用于长波红外目标模拟器的DMD衍射特性分析

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用于长波红外目标模拟器的DMD衍射特性分析

韩庆, 王健, 熊峥, 张建忠, 马俊林, 刘英, 孙强

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韩庆, 王健, 熊峥, 张建忠, 马俊林, 刘英, 孙强. 用于长波红外目标模拟器的DMD衍射特性分析[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(5): 504006-0504006(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0504006

引用本文:

韩庆, 王健, 熊峥, 张建忠, 马俊林, 刘英, 孙强. 用于长波红外目标模拟器的DMD衍射特性分析[J]. 红外与激光工程, 2017, 46(5): 504006-0504006(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0504006

Han Qing, Wang Jian, Xiong Zheng, Zhang Jianzhong, Ma Junlin, Liu Ying, Sun Qiang. Diffraction characteristics analysis for DMD-based scene projectors in the long-wave infrared[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(5): 504006-0504006(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0504006

Citation:

Han Qing, Wang Jian, Xiong Zheng, Zhang Jianzhong, Ma Junlin, Liu Ying, Sun Qiang. Diffraction characteristics analysis for DMD-based scene projectors in the long-wave infrared[J]. Infrared and Laser Engineering, 2017, 46(5): 504006-0504006(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0504006

用于长波红外目标模拟器的DMD衍射特性分析

doi: 10.3788/IRLA201746.0504006

韩庆^1,2,
王健¹,
熊峥^1,2,
张建忠¹,
马俊林¹,
刘英¹,
孙强¹

1.
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春 130033;
2.
中国科学院大学,北京 100049

基金项目:

吉林省重点科技攻关项目（20140204030GX）

作者简介:
韩庆(1990-),男,博士生,主要从事红外光学仿真和光学设计方面的研究。Email:zheyuanhan@163.com

中图分类号: TN21;O436.1

Diffraction characteristics analysis for DMD-based scene projectors in the long-wave infrared

1.
Changchun Institute of Optics,Fine Mechanics and Physics,Chinese Academy of Sciences,Changchun 130033,China;
2.
University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,China

摘要: 基于DMD的目标模拟器应用于长波红外波段（8~12 m）时，DMD的衍射效应对系统的成像对比度造成较大影响。为使系统获得高对比度的红外图像，需要对DMD的衍射特性进行分析。首先根据DMD的结构和工作原理，将DMD等效为一特殊的二维闪耀光栅，并利用光栅衍射理论和傅里叶变换，推导出DMD二维光栅衍射模型；然后利用MATLAB对DMD在8~12 m波段的衍射模型进行仿真计算；最后对仿真结果进行了实验验证。通过仿真计算和实验分析得出结论：基于DMD的目标模拟器应用于长波红外波段时，照明光束需要选取合适的入射角；当入射空间方位角为0，入射天顶角为44~48时，目标模拟器生成的红外图像对比度达到最佳，系统成像质量最好。
- 衍射特性 /
- 数字微镜器件 /
- 红外目标模拟器 /
- 二维光栅
Abstract: Diffraction effects play a significant role in DMD-based scene projection in the long-wave infrared band (8-12 m). The contrast provided by these projector systems can become noticeably worse because of the diffraction effect of the DMD. So it is necessary to analyze the diffraction characteristics of DMD when it is applied to DMD-based scene projector in this wavelength band. Firstly, DMD was treated as a special blazed grating, and a grating diffraction model of DMD was constructed by diffraction theory and Fourier transform. Then, simulation calculation was conducted in MATLAB environment. Finally, the simulation result was verified by experiment of scene projection. It is shown that there exists a suitable illuminating incident angle range to achieve high contrast image in the long- wave infrared (8-12 m) band. When incident azimuth angle is 0and incident zenith angle is between 44and 48, the scene projector will have a good imaging contrast.
- diffraction characteristics /
- DMD /
- IR scene projector /
- two dimension grating

