镜体热变形对卡塞格伦光学天线的影响研究

基于空间光通信中的卡塞格伦光学天线的重要性,文中利用ANSYS仿真软件对卡塞格伦光学天线镜体进行了热变形仿真,并利用光学仿真软件CODE—V分析了热变形对传输光束传输质量的影响。     

双付反射面天线

本文发展了Peter.W.Hannan的“从卡塞格伦(Cassegrain)望远镜导出的微波天线”一文,首次提出了双付反射面形式的微波天线。介绍了它的组成、放大率及等效概念。具体地给出了不同馈源的卡塞格伦式的双付反射面天线的设计考虑及放大率的选取。最后,在f_Ⅰ和f_Ⅱ的两个频段上,设计了典型的双付反射面天线——卡塞格伦式双付反射面天线,比较了理论与实践的结果。双付反射面天线为频率复用和极化复用提供了一个新颖的天线形式。     

反射式热红外光学系统无热化性能分析

热红外光学系统成像的研究是当代光学科学研究领域的重中之重,精密的光学系统是红外光束成像质量的重要保证。镜体热变形是影响光学天线系统传输质量的重要因素,该文利用ANSYS有限元分析软件仿真了镜体在热环境下的变形情况,同时分析了在热环境下,镜体热变形以及镜体材料折射率变化引起的镜体焦移变化,并对比分析了透射式热红外光学系统与反射式卡塞格伦天线的热红外光学系统在热环境下的焦移变化,得出了卡塞格伦光学天线系统的无热化性能。这些研究为热红外光学系统的精确设计奠定了理论基础。     

一种双频段卡塞格伦天线的设计

介绍了一种兼容X波段和Ku波段的卡塞格伦天线系统的设计方法,其中天线相对带宽分别达到8﹪和5.5﹪。该天线系统由一个主反射面、一个副反射面和一个双频段馈源组成,微波信号经过主副反射面的反射后进入它们的共焦点处的馈源内,从馈源内输出和差信号,经Ansoft HFSS 11及CST软件仿真各项参数符合设计指标要求,带内隔离度性能优异,满足工程使用需求。     

卫星电视地面接收

本文论述了卫星电视地面接收常用的抛物面天线和卡塞格伦天线。     

光子晶体在卡塞格伦光学天线中的应用

光子晶体是一种介电常数在空间周期变化的人造晶体,其最基本的特征是具有光子禁带,是一种新兴的光学材料,其优异的光学特性适应了光学天线发展的需求。文中在介绍了光子晶体的结构、特性及其主要的理论研究方法的基础上,针对光学天线小型化的趋势,介绍了光子晶体的带隙特性给光学天线在分束、滤波、准直方面性能改善提供的便利,最后着重阐述了光子晶体器件在卡塞格伦光学天线中的应用。     

二维卡塞格伦天线系统的近场分布

用时域有限差分法研究二维卡塞格伦天线系统的近场分布，通过对二维曲面的建模，将共形时域有限差分技术应用到卡塞格伦系统，在考虑系统存在漏场缝场缝隙和屏蔽导电壁的情况下，得出各处的近场分布。     

微波辐射计的定标方法与精度分析

本文论述了零平衡微波辐射计的定标方法及精度分析.根据这一方法对装有喇叭天线的35GHz零平衡辐射计进行了定标,得到喇叭天线的天线温度精度为±1K.文中还介绍了装有800mm和368mm直径卡塞格伦天线的同一幅射计的定标实验.     

相位恢复全息——基于远场幅值的天线表面精度检测

射电望远镜的表面精度除了受到面板加工及装配精度影响以外,在实际使用中还要受到重力变形,温度变形以及风载的影响.对于高频观测,微小的表面变形将对望远镜的观测性能带来较大影响.相位恢复全息方法是一种利用远场幅值进行表面检测的方法.因其不需额外的设备,同时具有测量方便及运行速度快的优点,在天线反射面测量领域获得了广泛的研究和应用.本文将对其中运用最广泛的Misell算法和OOF(Out of Focus)算法进行探讨,并通过仿真标准卡塞格伦天线对两种算法进行对比分析.     

