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第1章 绪论&赵义武、姜会林、付强、战俊彤、张雅琳 1

1.1 空间光电技术研究的必要性 1

1.1.1 探测与利用空间资源的需要 1

1.1.2 探测与规避空间碎片的需要 3

1.1.3 开展空间活动与维护国家安全的需要 4

1.1.4 建设天地一体化信息网络的需要 7

1.2 空间环境特性的研究现状 9

1.2.1 空间目标的分类与特点 9

1.2.2 太阳辐射及地球辐射 11

1.2.3 空间目标的光辐射 15

1.2.4 大气的垂直结构特性 16

1.3 我国空间光电技术研究进展与仪器简述 18

1.3.1 空间光电技术研究进展 18

1.3.2 空间光电仪器简述 22

第2章 大气信道传输特性及补偿技术&付强、赵海丽、景文博、陈纯毅、刘丹 24

2.1 大气信道影响分析 24

2.1.1 大气衰减影响 24

2.1.2 大气湍流影响 26

2.2 大气湍流模拟装置及特性分析 28

2.2.1 气湍流模拟装置概述 28

2.2.2 大气湍流模拟装置原理及组成 29

2.2.3 大气湍流模拟装置特性及测试 31

2.3 大气引起的光强闪烁及补偿技术 34

2.3.1 大气湍流引起光强闪烁效应 34

2.3.2 基于液晶的激光光强控制 35

2.3.3 试验小结 40

2.4 大气引起的到达角起伏及补偿技术 40

2.4.1 大气湍流引起到达角起伏效应 40

2.4.2 哈特曼传感器测量到达角起伏原理 42

2.4.3 基于哈特曼传感器的光轴精密定位技术实验分析 43

2.4.4 实验小结 50

2.5 大气对激光偏振特性影响及应用补偿技术 51

2.5.1 光波的偏振特性 51

2.5.2 大气对激光偏振特性的影响 52

2.5.3 激光偏振特性的应用举例 55

2.6 其他补偿技术 60

2.6.1 典型的自适应技术 60

2.6.2 其他抑制技术 62

第3章 光学系统质量评价与公差制订&薛鸣球、姜会林 69

3.1 评价光学系统成像质量的几种方法 69

3.1.1 中心点亮度法 69

3.1.2 瑞利判断法 69

3.1.3 分辨率法 69

3.1.4 星点检验法 69

3.1.5 学传递函数法 70

3.2 OTF的基本概念 70

3.2.1 定义 70

3.2.2 调制度 70

3.2.3 截止频率 71

3.2.4 规化频率 71

3.2.5 特征频率 71

3.3 OTF的计算 71

3.3.1 线扩散函数 71

3.3.2 OTF的计算 72

3.3.3 计算OTF方法的总结归纳 75

3.3.4 OTF计算实例 76

3.3.5 中心遮拦对OTF的影响 77

3.4 光学成像中其他环节的传递函数 78

3.4.1 人眼 78

3.4.2 底片 79

3.4.3 摄像管 79

3.4.4 微通道板 80

3.4.5 大气抖动 81

3.4.6 机械振动 81

3.4.7 像移 82

3.4.8 光学投影屏 83

3.4.9 CCD探测器 83

3.4.1 0传递函数连乘法 83

3.5 用OTF评价光学系统成像质量 83

3.5.1 传递函数单值化 84

3.5.2 用OTF评价像质方法 85

3.5.3 用特征频率法评价光学系统质量举例 87

3.6 成像光学系统总性能的单一评价指标 91

3.6.1 基本思想 91

3.6.2 计算公式 92

3.6.3 物理意义 94

3.7 光学系统技术经济公差 97

3.7.1 现状 97

3.7.2 基本思想与目标函数 97

3.7.3 约束条件 98

3.7.4 技术经济公差数学模型 100

第4章 空间目标光电探测技术&江伦、付强 101

4.1 空间碎片探测现状 101

4.1.1 空间碎片现状 101

4.1.2 空间碎片光学探测现状 102

4.1.3 空间碎片光学探测方法 104

4.1.4 空间碎片光学探测难点 106

4.2 光谱偏振成像探测技术 106

4.2.1 光谱偏振成像探测技术内涵与各自技术优势 106

4.2.2 光谱偏振成像探测难点 111

4.2.3 光谱偏振成像探测总体方案及相关技术进展 112

4.3 激光探测成像通信技术 116

4.3.1 国内外现状及发展趋势 116

4.3.2 具有合作目标的激光探测成像通信系统 119

4.3.3 空间碎片激光探测成像通信系统 122

第5章 动态目标光电跟瞄技术&姜会林、王志坚、王春艳、佟首峰、张立中 127

5.1 光电动态跟瞄理论分析 127

5.1.1 反射镜（棱镜）转动定理 127

5.1.2 反射镜（棱镜）微量转动定理 127

5.1.3 反射镜（棱镜）极值轴向及特征方向 128

5.1.4 光学组件与系统稳像原理 128

5.2 火控动态性能测试中跟瞄技术 132

5.2.1 总体设计思想 132

5.2.2 测试项目与方法 133

5.2.3 动态跟瞄技术 134

5.2.4 应用与对比 140

5.3 点对点空间激光通信中跟瞄技术 141

5.3.1 光电跟瞄的基本原理 141

5.3.2 光电跟瞄主要参数分析 142

5.3.3 光电跟瞄系统设计 144

5.3.4 结论 147

5.4 一点对多点空间激光通信中跟瞄技术 147

5.4.1 APT技术 147

5.4.2 原理装置与实验 150

5.4.3 应用前景 152

第6章 折射式空间光学系统设计&姜会林、刘智颖 153

