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...     

反射式横向位移光纤传感器

提供了一个在高斯光束几何反射模型下的反射式横向位移光纤传感器接收光强的数值计算方法,可在计算机上对其特性进行设计计算,为该传感器的优化设计提供了一个必要工具.对用62.5/125多模光纤组成的并列反射式横向位移光纤传感器的计算分析结果表明,接收光纤端面处的反射光斑半径在180μm附近时有最大的接收光强和最佳信噪比;反射光斑半径在180~600μm时接收光强对反射条边缘的横向位移或横向振动的动态范围、线性关系和信噪比都较佳;接收光强对反射条横向位移的分布宽度主要取决于反射条的宽度和接收光纤的芯径.     

QD光斑位置检测影响因素分析

四象限光电探测器（QD）以其帧频高、解算电路简单、可靠性好被广泛应用于激光通信的光轴对准过程中,在利用QD进行光斑位置检测时,要尽可能提高光斑位置的检测速度和检测精度。由于光斑检测精度会受到背景光、大气湍流、探测器形状等因素影响,给光斑检测带来一定误差,使系统可靠性降低。为了更好的抑制背景光、大气湍流等因素对光斑检测系统带来的影响,本文进行如下详细分析。     

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。     

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.     

光纤液位仪发射-接收机设计

基于光弹效应，研制了ＩＭ８５－Ⅰ 型光纤液位仪。其传感器内采用光桥式补偿光路，可以克服各种外界因素对测量产生的不利影响。根据补偿结构的要求，其发射－接收机采用双光源交替发光，双探测器同时探测的工作方式。但光源光谱稳定性和光电探测器光电转换的线性对测量结果都会有影响．分析表明：选择发光二极管作光源，硅ＰＩＮ管作探测器．采用Ⅰ－Ｖ光电转换方式，可以满足没计要求。仪器的精度为０．２％．     

光栅衍射型激光告警机的预处理图像优化设计

光栅衍射型激光告警机是利用激光通过光栅后成像在光电探测器上的衍射条纹,进行分析处理而得到激光参数的.在其工作波长范围内太阳光线等背景噪声很严重.这些噪声使还原和检测探测信号的过程十分复杂、缓慢,甚至不精确.本文设计的系统通过两台同步CCD探测器,一台配有光栅,将获得的图像相减处理,快速减少噪声干扰,识别探测信号光斑.再根据光斑位置和面积用最小的矩形将光斑围住,光滑处理后,根据边缘点椭圆测试得到椭圆的中心,即各个光斑精确的坐标.这种设计可以使激光告警机的后期处理更加快速、高效、准确.     

全息光学头聚焦误差信号的理论及实验分析

讨论了全息光学头聚焦误差信号检测的基本原理。利用衍射理论推导出了全息光学头中光电探测器表面的光强分布，通过计算机模拟，得到光强分布随离焦量变化而变化的理论曲线，并对此进行了实验验证。     

全息光学头聚焦误差信号的理论及实验分析

讨论了全处民光学头取焦误差信号检测的基本原理，利用衍射理论推导出了全息光学头中光电探测器哺面的光强分布。通过计算机模拟，得到光强分布随离焦量变化而变化的理论曲线，并对此进行了实验验证。     

光学法诊断发动机燃烧过程的实验研究

研制了一个用于发动机燃烧过程监测和分析的光电测量系统，包括一个以镀膜蓝宝石棒为传感头的光纤燃烧传感器，一套以光电倍增管ＰＭＴ为光探测器的检测电路和一套数据采集分析系统．应用这个系统在一台汽油机上进行了实际测量．实验表明，光学法可以准确地测出发动机燃烧过程的时间参数，从光强变化曲线可以得到混合气均匀性和燃烧循环波动之间的关系     

基于CCD的光纤式位移检测技术

介绍一种精确、远距离非接触检测机械位移的方法，检测系统采用面阵CCD摄像机获取被测光纤端部出射光斑图像的灰度分布，由灰度加权平均法提取光斑的特征点，通过检测特征点的位移获得光纤的位移，从而得到被测件的位移。实验结果表明，系统的稳定性为1．5μm，系统达到亚像元级的分辨率。     

穿通型光电晶体管的直流特性测试

在ｎＷ－μＷ光功率下测试高增益穿通型ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ光电晶体管的直流参数，光电灵敏度、光电增益和电流增益。以峰值波长为８３０ｎｍ的ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ体激光器作光源，经光纤耦合与衰减，得到可变的光功率。测试结果表明，在３－１４Ｖ工作电压下，１μＷ入射光功率时光增益７１１３，４０－５０ｎＷ光功率时光电增为３６９３，高于国内外报道的光电探测器的同类指标。     

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.     

