新型全息瞄准器光学系统的研制

摘要

全息瞄准器采用全息、电子、机械相结合的方法，通过某种组合实现同时观察到瞄准目标和重现出的分划图像，实施精确瞄准，是二十世纪末才走向应用的一种新型瞄准器。由于全息瞄准器具有瞄准速度快、精确度高、视野宽阔、隐蔽性高等优点，在军事、射击竞技比赛等领域中得到了广泛的应用。然而，目前国内外所设计的系统均采用传统光学元件作为系统的准直和偏折光学元件，导致其系统复杂、制作成本高等缺点。还没有一种新的方案能实现方便、低成本的制作出高性能的全息瞄准器。由于全息光学元件具有性能好、重量轻、成本低廉、制作工艺简单等诸多优点，并且可以集成多种光学功能，具有普通光学元件无法替代的作用，因此本研究采用全息光学元件作为系统的核心元件，分别设计了反射式、透射式两种系统，并已经成功制作出整机样品。实验结果表明该样品具有系统简单紧凑，制作成本低等优点，性能达到先进水平。本研究从系统设计、理论分析到实验方案，对制作全息瞄准器进行了深入研究，主要研究内容和取得的成果包括： 1、分析目前国内外所设计系统的优缺点，提出采用全息匹配滤波器作为系统的核心元件，设计出反射式和透射式二种全息瞄准器方案。该全息匹配滤波器具有滤波、匹配、准直、偏折功能，结果表明利用其构成的光学系统具有系统简单紧凑，制作成本低等优点，同时性能达到先进水平。 2、从理论上分析了激光二极管中心波长变化对重现图的影响，提出采用双全息光学元件消除波长变化而造成重现图像偏离的影响。理论分析证明该方法可消除激光二极管中心波长变化而造成重现图像偏离的影响，通过测试结果证明这是一种有效方法。 3、应用像差补偿理论，分析计算了全息图与全息匹配滤波器之间的空间频率、位置关系，得出了两个频率相匹配的光栅平行放置，使用平行光就可以完成波长变化的补偿。利用全息图与全息匹配滤波器之间的关系以及结合设计的系统方案，从理论上分析全息图、全息匹配滤波器制作光路系统的参数选择。 4、运用严格耦合波理论对全息光学元件衍射效率进行了分析，结果表明全息光学元件的衍射效率与干涉条纹的槽深、周期、入射光的入射角、偏振角、波长，以及两种介质的折射率有关，找出了具有较高衍射效率的槽深。 5、尝试模压技术，将具有浮雕型结构的透射式全息匹配滤波器复制到聚碳酸酯(PC)热塑材料上，该技术能大批量地快速复制，且成本低，可以进一步降低制作成本并提高生产效率。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

§1.1全息瞄准器特点

§1.2国内外研究情况

§1.3本研究的特点

§1.4本论文的主要内容

[参考文献]

第二章全息瞄准器系统的设计

§2.1全息瞄准器光路系统设计要点与目标

§2.2全息瞄准器系统设计方案

§2.2.1反射式全息瞄准器系统

§2.2.2透射式全息瞄准器系统

§2.3本章小结

[参考文献]

第三章全息光学元件的理论分析

§3.1全息光学元件的物象关系

§3.1.1全息光学元件物象关系的基本公式

§3.1.2波长变化对重现图像的影响

§3.2像差补偿机理

§3.3全息光学元件衍射效率分析

§3.3.1布拉格衍射

§3.3.2浮雕位相型光栅的衍射效率

§3.4本章小结

[参考文献]

第四章全息光学元件的设计与制作

§4.1全息记录材料

§4.2全息图的设计与制作

§4.2.1全息图制作参数的选取

§4.2.2全息图的制作

§4.2.3全息图的噪声来源分析

§4.3全息匹配滤波器的设计与制作

§4.3.1实验参数的选择

§4.3.2反射式全息匹配滤波器的制作

§4.3.3透射式全息匹配滤波器的制作

§4.4全息光学元件的密封

§4.5本章小结

[参考文献]

第五章实验结果

§5.1透射式全息瞄准器的实验结果

§5.2反射式全息瞄准器的实验结果

§5.3本章小结

[参考文献]

第六章总结与展望

§6.1工作总结

§6.2工作展望

[参考文献]

硕士期间发表的论文

致谢