[1]	Zhang Li, Tian Yi, Li Qi, et al. Research status and prospect of dynamic infrared scene projector[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(6):1423-1431. (in Chinese)
[2]	Xu Jialin, Wang Xiaodong, Li Bingyu, et al. Method to transfer and store image data of infrared scene projector based on DMD[J]. Infrared and Laser Engineering, 2015,44(9):2622-2626. (in Chinese)
[3]	Sun Yongxue, Long Funian, Meng Qingyu, et al. Infrared target simulator's polarizing beamsplitter system based on digital-micromirror device[J]. Infrared and Laser Engineering, 2012, 41(6):1423-1431. (in Chinese)
[4]	Zhang Shuqing, Wang Jingyang, Wang Zhile, et al. Design of infrared optical system for mulit-target compounded simulator[J]. Optics and Precision Engineering, 2014, 22(6):1454-1460. (in Chinese)
[5]	Zhang Jianzhong. Study on the optical system of an infrared dual-band scene simulator[D]. Changchun:Changchun Institute of Optics Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, 2013. (in Chinese)
[6]	Dupuis J R, Mansur D J. Considerations for DMDs operating in the infrared[C]//SPIE, 2012, 8254:0J-1-0J-12.
[7]	Chen Erzhu, Liang Pingzhi. DMD dynamic infrared scene projection technology[J]. Infrared and Laser Engineering, 2003, 32(4):331-334. (in Chinese)
[8]	Dupuis J R, Mansur D, Vaillancourt R, et al. High-dynamic range DMD-based IR scene projector[C]//SPIE, 2013, 8618:0R-1-0R-9.
[9]	Dudley D, Duncan W M, Slaughter J. Emerging digital micro-mirror device(DMD) applications[C]//SPIE, 2003, 4985:14-25.
[10]	Rice J P, Jorge E, Michael K, et al. DMD diffraction measurements to support design of projectors for test and evaluation of multispectral and hyperspectral imaging sensors[C]//SPIE, 2009, 7210:0D-1-0D-9.
[11]	Xu Fuyang, Li Yong, Gao Zhiqiang, et al. Diffraction characteristics of DMD and its applications in holographic display[J]. Acta Photonica Sinica, 2011, 40(3):332-335. (in Chinese)
[12]	Meuret Y, De Visschere P. Contrast-improving methods for Digital Micro-mirror Device projectors[J]. Optical Engineering, 2003, 42(3):840-845.
[13]	Hutley M H. Diffraction Gratings[M]. New York:Academic Press, 1982:36-38.
[14]	O'Shea D C. Elements of Modern Optical Design[M]. New York:Wiley, 1985:327-328.

