光路是光源与探测器之间的光学通道,光路由光学元件和传输...-课件.ppt

* * 式中， i分别代表速度（v）、温度（T）和折射率（n）； r为考察点之间的距离；Ci为相应场的结构常数，单位是m-1/3。 大气湍流折射率的统计特性直接影响激光束的传输特性，通常用折射率结构常数Ci的数值大小表征湍流强度，即 弱湍流 Cn =8?10-9m-1/3 中等湍流 Cn =4?10-8m-1/3 强湍流 Cn =5?10-7m-1/3 折射率的变化引起扰动，它由密度梯度、温度和湿度梯度以及大气压差而引起，微粒杂质的小角度散射，尤其是其多重散射使景象辐射的光子沿各个方向散射，因而模糊了细节。对于光电成像系统，扰动同样影响图像质量。在成像系统分析中，通过MTF理论来描述图象质量，大气的MTF用以表征大气的紊流和微粒散射。当前的自适应光学技术能够在一定程度上克服大气湍流效应带来的影响。 * * 3.5.3自适应光学 空气会因温度、流动或密度不同而有不同的折射率，使穿越大气层的光线扭曲；而一般镜面无法修正，反射出的也是变形的影像。为了克服这一问题，于是产生了自适应光学系统（Adaptive optics，缩写为AO），它是一项使用可变形镜面矫正因大气抖动造成光波波前发生畸变，从而改进光学系统性能的技术。 自适应光学的原理 自适应光学技术的镜面可以改变细部的反射，将变形修正回来。因为入射光的变形是不断改变的，因此适应光学的可调镜面也要不断动作。 * * 为了修复大气湍流等因素对光波波前的扭曲，自适应光学首先要检测波前扭曲情况，然后，通过安装在望远镜焦面后方的一块小型的可变形镜面对波前实时进行矫正。可变形镜面后安装有促动器。自适应光学的控制系统是一台专门的计算机，它通过分析由波前传感器采集的数据来对镜面的形状做出修正。分析必须在极短的时间内完成（0.5到1毫秒内），不然大气情况的改变将使系统的改正因延误而产生错误。 自适应光学与主动光学不同，后者通过改变主镜的形状调整因重力形变等因素造成的像质扭曲，前者用于补偿大气湍流带来的影响。 * * 路径辐射和大气自身的辐射与辐射源无关，即使没有源它们也存在。背景辐射的幅度随观察方向、高度、位置、一天中的时间和气象条件不同而不同，路径辐射降低了信噪比，对于背景限系统而言，引入了噪声。 3.5.4 路径辐射 * * 现实中，有一些光学设计软件可供我们在光电探测系统设计中选用。下面就几种典型软件做简单介绍。 §3.6光路设计软件简介 * * (1) ZEMAX ZEMAX是美国焦点软件公司所发展出的光学设计软件，可做光学组件设计与照明系统的照度分析，也可建立反射，折射，绕射等光学模型，并结合优化，公差等分析功能，是套可以运算Sequential及Non-Sequential的软件。 (2) CODE V CODE V：是世界上应用的最广泛的光学设计和分析软件，近三十多年来，Code V进行了一系列的改进和创新，包括：变焦结构优化和分析；环境热量分析；MTF和RMS波阵面基础公差分析；用户自定义优化；干涉和光学校正、准直；非连续建模；矢量衍射计算包括了偏振；全局综合优化光学设计方法。 * * (3) OptisWorks OPTISWORKS整合SolidWorks 的完整CAD平台，有效减少光学、机构间的沟通介面。除了具有镜头设计之杂散光照度模拟与各种照度Photometry分析模拟的功能。并整合序列光学常用之镜头设计功能如spot diagram 、Aberration、MTF、PSF、及优化设计功能。 (4) OSLO OSLO是一套标准建构系统及最佳化的光学软件。?最主要地，他是用来决定光学系统中最佳组件的大小和外型，如照相机、客户产品、通讯系统、军事/外层空间应用以及科学仪器等。除此之外、他也常用于仿真光学系统性能以及发展出一套对光学设计、测试和制造的专门软件工具。 * * (5) ASAP ASAP是功能强大的光学分析软件，是专为仿真成像或光照明的应用而设计，让您的光学工程工作更加正确且迅速。ASAP让您在制作原型系统或大量生产前可以预先做光学系统的仿真以便加快产品上市的时间。 (6) TracePro TracePro是一套普遍用于照明系统、光学分析、辐射分析及光度分析的光线仿真软件。它是第一套结合真实固体模型、强大光学分析功能、数据转换能力强及易上手的使用接口的仿真软件。 TracePro多变化的应用领域包括： 照明（Illumination）；导光管（Light Pipes）；薄膜光学（Tissue Optics）；光机设计（Optomechanical Design）；杂散光和激光泵浦。 其它光学分析及设计软件还有很多种，这里就不一一介绍了。合理应用光学软件是保证光学系统性能、降低