目 錄
第1章 緒論1
1.1 空間光電技術研究的必要性1
1.1.1探測與利用空間資源的需要1
1.1.2探測與規避空間碎片的需要3
1.1.3開展空間活動與維護國家安全的需要4
1.1.4建設天地一體化信息網絡的需要7
1.2 空間環境特性的研究現狀9
1.2.1空間目標的分類與特點9
1.2.2太陽輻射及地球輻射11
1.2.3空間目標的光輻射15
1.2.4大氣的垂直結構特性16
1.3 我國空間光電技術研究進展與儀器簡述18
1.3.1空間光電技術研究進展18
1.3.2空間光電儀器簡述22
第2章 大氣信道傳輸特性及補償技術24
2.1 大氣信道影響分析24
2.1.1大氣衰減影響24
2.1.2大氣湍流影響26
2.2 大氣湍流模擬裝置及特性分析28
2.2.1大氣湍流模擬裝置概述28
2.2.2大氣湍流模擬裝置原理及組成29
2.2.3大氣湍流模擬裝置特性及測試31
2.3 大氣引起的光強閃爍及補償技術34
2.3.1太氣湍流引起光強閃爍效應34
2.3.2基於液晶的激光光強控制35
2.3.3試驗小結40
2.4 大氣引起的到達角起伏及補償技術40
2.4.1大氣湍流引起到達角起伏效應40
2.4.2哈特曼傳感器測量到達角起伏原理42
2.4.3基於哈特曼傳感器的光軸精密定位技術實驗分析43
2.4.4實驗小結50
2.5 大氣對激光偏振特性影響及應用補償技術51
2.5.1光波的偏振特性51
2.5.2大氣對激光偏振特性的影響52
2.5.3激光偏振特性的應用舉例55
2.6 其他補償技術60
2.6.1典型的自適應技術60
2.6.2其他抑制技術62
第3章 光學繫統質量評價與公差制訂69
3.1 評價光學繫統成像質量的幾種方法69
3.1.1中心點亮度法69
3.1.2瑞利判斷法69
3.1.3分辨率法69
3.1.4星點檢驗法69
3.1.5光學傳遞函數法70
3.2 0TF的基本概念70
3.2.1定義70
3.2.2調制度70
3.2.3截止頻率71
3.2.4規化頻率71
3.2.5特征頻率71
3.3 0TF的計算71
3.3.1線擴散函數71
3.3.20TF的計算72
3.3.3計算OTF方法的總結歸納75
3.3.40TF計算實例76
3.3.5中心遮搓對OTF的影響77
3.4 光學成像中其他環節的傳遞函數78
3.4.1人眼78
3.4.2底片79
3.4.3攝像管79
3.4.4微通道板80
3.4.5大氣抖動81
3.4.6機械振動81
3.4.7像移82
3.4.8光學投影屏83
3.4.9CCD探測器83
3.4.10傳遞函數連乘法83
3.5 用OTF評價光學繫統成像質量83
3.5.1傳遞函數單值化84
3.5.2用OTF評價像質方法85
3.5.3用特征頻率法評價光學繫統質量舉例87
3.6 成像光學繫統總性能的單一評價指標91
3.6.1基本思想91
3.6.2計算公式92
3.6.3物理意義94
3.7 光學繫統技術經濟公差97
3.7.1現狀97
3.7.2基本思想與目標函數97
3.7.3約束條件98
3.7.4技術經濟公差數學模型100
第4章 空間目標光電探測技術101
4.1 空間碎片探測現狀101
4.1.1空間碎片現狀101
4.1.2空間碎片光學探測現狀102
4.1.3空間碎片光學探測方法104
4.1.4空間碎片光學探測難點106
4.2 光譜偏振成像探測技術106
4.2.1光譜偏振成像探測技術內涵與各自技術優勢106
4.2.2先譜偏振成像探測難點111
4.2.3光譜偏振成像探測總體方案及相關技術進展112
4.3 激光探測成像通信技術116
4.3.1國內外現狀及發展趨勢116
4.3.2具有合作目標的激光探測成像通信繫統119
4.3.3空間碎片激光探測成像通信繫統122
第5章 動態目標光電跟瞄技術127
5.1 光電動態跟瞄理論分析127
5.1.1反射鏡（稜鏡）轉動定理127
5.1.2反射鏡（稜鏡）微量轉動定理127
5.1.3反射鏡（稜鏡）極值軸向及特征方向128
5.1.4光學組件與繫統穩像原理128
5.2 火控動態性能測試中跟瞄技術132
5.2.1總體設計思想132
5.2.2測試項目與方法133
5.2.3動態跟瞄技術134
5.2.4應用與對比140
5.3 點對點空間激光通信中跟瞄技術141
5.3.1光電跟瞄的基本原理141
5.3.2光電跟瞄主要參數分析142
5.3.3光電跟瞄繫統設計144
5.3.4結論147
5.4 一點對多點空間激光通信中跟瞄技術147
5.4.1APT技術147
5.4.2原理裝置與實驗150
5.4.3應用前景152
第6章 折射式空間光學繫統設計153
6.1 引言153
6.2 色差及二級光譜154
6.2.1色差154
6.2.2二級光譜157
6.3 長焦距復消色光學繫統設計方案159
