内腔自适应光学系统最速下降算法

提出基于微机电系统微变形镜(MEMS-DMs)的动态补偿激光二极管泵浦固体激光器(DPL)热透镜效应,能够使其在获得较小体积和功耗、具备灵活性的同时,提高输出功率.通过分析MEMS-DMs的控制理论和实际器件的性质,说明最小二乘控制算法在DPL自适应补偿中不适用的原因,指出最速下降法更适合于DPL自适应补偿,并给出该非线性规划问题的数学模型和数值求解方法.实验结果表明最速下降法相比最小二乘法而言,迭代过程更稳定,DPL输出功率更高.     

机床热变形误差实时补偿技术

研究了通过实时补偿热误差提高数控机床加工精度的方法,采用一维球列加快和简化了热误差的测量。利用多元线性回归方法建立了热误差与温度的数学模型,在外部微机的帮助下,可在加工过程中实时补偿热误差,切削实验表明补偿效果良好。     

微小型自适应光学波前信号处理系统设计

针对微小型自适应光学系统中波前信号处理机处理数据量大,处理速度快的特点,设计了以两片DSP为核心处理器,以CPLD完成时序控制功能的波前信号处理机．讨论了该信号处理机的原理、特点和实现．结果表明,通过周密的逻辑设计,该处理机能保持高速的并行处理．能够保证自适应光学系统的带宽和稳定性要求．     

相位共轭补偿激光波前畸变及其模拟实验

通过对激光传输的闭环过程的分析,提出对于一个远距离的运动目标,目标的反射面积可以大于这一限制。以红宝石激光器作光源,利用受激Ｂｒｉｌｌｏｕｉｎ散射实现相位共轭,进行了室内模拟实验,证实了相位共轭补偿波前的有效性。     

激光二极管端面泵浦Er,Yb:YAB微片激光器的热效应研究

文章利用激光二极管泵浦Er,Yb:YAB晶体,实验获得290 mW的连续单横模1.5μm激光输出,激光转换的斜效率为8.5％.在此基础上,利用刀片法实验测量了Er,Yb:YAB晶体的热焦距随泵浦功率的变化关系,泵浦功率5W时,晶体的热焦距仅为10 mm,实验结果与理论预测基本相吻合.     

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%.     

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。     

输出耦合镜材料的吸收对激光光束影响的理论分析

在给出大功率激光器输出耦合镜基模和多模两种理论模型的基础上分析了材料吸收对激光器输出光束的影响。对于在通常使用参数下，ＧａＡｓ和ＺｎＳｅ 材料输出耦合镜吸收对于激光束的影响及热透镜效应作了数值分析。     

热变形实验装置中电感测头的误差补偿

为确保热变形实验装置的测量精度,分析了热变形实验装置中的误差因素,采用石英棒标定方法,依据数学模型,对电感测头及测杆引起的误差给予补偿.该方法使测量装置满足材料热膨胀系数和复杂形体的机械零件的热变形测量精度要求.     

基于模式互信息的大气湍流畸变波前重构

基于模式法进行波前重构时需将波前相位畸变展开成不同的正交多项式组合,不同的正交基分别代表由大气湍流引起的波前相位畸变的不同模式,通过计算大气湍流引起的波前畸变与各个模式的互信息,分析不同模式对波前畸变的影响程度,按互信息从大到小建立新的重构矩阵进行波前重构。数值模拟结果表明:当仅采用一种模式进行校正时,基于互信息重构的波前残差均方根值从1.8rad下降到1.15rad,而传统模式重构法的波前残差均方根值仅下降到1.74rad,采用2种模式重构波前时,2种方法的波前残差均方根值分别下降了1.2rad和0.1rad。当采用65个模式对波前重构时,传统模式法的波前残差为0.2rad,而当基于互信息重构的波前残差为0.2rad时,仅需要采用18个模式。与传统模式法相比,在相同的波前重构精度下,基于互信息的波前重构所需的重构模式数大大减少,从而降低了重构矩阵的复杂度,提升的波前重构的速度。     

Nd:YAG激光器的热透镜效应及其对激光输出的影响

对Nd：YAG激光器的热透镜效应进行了分析，给出了实验测量动态热效应的方法．利用矩阵光学的方法，分析了热透镜效应对激光输出功率和光束质量的影响，并计算了两种谐振腔参数下的束腰宽度ωo、远场发散角θo和模体积V随热焦距f的变化情况．     

