刘壮
- 作品数：11 被引量：52H指数：4
- 供职机构：长春理工大学空间光电技术研究所更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金应用光学国家重点实验室开放基金上海市科学技术委员会资助项目更多>>
- 相关领域：理学机械工程电子电信政治法律更多>>
- 粗糙目标表面红外偏振特性研究被引量：24
- 2020年
- 红外偏振成像可突显目标、识别真伪,准确掌握目标红外辐射偏振特性可有效提高目标的探测识别概率。针对现有目标红外辐射偏振特性模型未考虑粗糙表面导致的遮蔽效应的问题,本文基于微面元双向反射分布函数模型,利用穆勒矩阵构建出含有遮蔽函数的粗糙表面红外辐射偏振度的斯托克斯解析模型。针对光线表面粗糙度和入射角对金属和非金属目标红外辐射偏振度的影响进行定量分析。分析结果表明:无论是金属还是非金属,其红外自发辐射偏振度都随粗糙度的增大而减小,非金属自发辐射偏振度下降的幅度大于金属偏振度;当粗糙度及温度相同时,金属的红外辐射偏振度始终大于非金属;红外辐射偏振度先随入射角的增加而增加,而后在特定入射角下达到峰值,超过一定入射角后,偏振度大幅下降,金属和非金属的红外辐射偏振度间的差异在一定入射角度范围内将达到最大,这有助于区分金属与非金属。最后,利用长波红外微偏振成像系统和近红外偏振成像系统进行不同场景目标的图像采集,获取目标的红外辐射偏振特性,实验结果与理论分析结果基本吻合。本文对研究目标偏振特性、优化设计红外偏振系统以及后续偏振图像处理均具有重要意义。
- 柳祎史浩东姜会林李英超王超刘壮李冠霖
- 关键词：红外偏振偏振度
- 正交级联液晶偏振光栅的收发分离结构设计
- 2021年
- 正交级联液晶偏振光栅可实现光束大范围偏转,在空间激光通信与激光雷达等领域具有广阔的应用前景,其大部分应用领域均需要同时发射激光与接收激光,如何解决发射光与接收光分离的问题尚未见报道。针对这一问题,文中根据1/4波片、1/2波片以及液晶偏振光栅理论推导了线偏振光源经过被动液晶偏振光栅层以及正交级联液晶偏振光栅后偏振态的变化,验证了出射光偏振态与光束偏转角度的可逆性。采用偏振分光棱镜、1/4波片、1/2波片、正交级联液晶偏振光栅等器件设计了一种可实现发射光与接收光偏转与分离的光学结构,构建了测试系统,最后通过测试结果证明了理论的正确性与结构的适用性。
- 刘壮刘壮王启东史浩东王超
- 关键词：光学设计偏振态透过率
- 正交级联液晶偏振光栅角度偏转模型被引量：1
- 2021年
- 目前正交级联液晶偏振光栅使用过程中的偏转角度均被认为是其角分辨率的整数倍,实际使用过程中,正交级联液晶偏振光栅的偏转角度与设计角度存在一定偏差。针对该问题,给出了正交级联液晶偏振光栅偏转角度计算模型。首先根据单片液晶偏振光栅角度偏转理论,推导出级联液晶偏振光栅偏转角度公式,然后进一步推导出二维正交级联液晶偏振光栅角度偏转模型,分析了二维正交级联液晶偏振光栅角度偏转范围与角间隔之间关系,分别计算出满足一定角度范围的角间隔,满足一定角度间隔的角度范围以及同时满足角度范围、角度间隔的设计角间隔。最后分别利用光学设计软件建立了精度为0.001°的软件模型并构建测量精度为0.1°的实物测试系统,证明了角度偏转模型的准确性。
- 刘壮刘壮王启东王超
- 关键词：衍射光学
- 共口径偏振复用激光通信光学天线分光束结构设计
- 2020年
- 针对共口径偏振复用空间激光通信光学天线采用双色分光片分光而浪费高效率波段的问题,利用偏振分光棱镜、法拉第旋光器等器件设计了一种分光束结构。根据现有空间激光通信器件参数,分析了空间激光通信系统对分光束结构的隔离度的需求,计算了该结构的隔离度与光学损耗,并分析了其适用范围。计算结果表明该结构可以应用于共口径偏振复用空间激光通信光学系统。
- 刘壮王超江伦史浩东
- 关键词：光学天线光学设计共口径偏振复用隔离度
- 天基空间碎片光电探测新技术研究被引量：5
- 2020年
- 随着我国航天事业的蓬勃发展,开发太空资源、维护太空环境已成为我国从航天大国向航天强国迈进的重要保障。本文针对目前空间碎片对我国太空资产安全的威胁和对空间碎片探测的迫切需求,对比了国内外差距,提出了未来天基空间碎片光电探测技术的发展方向,梳理了包括光学超分辨成像、光谱偏振探测、测侦通一体化在内的核心关键技术,阐述了其应用在空间碎片探测上的特点和优势,为我国天基空间碎片探测技术的发展提供了一定的参考。