6.3.1純反射繫統159
6.3.2折反繫統160
6.4 衍生二級光譜分析165
6.4.1衍生二級光譜165
6.4.2討論167
6.5 設訐舉例168
第7章 反射式空間相機光學繫統設計174
7.1 主要性能要求174
7.1.1性能與指標要求174
7.1.2結構設計與熱設計要求175
7.1.3電磁兼容性設計176
7.1.4可靠性要求及設計176
7.2 同軸光學繫統設計176
7.2.1同軸兩鏡繫統研究178
7.2.2同軸三鏡繫統研究179
7.2.3同軸光學繫統小結192
7.3 離軸光學繫統設計192
7.3.1國內外一些離軸TMA相機192
7.3.2離軸兩鏡反射繫統研究193
7.3.3離軸三反射鏡繫統的研究196
7.4 其他反射光學繫統研究205
7.4.1四次反射的三反射鏡繫統205
7.4.2五反射鏡光學繫統218
7.4.3反射式施密特繫統218
7.4.4小結219
第8章 空間激光通信光學繫統設計221
8.1 空間激光通信簡介221
8.1.1發展進程及主要優點221
8.1.2繫統工作原理222
8.1.3繫統主要組成222
8.2 光學繫統總體分析223
8.2.1使用要求223
8.2.2結構形式223
8.2.3口徑計算224
8.2.4發散角和視場角計算224
8.3 光學繫統優化設計226
8.3.1材料選擇226
8.3.2主鏡設計227
8.3.3中繼組件設計228
8.3.4消雜光設計229
8.3.5激先光束整形與準直230
8.4 一對多激光通信組網光學原理探討236
8.4.1光學天線原理237
8.4.2光學總體方案239
8.4.3幾種激光通信組網光學原理分析對比240
第9章 太陽模擬器光學繫統設計246
9.1 概述246
9.1.1真實太陽光輻照特征246
9.1.2太陽模擬器的主要技術參數與分類247
9.1.3有關太陽模擬器國家標準248
9.1.4太陽模擬器的發展現狀249
9.1.5太陽模擬器在衛星試驗中的用途252
9.1.6太陽敏感器簡介252
9.2 太陽模擬器組成與總體設計253
9.2.1太陽模擬器的組成與總體結構253
9.2.2太陽模擬器的工作原理254
9.3 太陽模擬器光學繫統設計與分析255
9.3.1聚光繫統的設計255
9.3.2光學積分器原理與設計257
9.3.3準直繫統設計263
9.3.4光學繫統拉氏不變量的確定264
9.3.5輻照面輻照度計算264
9.3.6太陽模擬器光學繫統仿真方法264
9.3.7太陽模擬器光學繫統設計實例265
9.4 太陽模擬器輻照度及輻照面均勻性分析268
9.4.1太陽模擬器輻照面輻照均勻性計算269
9.4.2聚光鏡輻照度分布對繫統輻照面均勻性影響分析270
9.4.3光學積分器對輻照面均勻性影響分析271
9.5 氙燈光源及光譜修正技術273
9.5.1氙燈特性273
9.5.2氤燈光譜能量分布及其校正274
9.6 太陽模擬器應用實例277
9.6.1太陽敏感器地面試驗標定用太陽模擬器277
9.6.2物理仿真試驗用移動式太陽模擬器278
9.6.3自主導航試驗用太陽模擬器279
第10章 地球模擬器和地球張角標定繫統的光學繫統設計281
10.1 概述281
10.1.1衛星姿態參考源地球的特征281
10.1.2準直式紅外地球模擬器發展現狀282
10.1.3準直式紅外地球模擬器及其在衛星試驗中的用途285
10.1.4紅外地球敏感器簡介286
10.2 準直式紅外地球模擬器組成與總體設計289
10.2.1準直式紅外地球模擬器的組成及功用289
10.2.2準直式紅外地球模擬器總體結構設計290
10.2.3準直式紅外地球模擬器的工作原理291
10.3 準直式紅外地球模擬器的理論分析與光學繫統設計292
10.3.1不同軌道高度下的地球張角計算292
10.3.2锗準直透鏡的設計292
10.3.3地球光闌和熱地球位置、大小與倒角的優化設計及理論計算295
10.3.4地球張角偏差和光束平行度偏差定義及影響因素理論分析299
10.3.5锗準直透鏡設計實例301
10.4 地球張角標定繫統光學繫統設計303
10.4.1地球張角標定繫統的組成與總體結構303
10.4.2標定繫統的測試原理304
10.4.3紅外探測光學繫統的設計理論與方法305
10.4.4小視場紅外探頭理論分析與光學繫統設計309
10.4.5小視場紅外探頭光學繫統設計實例311
10.5 準直式紅外地球模擬器應用實例314
10.5.1地球敏感器地面試驗標定用準直式紅外地球模擬器314
10.5.2地球敏感器壽命考核試驗用小型準直式紅外地球模擬器315
參考文獻316
索引329
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