微变形镜补偿激光器波前畸变

推导出热畸变与微变形镜镜面形变量及反射镜驱动单元上电压的关系,建立了补偿激光器腔内畸变的自适应光学系统试验平台．试验结果表明,给变形镜的37个驱动电极施加不同的控制电压,改变镜面弯曲程度．能有效校正激光波前畸变,为基于微变形镜的自适应光学在热畸变校正系统中的应用提供了必要的试验依据．     

大口径空间望远镜变形镜校正能力分析

为满足大口径长焦距空间望远镜在轨像差校正的要求,提出采用出瞳变形镜技术方案。首先分析了在轨误差源以及主动校正像差的必要性,建立了变形镜高斯影响函数模型,给出变形镜控制矩阵和控制电压解算方法;在此基础上,通过对波前畸变模拟校正误差分析,确定方法的有效性。通过有限元对主镜在轨工况条件分析,得到离散点坐标值及相应的位移值,处理数据用于出瞳变形镜校正,完成在轨主动光学校正全链路仿真。     

空间光学遥感器长条形反射镜集成优化设计

针对空间光学遥感器离轴三反光学系统主镜的高轻量化率、高面形精度要求,提出了一种长条形反射镜集成优化的设计方法。首先利用变密度的拓扑优化方法分别得到刚度最大化和一阶频率最大化的反射镜拓扑模型,综合两种拓扑模型得到了反射镜的集成设计方案;然后提出了基于镜面变形值的镜体加强筋变量拓展优化方法,进行了设计变量的灵敏度分析,并对反射镜局部加强筋进行了多变量尺寸优化,得到了该长条形反射镜的最佳轻量化结构;最后对优化结果进行了有限元分析,仿真结果表明反射镜在优化后的面形精度有了显著提升,镜体质量仅为8.65 kg,与实心镜体相比轻量化率达到了80.9%。在Z向1g重力作用下,镜面面形精度峰谷值为23.70 nm,均方根值为4.54 nm,该优化方法能很好地满足设计要求。     

均匀载荷作用下膜基反射镜面形分析和研究

基于Sergey A. Dimakov提出的薄膜模型解以及有限元分析方法,对口径为300mm、不同F数的聚酰亚胺薄膜进行均匀载荷作用下的变形研究和分析.结合像差理论,将有限元分析得到的离散数据拟合出37项标准Zern ike项系数,由此可将成形后膜基反射镜的各项像差分离出来.计算和分析结果表明,在均匀载荷作用下膜基反射镜的像差主要是球差.对于同一口径的膜基反射镜而言,随着F数的增大,球差逐渐变小.这为进一步开展膜基反射镜的成形和面形控制实验提供了理论依据.     

主动光学反射镜面形的校正能力及其优化设计

研究评价主动反射镜的校正能力以及如何获得最大校正能力的方法，在分别计算出各个作动器响应函数的基础上，通过其线性组合使镜面分别产生与Zernike多项式各基元波面尽可能一致的面形，并通过分析比较两者的一致性程度评价主动光学反射镜的校正能力．用有限元法(FEM)进行了静力学分析和计算，从而给出具有最佳校正能力的作动器分布的优化方案．     

基于体硅工艺的微反射镜的原理性实验

基于体硅工艺的微反射镜具有体积小、质量轻、驱动电压低、偏转角度大等优点,在激光敌我识别和光通信等领域都有着广泛的应用。该文设计了一种基于体硅工艺的微反射镜,其偏转角度可以通过驱动电压控制;对这种结构建立了理论模型,对吸合电压、吸合角度和固有频率进行了分析;简要介绍了这种微反射镜的加工工艺;并对微反射镜样机做了原理性实验研究。微反射镜镜面面积为1240μm×980μm,最大偏转角度约为2.6°,吸合电压约为27V,固有频率为750Hz左右。     

MEMS微变形镜单元间耦合的优化控制研究

通过计算MEMS微变形镜校正畸变波面后的残余误差,研究不同单元间耦合情况对变形镜校正效果的影响.针对连续镜面MEMS微变形镜单个致动器单元工作时,相邻及以外的单元都会有一个变形量,用耦合系数来表征单元工作时对相邻单元变形量的影响程度.以单元间距为3mm的10×10单元阵列MEMS微变形镜为例,研究了变形镜校正不同畸变波面时,最佳耦合系数与波面畸变因素对应关系.当校正对象为前20阶Zernike多项式波面,此变形镜的最佳耦合系数为10%.分析了单元间距分别为2,2.5,3,3.5,4mm时,10×10单元阵列MEMS微变形镜校正效果的变化情况;不同单元间距对应的最佳耦合系数分别为12%,11%,10%,9%,8%.     

基于MMDM的微小型自适应光学系统实验研究

建立了由微机械薄膜变形镜（MMDM）构成的微小型自适应光学系统，该系统具有低成本、低能耗、体积小的特点．在实验中验证了MMDM单个电极控制电压与其变形量的近似平方关系以及各电极产生形变的近似线性叠加关系．用叠代算法来控制MMDM，对系统进行了闭环实验与分析，结果表明此类系统可应用于星载光学系统．     

强激光反射镜体结构对镜面热变形的影响

对于高功率激光器谐振腔反射镜在高能光辐照下的热变形问题,通过对不同镜体结构的热变形的效果分析,说明镜体结构决定了热变形的效果.比较了不同的镜体结构镜面热变形的有限元软件计算结果,得到较优的镜体结构:对于圆形的Si反射镜,去掉光照背面中心区域以外的环形区域有利于减小热变形,环形区域保留5 mm厚比较适宜;光照背面的中心区域的直径大小为40～60 mm比较适宜.结果还表明,通过优化镜体结构的方式对减小镜面热变形是非常有效的.热台架实验结果与数值模拟结果相符.     