- 付强史浩东史浩东刘壮王超姜会林
- 关键词：天基光电探测
- 用于物证搜寻的大视场变焦偏振成像光学系统设计被引量：8
- 2019年
- 针对传统无人机载相机在复杂环境下物证搜寻成像对比度低、证物识别难度大等问题,提出利用偏振成像技术,进行物证搜寻识别。为保证搜寻效率、识别概率和低照条件下成像效果,设计了大视场大相对孔径两档变焦偏振成像光学系统。系统焦距分别为11 mm和22 mm,F数分别为1.8和2.7,视场角60°和34°,并给出了合理的调焦方式,可实现在3 m和10 m飞行高度下清晰成像。经过仿真分析,调制传递函数在奈奎斯特频率91 lp/mm处优于0.45,满足成像质量要求,公差分析显示,在满足成像质量条件下,公差范围合理。将系统与微偏振片阵列探测器集成,搭载无人机平台,可在复杂环境中对案发现场进行实时高效物证搜寻,大幅提升案事件破获能力。
- 尹骁李英超史浩东江伦王超刘壮李冠霖
- 关键词：变焦镜头光学设计
- 折反式望远系统全视场全口径偏振特性研究被引量：3
- 2019年
- 针对单根光线追迹方法在部分偏振光条件下无法对系统进行全面评价的问题,基于斯托克斯表示法提出了全视场、全口径光线追迹方法,通过对原有折射与反射穆勒矩阵表达式的优化,建立入射光偏振度、光线角度等参量与出射光偏振度的解析关系;理论分析结果表明,入射角与折射角的差值控制在5.7°以内,可以有效减少系统对光线偏振度的影响;依据空间目标成像需求设计了集成微偏振片阵列的偏振成像系统,成像分辨率500 km处为0.5 m;采用动态数据交换机制对光学系统进行全视场、全口径光线追迹,得到系统斯托克斯矢量及偏振度的全视场分布,实现对系统任意视场偏振度的标定,提升偏振探测精度。亦可通过任意视场与中心视场偏振度匹配入射光偏振度,反演目标。
- 王稼禹李英超史浩东江伦王超刘壮李冠霖
- 关键词：偏振度全口径光线追迹
- 光瞳离轴自由曲面光学系统像差特性分析被引量：5
- 2017年
- 基于节点像差理论,提出了以泽尼克多项式为表征函数的光瞳离轴自由曲面光学系统像差分析方法,推导了光瞳离轴自由曲面系统的三阶像散和彗差解析表达式,分析了自由曲面对光瞳离轴系统像差节点分布的影响。根据像差分布特性,有针对性地选取和优化泽尼克系数,设计了一个光瞳离轴自由曲面空间天文光学系统,系统有效焦距为25m,口径为2m,视场为1.2°×1.2°。自由曲面的引入,使系统三阶像散和彗差节点重新回到视场中,不仅平衡了系统光瞳离轴引起的非对称像差,而且有效控制了全视场内点扩展函数(PSF)椭率,减小了星体观测时的测量误差。系统成像质量接近衍射极限,满足使用需求。
- 史浩东张新李英超江伦王超刘壮姜会林
- 关键词：几何光学自由曲面
- 液晶相控阵器件色散特性分析
- 2022年
- 相控阵器件具有色散的作用,而激光器中心波长通常会产生一定漂移,也具有一定光谱宽度,导致大角度偏转情况下,激光光束位置与光功率分布发生改变。针对这一问题,通过液晶空间光调制器与级联液晶偏振光栅两种相控阵器件色散理论,推导出组合液晶相控阵器件波长与坐标之间的关系公式。结合激光光源的光功率谱分布与单模激光的截面功率分布公式,推导出高斯光束经过组合液晶相控阵器件后的光功率分布公式。针对公式计算上的困难给出了简易计算方法。结合特定实例,计算出1000 km外色散特性以及波长漂移引起的位置偏差,色散特性以及光谱宽度引起的光束截面功率分布。根据设定系统参数与偏转角度分析了液晶相控阵器件色散特性对能量收集的影响,分析结果表明:激光光束截面功率向色散方向延伸,偏转角度越大,色散引起的变化越严重,中心位置偏移越严重,峰值位置功率密度越低。
- 刘壮刘壮王启东史浩东
- 关键词：色散波长漂移
- 菲涅尔透镜激光四象限定位系统光学设计被引量：4
- 2016年
- 激光四象限定位光学系统具有体积小、精度高的优点。针对传统激光四象限定位光学系统结构复杂、质量大、成本高的缺点,提出采用菲涅尔透镜代替普通透镜。根据激光四象限定位光学系统定位原理,分析了光斑照度分布对四象限探测器输出偏差信号与目标方位角之间线性关系的影响,认为只有中心光照度低于边缘光照度的光斑才能产生这一理想线性关系。给出理想激光四象限定位光学系统的设计方法,利用此方法设计了实例,验证了分析结果的准确性。模拟结果中输出偏差信号与目标方位角的比值接近常数。
- 刘壮李英博张浩钧胡安
- 关键词：光学设计照明设计四象限探测器
