四象限探测器光斑定位精度影响因素研究

基于四象限探测器的光斑位置检测原理,建立了不同光斑半径、能量分布和探测器死区等影响因素下四象限探测器输出偏置电压与光斑位置的表征关系.数值仿真结果表明:通过选择合适的光斑半径大小、探测器的测量区域、选择死区较小的探测器等,可有效提高探测器的定位精度.基于仿真分析,搭建了测试实验和利用均匀光斑、探测器存在死区情况下的表征...     

采用四象限探测器的智能跟踪定位算法

为了提高跟踪定位系统的跟踪精度与响应速度,提出了一种增益可调的快速跟踪定位(GAFT)算法,以实现对目标的快速定位及在信号较弱时的精确定位,该算法首先根据目标在四象限探测器上光斑成像的大小、位置与输出信号间的关系,确定光斑在探测器上的线性变化区间,并在此区间上得到光斑移动与信号变化的对应关系,再实时采集光斑在4个象限上的信号之和,作为目标光斑信号强度,然后计算光斑信号强度的变化率,采用自适应学习的方法得到信号强度的变化趋势,根据该趋势对信号增益进行动态调整,从而提高信号的分辨率和跟踪精度.实验数据表明,GAFT算法在线性工作区间中通过改变光斑半径及调整光斑的信号强度等措施,可以将跟踪精度提高到0.049 7mm.     

激光外差测量中的光学失配问题

说明了激光外差测量原理．分析了三种光学失配情形（等相位面失配、准直失配和偏移失配）下外差效率的不同表达形式，计算了三种失配情形影响下的外差效率变化曲线．得出：等相位面失配、准直失配和偏移失配三方面的增大都会不同程度地使外差效率降低，针对具体不同情况，外差效率的降低还受到探测器相对位置远近以及探测器光敏面半径相对于光斑半径的大小等因素的影响．     

脉冲固体激光束发散角的测试与研究

针对脉冲固体激光器激光束发散角的测量,分析了一些传统的测量方法。在烧蚀法的基础上,力图从光斑场空域强度着手,采用工程常用的半宽度定义,提出新的测量光斑半径的方法。     

激光导引头角跟踪误差对激光精确制导的影响

为了使激光导引头能以较高的概率探测到制导激光且以较高的跟踪精度跟踪目标,评估了在制导过程中激光导引头对目标的视线角跟踪精度。在四象限探测器接收的光斑信号服从高斯分布的条件下,建立了光斑中心与偏差分量的关系,通过仿真验证了其正确性。将该关系作为试验标定拟合的关系,建立了光束偏转角关系。由于噪声干扰电流具有随机性,对光束偏转角在(0,0)处进行了二元泰勒展开,并得出了角跟踪误差的近似表达式,以角跟踪误差标准差作为激光导引头视线角跟踪精度的评价标准,结合制导激光在大气传输中的能量衰减,得出了角跟踪误差标准差与目标指示器参数、激光导引头参数以及作用距离的关系,研究了不同参数对角跟踪误差标准差的影响。结果表明:当信噪比一定时,角跟踪误差标准差随着光斑半径减小而减小,可通过调节光敏面的安装位置减小光斑半径,从而提高激光导引头的角跟踪精度;当光斑半径为1mm、噪声干扰电流标准差为0.2μA时,若目标指示器单脉冲能量为150mJ,则激光导引头对8km处目标的角跟踪误差标准差为0.973 7×10-3 rad;角跟踪误差标准差随着单脉冲能量的增大而减小,可通过提高目标指示器单脉冲能量从而提高激光导引头在特定作用距离处对目标的角跟踪精度。     

高斯光束的透镜变换在动态高温校准系统巾的应用

基于基模高斯光束衍射倍率因子M2近似为1这一条件,利用几何光学成像原理来模拟基模高斯光束通过透镜的成像规律,给出了一种计算透镜像方光轴上不同点处高斯光束光斑半径的简便方法。该方法通过选取合适的物距lc,高斯光束的衍射倍率因子M2近似为1,激光束经透镜聚焦与普通平行光束的聚焦过程相似,符合几何光学成像原理。通过几何光学方法和ABCD定理推导出了高斯光束光斑半径表达式,并进行数值计算,利用MATLAB软件对数值进行拟合。拟合结果表明;此方法计算出的光斑半径符合较好,满足瞬态高温测量中探测器光敏面对激光光斑尺寸的要求。     