波像差法构建非球面干涉检测的误差分离模型

非球面元件光学干涉检测中,获得客观、准确的面形信息是实现元件快速、确定性制造的关键因素之一。为了实现大口径光学离轴非球面反射镜的高精度检测,对其干涉检测结果中的误差信息表现形式进行了分析研究,提出了一种基于将离轴非球面反射镜检测工装视为具有5维自由度空间刚体设想的误差分离矩阵,并从波像差理论出发,寻求出调整误差作用分量的分立表现形式及影响参数,建立了计算机辅助检测大口径光学离轴非球面反射镜的基本模型。仿真分析结果证实了这种方法的可行性。     

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。     

单室箱梁考虑剪切与剪滞双重效应的挠曲函数

基于单室箱梁翼缘板选取最大剪切位移差函数为广义剪力滞位移函数,通过假定箱梁竖向变形由腹板剪切变形与翼板剪滞效应引起的位移,利用变形协调条件和能量变分法最小势能原理推导了特定边界和荷载条件下考虑剪切变形的单室箱梁的挠曲位移表达式。利用推导的挠曲微分方程计算了单室简支箱梁承受均布荷载作用下的挠度,对靠近梁端部采用挠度修正系数线性内插求解竖向变形,建立单室简支箱有限元分析模型;对比解析解和数值解。结果表明:剪切变形对简支单室箱梁承受均布荷载作用的挠度具有一定的影响;利用推导的公式能够快速、有效地计算简支单室箱梁承受均布荷载下剪切与剪滞双重效应的挠度;跨中挠度与数值解差6%,吻合良好。     

测量系统响应函数和自适应原则

自适应原则指出：在构成光学系统时不但要构成测量信号的载体，还要设法实现对于噪声（扰动）实时的或短时间的预报和补偿。基于测量系统的响应函数给出了自适应原则的通用表达式。它可以用来对系统进行分析，决定补偿因子及进行修正。自适应原则可能成为所有精密测量系统设计的一个方法。应用这个方法的先决条件仅仅是噪声影响的相关性，目的是消除噪声对测量的影响。该方法特别适用于１／ｆｎ噪声和低频信号混合的情况。文中同时分析了实现自适应原则所应该采用的控制系统。     

桥梁变形图像监测系统调制传递函数

介绍了桥梁变形图像监测系统的工作原理和组成.根据线性系统理论,深入研究了光学系统、图像采集和大气等各个组成部分的调制传递函数,尤其是大气对系统调制传递函数的影响,给出了整个系统的调制传递函数.在一个实际的桥梁变形监测系统基础上,分析了晴、霾、雨、雾等天气情况下系统各部分和总体的调制传递函数.在待测点距离摄像机的距离为1 km时,理论上系统的极限分辨能力为厘米级.     

基于镜像学习和复合二次距离的手写汉字识别

为解决手写汉字识别中的相似字混淆问题,提出了一种基于镜像学习和复合二次距离的识别算法,提高现有的二次分类器对相似汉字的鉴别能力。该算法为识别置信度较低的训练样本生成镜像虚拟样本,通过迭代训练来调整易混淆字符类别间的分类界面,并对二次分类器给出的候选字使用复合二次距离进行两两鉴别,以减少识别错误。在HCL 2000样本库上的实验表明,该算法能有效提高手写汉字识别的性能,测试集上的误识率下降了20%。     

基于径向基函数神经网络的栅格图像非线性畸变校正

为了减小光电成像测量系统中存在的非线性畸变,提高测量精度,提出了一种基于径向基函数神经网络的图像畸变校正方法。提取带有桶形畸变的栅格图像中的栅格交叉点作为控制点,利用光学成像关系推算出栅格交叉点的理想无畸变位置,构成径向基函数神经网络的训练集。经过训练,可以确定径向基函数神经网络结构的优化参数。针对栅格图像进行了畸变校正实验,并与多项式变形法进行了比较。实验结果表明,所提方法能够自动、有效地校正图像畸变,效果优于多项式变形法。     

多级光杠杆测量微小形变量研究

光通过镜面发生反射,在入射光线方向不变的情况下,如果镜面旋转的角度为0,则反射光线偏转20．利用该原理对传统使用的光杠杆进行改进,提出多级光杠杆的概念．多级光杠杆对微小测量值的放大倍数远远超过传统光杠杆,灵敏度得到提高．同时在数据处理上采用线性拟合的方法得出结果,避免了传统光杠杆中的直接测量标尺和反射镜之间距离而引入的误差,使微小目标测量结果更加可靠．     

改用球面镜的迈克耳孙干涉仪与牛顿环实验的研究

将迈克耳孙于涉仪的一个反射镜改装为球面镜，可以得到与牛顿环实验等效的光路，平行光照明时可制作波带片．反射镜移动时条纹变化有一定的规律，移动时随着等光程位置的改变，可使彩色条纹为不同大小的圆环．