无热透镜效应Z型腔的图解分析

针对半导体激光泵浦的YAG自锁模Z型谐振腔,利用光学谐振腔的传播圆方法,在不考虑热透镜效应情况下进行理论计算和数值分析,求出了输出光斑半径和腰斑半径。并通过MATLAB作图对两种情况下的稳区进行分析,得出了腔参数对稳区的影响:克尔介质的尺寸影响较小,折叠镜的曲率半径增大可使稳区右移并增大,腔长增加使稳区左移并变小。     

基于LuGre模型的火炮伺服系统摩擦力矩自适应补偿

针对高精度火炮交流伺服系统中存在的非线性动态摩擦和电机力矩波动,为了提高火炮伺服系统的跟踪精度,提出了一种新的基于LuGre摩擦力矩模型的自适应补偿算法。该算法应用两个非线性观测器来估计摩擦模型中的未知状态变量,对系统参数进行自适应估计,采用Lyapunov方法证明了控制系统的全局渐进稳定性。该算法简单,适于实时控制。实验结果表明了该算法的合理性,火炮伺服系统的低速跟踪最大误差为50μrad,达到了指标要求。     

动态放疗中的实时肿瘤运动补偿

针对呼吸引起的肺部肿瘤运动对放疗产生的影响,提出了一种肺癌放疗实时肿瘤运动补偿系统,根据在放疗前建立的呼吸状态和肿瘤位移之间的关系及在放疗过程中对病人呼吸的实时检测,间接获取肿瘤的位移量,并根据该位移量控制辅助放疗运动床运动,以调整病人的位置,从而实现对病人的肺部肿瘤运动进行补偿,减少或消除肺部肿瘤运动对放疗产生的影响.采用归一化最小均方自适应滤波器对肿瘤位移进行预测,以减少补偿滞后和系统延时所带来的影响.实验结果表明:归一化最小均方自适应滤波器对肿瘤位移具有较好的预测效果,可以满足实时肿瘤运动补偿的要求.     

端面研磨Nd:YAG晶体棒热透镜焦距测量

主要分析和测量端面研磨凹面的Nd:YAG激光晶体棒的热透镜焦距。实验通过He-Ne光测试法,分别测量了不同功率下的端面研磨和未研磨晶体棒的热透镜焦距,并通过作图比较二者的热透镜焦距随泵浦功率变化情况,得出随着泵浦功率的增大,热透镜焦距逐渐减小的结论。文中对未研磨晶体棒热透镜焦距进行了理论和实验值的比较,曲线情况基本相符,故根据理论计算出补偿热透镜效应所需要的晶体棒的研磨半径。由于通过理论计算得出的研磨半径在实验过程中出现了出光阈值高,输出功率降低等一些现象,不利于生产的需要,故在实际经验的指导下,增大了晶体棒的研磨半径。结论指出端面研磨晶体棒的方法在一定条件下能对激光晶体棒的热透镜效应进行补偿,对大功率固体激光器的研发有一定积极作用。     

物镜像差对激光扫描精度影响的测量与补偿

在工程使用激光扫描进行放样时,物镜像差对扫描精度的影响是不能忽略的,本文提出的直接测量方法,可以对未知结构的大相对孔径物镜的扫描误差实现高精度测量,测量灵敏度可达最大扫描范围的０．０１％,根据这一测量结果采用线性插值对扫描误差进行补偿,能够保证像差造成的扫描误差小于０．０２％。实验结果及其数字模拟证明这种方法是有效的     

基于误差补偿的AFS水平随动控制研究

AFS系统中,传感器信号采集处理、伺服电机调节机构及控制方法是影响其性能的3个主要因素。文章对AFS系统水平随动机构中步进电机的调节机构与控制方法进行了研究和设计,重点是研究其调节机构并据此建立运行步数与大灯实际偏转角度的数学模型,对控制样机的控制程序应用线性化处理及误差补偿的方法进行了算法优化设计,实现了应用模糊自适应PD控制算法对AFS水平随动执行机构的控制设计。进行仿真实验并在上海大众斯柯达昊锐车型SK-98760型前照灯总成上测试,结果表明所设计的系统具有良好的控制效果。     

模拟地震振动台台面补偿技术分析

对振动台控制技术的台面补偿技术作了初步研究分析，其中包含几何交叉耦合补偿、倾覆力矩(OTM)补偿、偏心负载补偿和力平衡补偿，并分析了它们的原理和电路实现原理框图。