半导体激光器录放系统耦合分析

本文根据半导体激光器的发光特性,分析计算了椭圆高斯光束在光学系统中的衍射传播以及光源参数和系统参数对光能耦合、聚焦光斑直径的影响;确定了当入射光场为椭圆高斯分布时,获得圆对称聚焦光斑的条件。利用菲涅尔衍射积分,得出准直系统轴上点光强最大时,数值孔径与光源特性参数关系的解析表达式,并给出了设计和实验结果。     

全自动红外导引头成像光斑测试仪的研制

研制了一种全自动1．064μm红外导引头的成像光斑测试仪,介绍了各部分功能实现的措施以及最小成像光斑和离焦光斑的图像处理方法,该测试仪以1．064μm导引头为被测对象,采用1．064μm的激光光源模拟无穷远点光源,以红外面阵CCD探测器为接收器,实时采集的信号通过RS-232串口通信进入计算机,采用重心法对所采集的光斑信号进行处理,分析光源通过被检测系统后在其焦面上和成像光斑的质量,它用数据和三维图形显示测量结果,可用于检测红外导引头最佳像面和离焦像面光斑的位置、大小及光能分布,并用于测试轴外视场的光斑,全部检测实现了“一键通”,该方法可以广泛应用于不同光学系统的检测,评价光学系统的质量,特别是光学聚焦系统的质量。     

光纤电压传感器光路系统误差分析

研究了光纤电压传感器光路系统中光源、光纤、电光晶体和光电探测器对测量误差的影响结果表明,采用谱线宽度窄、温度漂移小的光源,可减小电光效应的相位延迟误差;采用单模光纤有利于提高信噪比;采用多次提拉的纯净BGO晶体,可抑制双折射的影响;采用暗电流小、线性度好的光电探测器,有利于减小传感器的漂移,改善传感器的线性度．     

光纤电压传感器光路系统误差分析

研究了光纤电压传感器光路系统中光源、光纤、电光晶体和光电探测器对测量误差的影响．结果表明。采用谱线宽度窄、温度漂移小的光源,可减小电光效应的相位延迟误差;采用单模光纤有利于提高信噪比;采用多次提拉的纯净BGO晶体,可抑制双折射的影响;采用暗电流小、线性度好的光电探测器,有利于减小传感器的漂移,改善传感器的线性度．     

微型光纤加速度计系统研究

光纤加速度计作为新型光纤传感器的一种,在高精度测量领域中有着不可替代的作用.实现光纤加速度计信号的解调,对于进一步提高传感器测量精度以及实用化都有着重要的意义.光源调频相位生成载波技术(PGC)常用于干涉型光纤传感器的信号解调,为了实现整个光纤传感系统的小型化,提高数据处理速度和解调精度,设计制作了应用于盘式光纤加速度计数字解调系统,系统以DSP和FPGA数字系统作为解调硬件电路的核心,实现对微型盘式光纤Michelson干涉仪相位信号检测.实验结果表明,微型盘式光纤加速度测量系统对微小振动信号检测有着很高的灵敏度,是高精度测量领域中的一个重要研究方向.     

光纤激光器自混合干涉微位移测量研究

研究了光纤激光器自混合干涉效应测量微位移的方法.为提高自混合干涉的微位移传感测量精度,将正弦相位调制方法引入光纤激光器自混合干涉测量.光纤激光器外腔中使用相位调制器调制自混合干涉信号.采用四象限积分技术解调外腔相位得到位移测量结果,与高精度微位移平台位移参数对比,验证传感测量方法的可行性.位移测量精度远优于半个波长.此方法对全光纤高精度位移传感应用有重要意义.     

半导体光电探测器光谱灵敏度的测试

对半导体光电探测器光谱灵敏度的测试原理进行分析研究,就研制的１套波长范围为０４～１１μｍ的采用双光路替代法,可以测试半导体光电探测器的光谱灵敏度和量子效率的光谱灵敏度测试装置进行了分析,该装置在测试过程中可以减小光源不稳定性对测试结果的影响,可以测试相对光谱灵敏度、绝对光谱灵敏度,还分析了影响该装置测试精度的一些因素,并给出了测试结果