Yu Daoyin, Tan Hengying. Engineering Optics [M]. Beijing: Mechanical Industry Press, 2006: 67-68. (in Chinese)
[18]
[19]	Zhang Kun, Chen Haiqing, Liao Zhaoshu, et al. Monte Carlo simulation for the radiation characteristics of infrared light source[J]. Laser Infrared, 2010, 40(5): 491-495. (in Chinese)

[1]	俞兵, 储隽伟, 范纪红, 腾国奇, 王曼, 杨传森, 郭磊, 袁林光, 李燕, 金伟其. 基于光线追迹法的低温辐射计光吸收腔设计 . 红外与激光工程, 2022, 51(8): 20210918-1-20210918-6. doi: 10.3788/IRLA20210918
[2]	孙永雪, 夏振涛, 韩海波, 陈丽, 刘瑞芳, 陈刚义, 王珂. 大型太阳模拟器准直镜装调及辐照特性测试 . 红外与激光工程, 2019, 48(4): 417006-0417006(5). doi: 10.3788/IRLA201948.0417006
[3]	吕丽军, 刘盟, 侍业. 鱼眼镜头图像畸变的校正方法 . 红外与激光工程, 2019, 48(9): 926002-0926002(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0926002
[4]	张发强, 张维光, 万文博. 基于光线追迹的红外探测光学系统杂散辐射研究 . 红外与激光工程, 2019, 48(9): 904006-0904006(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0904006
[5]	胡波, 吴超鹏, 杨永, 张旭, 宋宏, 陶军. 水下光源主光轴光谱辐照度分布模型 . 红外与激光工程, 2019, 48(9): 910001-0910001(7). doi: 10.3788/IRLA201948.0910001
[6]	王稼禹, 李英超, 史浩东, 江伦, 王超, 刘壮, 李冠霖. 折反式望远系统全视场全口径偏振特性研究 . 红外与激光工程, 2019, 48(3): 318004-0318004(8). doi: 10.3788/IRLA201948.0318004
[7]	任晓坜, 王继红, 任戈, 翟嘉, 谭玉凤. 气动光学效应对激光扩束系统的影响 . 红外与激光工程, 2019, 48(S1): 1-5. doi: 10.3788/IRLA201948.S106001
[8]	熊浩西, 易仕和, 丁浩林, 徐席旺, 欧阳天赐. 三维无规则不均匀折射率场光线追迹新方法 . 红外与激光工程, 2019, 48(5): 503005-0503005(9). doi: 10.3788/IRLA201948.0503005
[9]	佀同岭, 朴燕, 李敏. 基于光线追迹的LED裸眼三维显示技术准直性研究 . 红外与激光工程, 2018, 47(6): 603002-0603002(6). doi: 10.3788/IRLA201847.0603002
[10]	常浩, 叶继飞, 李南雷, 周伟静. 一种应用于激光微烧蚀的光学聚焦系统简化设计方法 . 红外与激光工程, 2018, 47(9): 906007-0906007(7). doi: 10.3788/IRLA201847.0906007
[11]	衣小龙, 方伟, 李叶飞, 叶新, 王玉鹏. 太阳辐照度绝对辐射计的定标新方法 . 红外与激光工程, 2016, 45(9): 917001-0917001(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0917001
[12]	张钊, 孙景旭, 刘则洵, 李宪圣, 任建岳. 离轴抛物面镜像面扫描太赫兹光学设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(7): 703003-0703003(7). doi: 10.3788/IRLA201645.0703003
[13]	郝永平, 赵龙飞, 张嘉易. 非球面变焦距曲面复眼的优化研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(1): 157-161.
[14]	郑勇辉, 孙华燕, 赵延仲, 张令军. 基于Zemax的探测激光气动光学畸变快速仿真 . 红外与激光工程, 2015, 44(S1): 80-85.
[15]	黄选平, 许东, 包实秋, 谭晓颂. 温度和应力动态变化对球形头罩的光传输影响 . 红外与激光工程, 2015, 44(6): 1818-1822.
[16]	张艳娜, 郑小兵, 李新, 刘恩超, 李文伟. 基于可调谐激光器的太阳光谱辐照度仪定标方法 . 红外与激光工程, 2014, 43(8): 2678-2683.
[17]	周伟, 程德文, 许晨, 禹璐, 王庆丰, 王涌天, 金国藩. NURBS自由曲面在光机设计和分析中的应用 . 红外与激光工程, 2014, 43(10): 3313-3320.
[18]	李冰, 赵跃进, 张超, 郭小虎, 张镜水, 孔令琴. 非成像式激光告警系统的光学设计及优化 . 红外与激光工程, 2014, 43(5): 1511-1516.
[19]	陈应航, 隋左宁, 孙红胜, 魏建强, 李敬峰, 李世伟, 孙广尉. 紫外-真空紫外光谱辐照度校准系统 . 红外与激光工程, 2013, 42(4): 998-1002.
[20]	胡欣, 张文攀, 殷瑞光, 李慧, 赵琳锋, 刘艳芳. 激光在锥形多模光纤中的耦合效率与传输模式 . 红外与激光工程, 2013, 42(2): 372-375.

点击查看大图

计量

文章访问数: 429
HTML全文浏览量: 72
PDF下载量: 490
被引次数: 0

全文HTML

参考文献 (19)

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

留言板

离轴抛物面镜准直输出辐照度特性

作者简介:
邹百英(1982-),女,博士生,主要从事遥感器辐射定标方面的研究工作。Email:zoubaiying2006@126.com

Irradiance characteristics for the off-axis parabolic collimating mirror

计量

离轴抛物面镜准直输出辐照度特性

1. 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院,北京100191;

2. 试验物理与计算数学国家级重点实验室,北京100076

作者简介:
邹百英(1982-),女,博士生,主要从事遥感器辐射定标方面的研究工作。Email:zoubaiying2006@126.com

English Abstract

Irradiance characteristics for the off-axis parabolic collimating mirror

1. School of Instrumentation Science &Opto-electronics,Beihang University,Beijing 100191,China;

2. National Key Laboratory of Science and Technology on Test Physics &Numerical Mathematics,Beijing 100076,China

全文HTML

目录

留言板

离轴抛物面镜准直输出辐照度特性

作者简介: 邹百英(1982-),女,博士生,主要从事遥感器辐射定标方面的研究工作。Email:zoubaiying2006@126.com

Irradiance characteristics for the off-axis parabolic collimating mirror

计量

出版历程

离轴抛物面镜准直输出辐照度特性

1. 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院,北京100191; 2. 试验物理与计算数学国家级重点实验室,北京100076

作者简介: 邹百英(1982-),女,博士生,主要从事遥感器辐射定标方面的研究工作。Email:zoubaiying2006@126.com

English Abstract

Irradiance characteristics for the off-axis parabolic collimating mirror

1. School of Instrumentation Science &Opto-electronics,Beihang University,Beijing 100191,China; 2. National Key Laboratory of Science and Technology on Test Physics &Numerical Mathematics,Beijing 100076,China

全文HTML

目录

作者简介:
邹百英(1982-),女,博士生,主要从事遥感器辐射定标方面的研究工作。Email:zoubaiying2006@126.com

1. 北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院,北京100191;

2. 试验物理与计算数学国家级重点实验室,北京100076

作者简介:
邹百英(1982-),女,博士生,主要从事遥感器辐射定标方面的研究工作。Email:zoubaiying2006@126.com

1. School of Instrumentation Science &Opto-electronics,Beihang University,Beijing 100191,China;

2. National Key Laboratory of Science and Technology on Test Physics &Numerical Mathematics,Beijing 100076,China