红外光纤传像系统像质优化与性能检测方法研究

Infrared system with imaging fiber bundle has an important academic value and broad application prospects in the field of infrared detection. This project adopts the method of simulation analysis and experimental testing to study the problem of image quality optimization and performance detection of this system. Based on the system working principle and characteristics, a simulation model of this system will be established in software ASAP. It will be used to analyses the main influence factors of the image quality, and give quantitative design indexes of imaging fiber bundle; Micro-lens array to improve the coupling efficiency of the system will be designed; An image uniformity correction experiment scheme of this system has been designed, and the uniformity correction algorithm will be studied; A performance evaluation experiment scheme of this system has been designed. MTF and noise equivalent temperature difference of this system will be checked. After all the research above, this project intends to solve the key technical problems of infrared system with imaging fiber bundle, get a set of technical methods to improve the system image quality, get a set of methods to detect the system performance, provide the necessary technical reserves for the development of this system, promote the development of infrared system with imaging fiber bundle in our country.

红外光纤传像系统在红外探测领域具有重要学术价值和广阔应用前景。本项目拟采用仿真分析与实验测试相结合的方法，对红外光纤传像系统的像质优化和性能检测问题进行研究。基于系统工作原理和特点，在ASAP软件中建立红外光纤传像系统仿真模型，分析影响其像质的主要因素，给出光纤传像束量化设计指标；设计用于提高系统耦合效率的微透镜阵列；设计用于系统图像均匀性校正的实验方案，并对均匀性校正算法进行研究；设计用于系统性能评价的实验方案，对系统MTF及噪声等效温差等关键指标进行定量化检测。通过以上研究，以期解决红外光纤传像系统中关键技术问题；获得一套改善该类系统像质的技术方法；形成一套用于该类系统性能检测的方法；为该类系统的研制提供必要的技术储备，推动我国红外光纤传像系统的发展。

本项目针对红外光纤传像系统在红外探测领域具有重要学术价值和广阔应用前景，重点研究了红外光纤传像系统像质优化和性能检测方法。完成的主要研究内容包括：1、光纤传像系统调制传递函数（MTF）的理论分析，得出前置物镜及后继耦接镜在系统Nyquist 频率处的MTF 值应大于0.8，且耦接镜所成光纤像与探测器像元的对准偏差应小于0.5 像元可有效保证系统成像质量；2、基于系统工作原理和特点，在ASAP软件中建立红外光纤传像系统仿真模型，分析影响其像质的主要因素，给出光纤传像束量化设计指标；3、完成了用于提高系统耦合效率的后继耦接镜设计与研制；4、为进一步分析光纤传像束自身缺陷对像质影响，特搭建了成像实验装置，对两种不同规格光纤传像束推扫成像结果对比发现：通过使用合适后继耦接镜、多层光纤TDI 模式成像、传像束前后端镀增透膜、准确的均匀性校正处理等方法，可有效改善系统的成像质量。5、完成了红外光纤传像束组件主要性能指标测试方法研究，并完成相关测试工作，测试主要指标包括：（1）成像谱段；（2）等效阵列长度；（3）光学效率；（4）系统传递函数下降。通过以上研究发表相关论文4篇均EI检索，授权国家发明专利2项。获得了一些改善该类系统像质的技术方法，形成了一套用于该类系统性能检测的方法，为该类系统的研制提供必要的技术储备，可推动我国红外光纤传像系统的发展。