[1]	李泽宣, 王加朋, 金尚忠, 占春连, 吴柯萱. 基于微辐射阵列的红外动态场景模拟器 . 红外与激光工程, 2023, 52(11): 20230170-1-20230170-9. doi: 10.3788/IRLA20230170
[2]	王智勇, 张晶晶, 孙浩, 刘石神. 二维划分反馈控制的星模拟器光源光谱匹配精度提升方法 . 红外与激光工程, 2023, 52(2): 20220451-1-20220451-11. doi: 10.3788/IRLA20220451
[3]	郑青泉, 王春阳, 王子硕, 王增, 康丁. 斜入射下液晶偏振光栅衍射特性研究 . 红外与激光工程, 2022, 51(7): 20210511-1-20210511-9. doi: 10.3788/IRLA20210511
[4]	许敏达, 田雪, 姚睿, 肖昊苏, 陈澄. 带摆镜的二维扫描制冷红外光学系统设计 . 红外与激光工程, 2022, 51(3): 20210407-1-20210407-6. doi: 10.3788/IRLA20210407
[5]	许航瑀, 王鹏, 陈效双, 胡伟达. 二维半导体红外光电探测器研究进展（特邀） . 红外与激光工程, 2021, 50(1): 20211017-1-20211017-14. doi: 10.3788/IRLA20211017
[6]	李健淋, 闫理贺, 司金海, 侯洵. 新型二维材料碳化钛纳米片光限幅特性研究 . 红外与激光工程, 2019, 48(11): 1103002-1103002(5). doi: 10.3788/IRLA201948.1103002
[7]	孙永雪, 夏振涛, 韩海波, 陈丽, 刘瑞芳, 陈刚义, 王珂. 大型太阳模拟器准直镜装调及辐照特性测试 . 红外与激光工程, 2019, 48(4): 417006-0417006(5). doi: 10.3788/IRLA201948.0417006
[8]	徐君, 谢正茂. 数字微镜Hadamard变换光谱仪光谱反演矩阵标定及实验 . 红外与激光工程, 2019, 48(7): 717005-0717005(6). doi: 10.3788/IRLA201948.0717005
[9]	王莹, 刘华, 李金环, 陆子凤, 许家林, 陈斌. 基于DMD的近红外光谱仪的研究 . 红外与激光工程, 2019, 48(6): 620002-0620002(9). doi: 10.3788/IRLA201948.0620002
[10]	毛梦涛, 陈锦辉, 丁梓轩, 徐飞. 基于光纤二维材料集成器件的脉冲激光器及外场调控(特邀) . 红外与激光工程, 2018, 47(8): 803003-0803003(13). doi: 10.3788/IRLA201847.0803003
[11]	李铭, 袁索超, 李红光, 达争尚. 数字微镜器件的远场焦斑测量方法 . 红外与激光工程, 2018, 47(12): 1217001-1217001(5). doi: 10.3788/IRLA201847.1217001
[12]	马菁汀, 刘尊龙, 王民航, 冯飞, 许江盟, 张卫杰. 数字微镜器件调制多波长关联成像系统 . 红外与激光工程, 2017, 46(9): 924001-0924001(7). doi: 10.3788/IRLA201746.0924001
[13]	张瑞, 王志斌, 温廷敦, 张敏娟, 李克武. 基于二维激光告警的闪耀光栅设计 . 红外与激光工程, 2016, 45(10): 1020004-1020004(5). doi: 10.3788/IRLA201645.1020004
[14]	林存宝, 颜树华, 由福盛, 杜志广. 二维光栅制作与装配误差综合建模与实验研究 . 红外与激光工程, 2016, 45(12): 1217005-1217005(9). doi: 10.3788/IRLA201645.1217005
[15]	叶建森, 施蕊, 田义, 马强, 王欣, 李卓. 激光目标回波模拟器时域特性研究 . 红外与激光工程, 2015, 44(2): 471-476.
[16]	孙永雪, 龙夫年, 孟庆宇, 赵晓, 王超, 周军. 基于DMD的红外目标模拟器偏振分光系统 . 红外与激光工程, 2014, 43(3): 749-753.
[17]	陈哲, 吕锋, 葛菁华, 张军, 余健辉, 林宏奂, 隋展. 增强偏振态二维无序分布特性的光学晶体退偏器 . 红外与激光工程, 2013, 42(5): 1258-1264.
[18]	徐正平, 沈宏海, 黄厚田, 姚园, 孙超, 许永森. 单DMD彩色视频显示系统的颜色控制 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1848-1852.
[19]	张建忠, 郭帮辉, 谭向全, 孙强. 高对比度中/长波红外双波段视景仿真系统光学设计及测试实验 . 红外与激光工程, 2013, 42(11): 2894-2900.
[20]	张建忠, 杨乐, 郭帮辉, 谭向全, 王健, 孙强. 基于谐衍射的红外中波/长波双波段视景仿真光学系统设计 . 红外与激光工程, 2013, 42(7): 1758-1764.

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用于长波红外目标模拟器的DMD衍射特性分析

doi: 10.3788/IRLA201746.0504006

1. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林长春 130033;

2. 中国科学院大学,北京 100049

作者简介:
韩庆(1990-),男,博士生,主要从事红外光学仿真和光学设计方面的研究。Email:zheyuanhan@163.com

收稿日期: 2016-09-05
修回日期: 2016-10-03
刊出日期: 2017-05-25

基金项目:

吉林省重点科技攻关项目（20140204030GX）

中图分类号: TN21;O436.1

关键词:

摘要: 基于DMD的目标模拟器应用于长波红外波段（8~12 m）时，DMD的衍射效应对系统的成像对比度造成较大影响。为使系统获得高对比度的红外图像，需要对DMD的衍射特性进行分析。首先根据DMD的结构和工作原理，将DMD等效为一特殊的二维闪耀光栅，并利用光栅衍射理论和傅里叶变换，推导出DMD二维光栅衍射模型；然后利用MATLAB对DMD在8~12 m波段的衍射模型进行仿真计算；最后对仿真结果进行了实验验证。通过仿真计算和实验分析得出结论：基于DMD的目标模拟器应用于长波红外波段时，照明光束需要选取合适的入射角；当入射空间方位角为0，入射天顶角为44~48时，目标模拟器生成的红外图像对比度达到最佳，系统成像质量最好。

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