光斑位置抖动对空间光到单模光纤耦合效率的影响分析

空间光到单模光纤耦合效率高低对激光通信系统误码率有重要影响。基于模场匹配原理分析了光斑与光纤间径向偏移、光斑与光纤模场半径之比对单模光纤耦合效率的影响。从随机角抖动与光纤对准误差两方面综合讨论了径向偏移对耦合效率的影响,通过Matlab得到了仿真结果。搭建单模光纤耦合实验,得到了径向偏移与耦合效率的实测数据,确定了本系统最大耦合效率为62%,径向偏移容差为1.52μm。     

光斑性质对四象限探测器测量精度的影响

基于四象限探测器光电探测的工作原理,从理论上详细分析了光斑性质对探测结果的影响,通过数值仿真得出了光斑大小和光斑强度与测量精度的关系。并利用实验平台验证了分析结果,最后提出了几种减小光斑性质对探测结果影响的措施。为估算由光斑性质造成的测量误差提供了理论依据,并对实际应用中选择合适激光光源具有一定的指导意义。     

光电探测器响应时间的测试

光电探测器是光电系统的核心组成部分,其性能直接影响着光电系统的性能.该文通过用探测器的脉冲响应特性测量响应时间,利用探测器的幅频特性确定其响应时间.该文分析了光电探测器的响应度不仅与信号光的波长有关,而且与信号光的调制频率有关,在提出测量探测器响应时间的方法的同时分析了误差的产生原因和解决办法.     

弯曲LED矩形阵列的光斑特性

引入弯曲度的概念建立了弯曲LED矩形阵列的模型,利用非相干光的叠加原理推导出计算弯曲LED矩形阵列的光斑半径公式、发散角公式和照度公式。研究了弯曲度对照度峰值、光斑半径、发散角的影响;通过计算得出:当弯曲度为0时照度峰值为158.3 lx,随着弯曲度的增加照度峰值逐渐增大,当弯曲度增加到0.25时照度峰值增加为168.74 lx;当弯曲度为0时,光斑半径为1.847 m,随着弯曲度的增加光斑半径逐渐减小,当弯曲度增加到0.25时光斑半径减小为1.775 m;当弯曲度为0时发散角为19°,随着弯曲度的增加发散角逐渐减小,当弯曲度增加到0.25时发散角减小为18°;计算结果表明阵列面的弯曲对照度、光斑半径、发散角都有明显的汇聚作用;结果的获得在理论上和方法上为利用弯曲LED矩形阵列来实现照明设计提供依据,弥补了之前在研究LED阵列中阵列面仅限于平面的不足。     

圆柱形光电探测器透镜聚光特性研究

运用透镜聚光原理,以光线追迹法建立平行光偏转角α与透镜焦距、光强分布的光学仿真模型,模拟仿真得到随偏转角α的变化焦平面聚焦光斑位置与光强分布图,进一步研究分析光焦斑位置大小变化、焦距长度和光强分布特性.结果表明:平行主光轴的入射光线经透镜后光斑区域集中、光强分布均匀,并且随α的增大,焦斑中心位置偏离主光轴越大,且焦斑区域的光强分布越不均匀.结论为光电探测器设计需要确定圆柱的高度和半径等参数提供了理论参考依据.     

红外空心传能光纤聚焦系统的设计与优化

为了进一步提高光纤传输激光的效率,通过改善中红外光纤输出激光时的光斑及发散角的大小设计了双透镜和两种三透镜光学聚焦系统,并得到相应的光斑图形.运用MATLAB软件对实测的光斑进行模拟计算,得到了光斑的强度分布图,通过分析计算不同聚焦系统中的不同位置处光斑的大小,计算井得到了光束发散角.实验结果表明,3种方案中凸凹凸三透镜聚焦系统效果最佳,输出的光斑直径为0.33 mm,光束的发散角为042°,提高了耦合效率,降低了传输能量的损耗.     