6.1 引言 153

6.2 色差及二级光谱 154

6.2.1 色差 154

6.2.2 二级光谱 157

6.3 长焦距复消色光学系统设计方案 159

6.3.1 纯反射系统 159

6.3.2 折反系统 160

6.4 衍生二级光谱分析 165

6.4.1 衍生二级光谱 165

6.4.2 讨论 167

6.5 设计举例 168

第7章 反射式空间相机光学系统设计&常军、翁志成 174

7.1 主要性能要求 174

7.1.1 性能与指标要求 174

7.1.2 结构设计与热设计要求 175

7.1.3 电磁兼容性设计 176

7.1.4 可靠性要求及设计 176

7.2 同轴光学系统设计 176

7.2.1 同轴两镜系统研究 178

7.2.2 同轴三镜系统研究 179

7.2.3 同轴光学系统小结 192

7.3 离轴光学系统设计 192

7.3.1 国内外一些离轴TMA相机 192

7.3.2 离轴两镜反射系统研究 193

7.3.3 离轴三反射镜系统的研究 196

7.4 其他反射光学系统研究 205

7.4.1 四次反射的三反射镜系统 205

7.4.2 五反射镜光学系统 218

7.4.3 反射式施密特系统 218

7.4.4 小结 219

第8章 空间激光通信光学系统设计&姜会林、胡源、佟首峰、张立中 221

8.1 空间激光通信简介 221

8.1.1 发展进程及主要优点 221

8.1.2 系统工作原理 222

8.1.3 系统主要组成 222

8.2 光学系统总体分析 223

8.2.1 使用要求 223

8.2.2 结构形式 223

8.2.3 口径计算 224

8.2.4 发散角和视场角计算 224

8.3 光学系统优化设计 226

8.3.1 材料选择 226

8.3.2 主镜设计 227

8.3.3 中继组件设计 228

8.3.4 消杂光设计 229

8.3.5 激光光束整形与准直 230

8.4 一对多激光通信组网光学原理探讨 236

8.4.1 光学天线原理 237

8.4.2 光学总体方案 239

8.4.3 几种激光通信组网光学原理分析对比 240

第9章 太阳模拟器光学系统设计&张国玉、王凌云、孙高飞、郑茹 246

9.1 概述 246

9.1.1 真实太阳光辐照特征 246

9.1.2 太阳模拟器的主要技术参数与分类 247

9.1.3 有关太阳模拟器国家标准 248

9.1.4 太阳模拟器的发展现状 249

9.1.5 太阳模拟器在卫星试验中的用途 252

9.1.6 太阳敏感器简介 252

9.2 太阳模拟器组成与总体设计 253

9.2.1 太阳模拟器的组成与总体结构 253

9.2.2 太阳模拟器的工作原理 254

9.3 太阳模拟器光学系统设计与分析 255

9.3.1 聚光系统的设计 255

9.3.2 光学积分器原理与设计 257

9.3.3 准直系统设计 263

9.3.4 光学系统拉氏不变量的确定 264

9.3.5 辐照面辐照度计算 264

9.3.6 太阳模拟器光学系统仿真方法 264

9.3.7 太阳模拟器光学系统设计实例 265

9.4 太阳模拟器辐照度及辐照面均匀性分析 268

9.4.1 太阳模拟器辐照面辐照均匀性计算 269

9.4.2 聚光镜辐照度分布对系统辐照面均匀性影响分析 270

9.4.3 光学积分器对辐照面均匀性影响分析 271

9.5 氙灯光源及光谱修正技术 273

9.5.1 氙灯特性 273

9.5.2 氙灯光谱能量分布及其校正 274

9.6 太阳模拟器应用实例 277

9.6.1 太阳敏感器地面试验标定用太阳模拟器 277

9.6.2 物理仿真试验用移动式太阳模拟器 278

9.6.3 自主导航试验用太阳模拟器 279

第10章 地球模拟器和地球张角标定系统的光学系统设计&张国玉、王凌云、孙高飞、郑茹 281

10.1 概述 281

10.1.1 卫星姿态参考源地球的特征 281

10.1.2 准直式红外地球模拟器发展现状 282

10.1.3 准直式红外地球模拟器及其在卫星试验中的用途 285

10.1.4 红外地球敏感器简介 286

10.2 准直式红外地球模拟器组成与总体设计 289

10.2.1 准直式红外地球模拟器的组成及功用 289

10.2.2 准直式红外地球模拟器总体结构设计 290

10.2.3 准直式红外地球模拟器的工作原理 291

10.3 准直式红外地球模拟器的理论分析与光学系统设计 292

10.3.1 不同轨道高度下的地球张角计算 292

10.3.2 锗准直透镜的设计 292

10.3.3 地球光阑和热地球位置、大小与倒角的优化设计及理论计算 295

10.3.4 地球张角偏差和光束平行度偏差定义及影响因素理论分析 299

10.3.5 锗准直透镜设计实例 301

10.4 地球张角标定系统光学系统设计 303

10.4.1 地球张角标定系统的组成与总体结构 303

10.4.2 标定系统的测试原理 304

10.4.3 红外探测光学系统的设计理论与方法 305

10.4.4 小视场红外探头理论分析与光学系统设计 309

10.4.5 小视场红外探头光学系统设计实例 311

10.5 准直式红外地球模拟器应用实例 314

10.5.1 地球敏感器地面试验标定用准直式红外地球模拟器 314

10.5.2 地球敏感器寿命考核试验用小型准直式红外地球模拟器 315

参考文献 316

索引 329