幾種特殊光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其有限元分析

幾種特殊光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及其有限元分析光學(xué)系統(tǒng)的使用環(huán)境是光學(xué)設(shè)計(jì)所必須考慮的因素。導(dǎo)引頭光學(xué)系統(tǒng)的工作溫度是-40℃~60℃，其成像質(zhì)量隨著溫度的變化而變化，如果不考慮溫度變化對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的影響，就會(huì)大大降低整個(gè)光機(jī)系統(tǒng)的可靠性，需要考慮溫度變化對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的影響；應(yīng)用在水下的水下專用光學(xué)系統(tǒng)需要考慮水對(duì)光學(xué)系統(tǒng)的影響，由于水的折射率不同于空氣折射率以及水介質(zhì)的獨(dú)有特性，需要對(duì)水下光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計(jì)。本論文以紅外導(dǎo)引頭光學(xué)系統(tǒng)和水下光學(xué)系統(tǒng)的應(yīng)用環(huán)境為背景，介紹了有限元分析在光機(jī)系統(tǒng)分析中的應(yīng)用，確定了本論文的研究?jī)?nèi)容；然后從理論上介紹了均勻溫度變化對(duì)導(dǎo)引頭紅外光學(xué)系統(tǒng)的影響以及水下壓強(qiáng)對(duì)水下光學(xué)系統(tǒng)的影響；最后對(duì)所設(shè)計(jì)的導(dǎo)引頭紅外光學(xué)系統(tǒng)和水下光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行了相應(yīng)的有限元分析，并對(duì)無熱化設(shè)計(jì)進(jìn)行了簡(jiǎn)單的研究。為了提高光學(xué)系統(tǒng)的成像質(zhì)量，增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性。首先，根據(jù)紅外材料的熱差特性以及光焦度分配，本文設(shè)計(jì)了一款激光、中長(zhǎng)波紅外共孔徑導(dǎo)引頭光學(xué)系統(tǒng)，并采用Ansys有限元軟件建立了有限元模型，分析了均勻溫度變化對(duì)成像質(zhì)量的影響，得出進(jìn)行無熱化設(shè)計(jì)的必要性；隨后，針對(duì)水的折射率大于空氣的折射率以及水介質(zhì)所具有的衰減特性、吸收特性和散射特性，本文設(shè)計(jì)了兩款具有不同水密光窗的水下光學(xué)系統(tǒng)，并建立了平板型水密光窗和球罩型水密光窗的有限元模型，并對(duì)其進(jìn)行了壓應(yīng)力分析，得出水密光窗進(jìn)行密封性和抗壓性設(shè)計(jì)的必要性；最后，對(duì)紅外光學(xué)系統(tǒng)的無熱化設(shè)計(jì)進(jìn)行了初步的研究，針對(duì)典型的三片式紅外系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了撓性