矩阵法研究拼接光栅的远场特性

光栅在许多应用场合中需要有较大的尺寸.光栅拼接技术是目前国内外广泛采用的解决光栅尺寸的技术途径之一.拼接光栅尺寸大,能负载的能量也比普通的有限口径光栅压缩器的大N×M倍,但同时引入了波前畸变,从而影响聚焦光束的时间、空间特性.利用矢量法分析拼接子光栅在存在调节偏差的情况下的远场分布特性,结果表明,任何偏差最终对焦斑的影响在空间域上都与位移偏差的作用等效,偏差量应根据应用控制在一定精度范围内,并给定实验参数,模拟计算了相应的各维偏差的设计精度,为拼接系统的检测提供了理论依据.     

离焦情况下波带片衍射光强的数值计算

基于非傍轴近似下菲涅耳 -基尔霍夫积分公式 ,讨论了波带片在离焦条件下的光斑特性 .通过数值计算 ,分别得到了在小离焦量和大离焦量时光强沿光轴径向的分布曲线、中心光斑的大小以及在特定范围内总能量随离焦量的变化规律 .为实际工作中应用波带片提供了更好的理论依据 .     

对刀误差对涡旋线型精度的影响

采用向量运动法得到圆广义渐开线的一般方程，分析涡旋盘加工过程中对刀误差对涡旋线型精度造成的影响，解释了创成法加工涡旋盘的原理．指出一般工程中的 ｌ０ ，ｌ１ 两个参数就是对刀误差在两个相互垂直方向上的投影，并采用极角误差以及向径误差来描述线型误差．     

通信控制器现场检测仪研制中窗口检测器的设计

介绍通信控制器现场检测仪研制中窗口控制器的设计，包括窗口检测原理，用于现场检测的窗口检测器窗口电平的设定原则，现场检测仪的误差分析及窗口电平设定。该检测仪已通过有关部门鉴定。     

大口径椭球型单管X射线聚焦镜设计与仿真

针对同步辐射光源点到样品距离长的特点,设计了镀膜与非镀膜这2种大口径椭球型单管X射线聚焦镜,并利用带有面型误差模型的仿真程序模拟了这2种大口径椭球型单管X射线聚焦镜的聚焦性能．结果表明:镀Ir膜的大口径椭球型单管X射线聚焦镜的入口直径、焦斑尺寸、焦深分别为19.0 mm、7.1 μm和0.2 mm,接收立体角约为未镀膜聚焦镜的3倍;未镀膜聚焦镜的入口直径和焦斑尺寸分别为15.0 mm和6.4 μm,焦深为镀Ir膜聚焦镜的4倍．分析了大口径椭球型单管X射线聚焦镜的面型误差对其焦斑尺寸的影响,讨论了大口径椭球型单管X射线聚焦镜的应用前景．      

Cassegrain激光扩束系统光轴误差分析

分析了Cassegrain激光扩束系统扩束镜和望远镜光轴不重合对发射光的影响。主要分析了光轴平行但不重合和光轴有夹角两种调试误差对发射光斑的形状和能量的影响,并用Zemax软件对两种误差引起的光斑形状和能量透过率进行模拟研究。结果显示,光轴平移0.05 mm,或夹角0.4°将引起光斑较大变形,能量损失15%以上。研究表明:实际光学系统设计和调试过程中,扩束镜调节装置的精度一般要达到0.02 mm和0.2°。     

激光半主动末修弹目标定位方法研究

在激光半主动末修弹实施弹道修正前,为实时精确得到地面目标相对弹丸的位置,提出利用激光探测器测角信息结合先验弹道的弹丸姿态角和弹道高信息得到目标相对位置的定位算法. 建立了目标定位模型,并利用蒙特卡洛法仿真,分析了弹丸在不同发射角下视角误差、弹丸姿态角误差和弹道高误差对定位精度的影响. 仿真结果表明,弹道高误差对定位精度影响最大,但单项误差因素引起的最大定位误差不超过12 m;弹丸发射角越大,其定位精度相对越高. 提出的目标定位方法简单易行,满足精度和实时性要求.