用于气溶胶探测光学雷达的LED光源的研制

LED作为遥感探测光源具有波长丰富、体积小、价格低等优势。本文针对气溶胶探测光学雷达的应用,研制了一款新的LED光源。设计了LED的脉冲驱动电路,使其发出重复频率为100kHz、脉宽为200ns、单脉冲能量为30nJ的脉冲光束。利用ZEMAX软件建立了全内反射式准直器的仿真模型,并结合开普勒望远镜结构设计了两级准直光路,将光源发散角压缩到5.7mrad~22.9mrad范围内。分析了发散角对雷达几何重叠因子的影响规律,雷达系统的盲区不足3m,仿真结果和初步实验表明,雷达系统的探测距离可达210m。验证了LED光源用于气溶胶探测光学雷达的可行性,适用于城市内的近程气溶胶探测。     

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°。     

用于裂隙光源的侧面发光塑料光纤散射点设计

设计一种侧面发光塑料光纤表面正四棱锥形微结构散射点，使侧面发光塑料光纤可用作裂隙灯显微镜的裂隙光源，以减小裂隙光源的体积.采用光学仿真软件分析光纤上表面(有散射点)和光纤下表面(无散射点)的散射率，当塑料光纤直径为1 mm时，得到优化后的正四棱锥散射点的底边宽度和深度均为80μm.仿真结果表明，光纤下表面散射光的光束发散角在垂直于光纤方向约为40°,在平行于光纤方向约为110°,经过焦距为50 mm的投射镜会聚后的光带宽度约为0.3 mm,可以满足裂隙灯显微镜的要求.     

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.     

光参量发生放大器中信号光线宽的理论分析

对泵浦光的光束质量影响信号光线宽加宽的物理机制进行了模拟计算和分析,结果表明,在锭离简并点处,信号光线宽较小,在简并点附近,信号光线宽急剧增大,泵浦光的发散角和偏轴方向的泵浦光对信号光线宽影响较大。     

卫星光通信中接收天线的性能分析

为了获得高性能的接收天线以改善卫星光通信的系统性能,基于电磁波辐射理论,分析了接收光学天线的重要参数,研究了卫星光通信中使用单个光学天线及光学天线阵的性能.对单个光学天线的设计进行了优化,分析了单个光学天线及光学天线阵的相关参数之间的关系.通过仿真,不仅论证了星间激光通信需要极精确的指向角度,且可得出结论,在星间激光通信系统的光学终端中使用光学天线阵具有更大的优势.     

基于Fluent角型喷嘴内部空化行为的数值模拟

利用Fluent流体计算软件对角型喷嘴内部的空化流场进行了数值模拟,得到了喷嘴内部的压力、气相生成速率和汽含率分布场,并对三种扩张角喷嘴内的流场进行了比较分析.结果表明:在角型喷嘴内部,空化汽泡主要在喷嘴圆柱段壁面起始点和扩张段壁面起始点两处产生;在扩张段壁面起始点处,由于回流和压力两种因素的共同作用导致扩张角对空化汽泡生成速率的影响存在最优值;随着扩张角的减小,角型喷嘴在扩张段壁面的空化区域不断扩大,其汽含率也不断攀升;扩张角的改变对角型喷嘴圆柱段区域的空化行为没有明显影响.     

迈克尔孙干涉仪中的光程差释疑

本文对迈克尔孙干涉仪等倾干涉时的两条光路进行了深刻的剖析,在光线以任意角度入射的情况下,用光路镜像法和直接计算法得到了两光路的光程差公式。     

基于拓扑优化技术的导光板散射网点设计方法及其实现

为了解决机舱导光板传统设计方法下出光不均匀问题,根据球面点光源在空间中的光学传播特性以及导光板散射网点的散射原理,建立了三维坐标下的光照度模型,将拓扑优化理论与出亮度-网点直径数学模型相结合,以导光板散射网点直径为设计变量,以光照度-网点直径数学模型为目标函数来建立拓扑优化模型,推导出了一种基于拓扑优化方法的导光板散射网点出射照度的最优化设计方法。利用MATLAB编程对模型进行最优化求解和仿真,对仿真结果进行归一化,最终得到基于MATLAB程序下的导光板散射网点模拟仿真效果图,实现了通过导光板反射光的亮度最均匀化。将仿真结果与现有传统的光学软件下的结果进行对比,显示该方法下的散射网点仿真效果及出光均匀度优于传统光学方法下的仿真效果。