光束品质因子M2对非同轴激光雷达探测性能的影响

光束品质因子M2直接影响高斯光束传播特性,光纤口径主要约束激光雷达接收系统的视场角.几何重叠因子是影响激光雷达探测性能的重要参量,其主要受激光束的发射特性、接收系统的结构等影响.通过探讨光束品质因子M2及耦合光纤口径对几何重叠因子的影响,为设计激光雷达发射接收系统,改善激光雷达的探测性能提供了优化方案.数值计算及初步实验表明,光纤的耦合效率与光纤的放置位置及光纤口径有很大的关系;几何重叠因子小于1的探测距离受到M2因子的较大影响且随着M2因子的增大而增大.     

用于煤矿信集闭系统车号传感器的研究

研制了一种新型非接触式机车车号传感器。通过红外线发射与接收实现信号检测,利用导线将信号传回调度室,经译码后用于车号显示及机车调度。为了提高系统抗干扰性能,红外光线经40kHz的调制器调制后发射,光电转换信号以电流方式传输,传输线的两端经光电耦合隔离,译码时采用软件纠错。传感器最多可对64辆机车实现车号检测。结果表明,这种新型非接触式机车车号传感在实际使用中没有出现过丢码和错码现象。     

大气激光通信中多光束传输性能分析和信道建模

多光束传输技术是克服大气激光通信中大气湍流效应的有效途径之一。首先从理论上分析了大气湍流对多光束大气激光通信系统性能的影响和多光束大气传输的光强起伏特性,然后利用统计分析的方法,建立了一个以传输距离z、光束数目n、发射孔径之间的距离St、接收孔径Dr等为参量的多光束大气传输信道模型。最后,结合相关文献提供的实验结果对该信道模型进行了实验验证和误码性能分析。结果表明,当S1≥√λz或Dr远大于大气湍流相干长度ρo时,随着n的增大,接收光强将趋于对数正态分布．降低了大气激光通信系统的误码率,从而验证了多光束传输对于克服大气湍流影响的有效性。     

三维形貌测量激光雷达光学系统设计

利用差频干涉原理设计了基于迈克尔逊干涉仪的激光雷达测距系统,该系统配合轴角编码器,可实现三维形貌测量。介绍了激光雷达发射系统和接收系统的设计,发射系统根据高斯光束准直理论,确定光学系统的相关参数,设计了可用于2 m~18 m范围内的激光测距系统,同时利用Zemax的宏语言编程,绘制出变倍曲线。接收系统根据激光雷达测距方程,确定目标的相关参数,以获取最大的回波能量,并通过光学系统将回波光束耦合进光纤。该系统实现了发射、接收共光路,可用于轨道客车的子弹头面型的非接触测量及其他复杂的三维面型,具有测量速度快、精度高的特点,有着很广阔的发展前景。     

一种基于光纤阵列的激光照明方法

提出一种用于激光三维成像的均匀光照明系统,通过仿真实验验证了系统的有效性。光纤脉冲激光器发射窄脉冲红外激光光束经过光纤分路器后,出射64路能量相同的激光光束,每一路激光光束从光纤阵列出射,出射阵列置于发射光学系统焦点前后,形成点阵照明,被目标物反射的激光光束经接收光学系统接收后,成像于APD面阵探测器之上,像元和点光源一一对应。解决了传统照明系统存在的光能分布不均匀和激光能量利用率低的问题。     

直线运动型无线光通信中振动对光接收功率的影响分析

对直线运动型无线光通信中的光束偏转进行了分析,给出了不同运动距离与光斑半径、光接收功率的关系;不同偏转角度与光接收功率、像点偏移量的关系.在直线轨道上,进行了发射端静止、接收端运动,发射端运动、接收端静止两种情况下的光功率接收实验,并分别比较大孔径光纤和实心耦合光锥的空间光接收性能,提出采用实心光锥作为空间光耦合接收元件.实验结果表明:在运动距离最远为80 m的情况下,实心耦合光锥能有效接收光束偏移后的聚焦光信号,适用于直线运动型无线光通信.     

红外探测无线遥控数显防盗报警系统

利用对射式红外线传感器、无线电收发模块、数字编译码双功能集成电路及LED数码管等器件,设计了红外探测无线遥控数显防盗报警系统。它是利用人眼观察不到的红外线光束,组成无线检测区域。当人或物体遮挡住红外线光束时,探测器输出探测信号,启动发射机工作。接收机收到由发射机发送的无线遥控编码信号后,再经一系列电路处理,输出控制信号,触发音响器报警,提醒值班人员注意,同时数码显示器亮,显示报警地点。由于该系统采用了数字编码技术,因此一台接收主机可以设置数台报警分机,可同时监视多个报警点。整体装置为模块化结构,具有对光容易、工作稳定、免调试等特点,报警半径约为1 000 m左右 ,适合在家庭、商店、仓库、果园等场所使用。     

基于单片机的课室人数智能监测与自助查询系统研究

研究了一种应用于课室在座人数实时监测的分布式自动化系统。该系统通过在课室安装一个以STC89C52单片机和YL-62红外线传感器为核心的人数进出信息反馈和处理模块,进行编码后经过CC1101无线数据发射模块将信息发送至连接PC机串口终端的接收模块,利用PC机进行解码和运算处理并最终显示在VB程序界面,从而达到远程监测与查询课室人数的目的。该系统结构简单,成本低廉,性能可靠,具有较大的应用前景。     

用于高能激光系统的共孔径光学装置设计

高能激光系统的主要工作方式是利用其精跟踪模块将发射激光传输聚焦至闭环跟踪条件下的目标上,使之受到毁伤或失效。为实现该工作方式,本文研究设计了一套共孔径光学收发装置。该装置的发射系统主要由离轴两反式主望远镜模块、伽利略透射式调焦望远镜模块和光束馈送模块共同组成二级扩束系统,接收系统主要由离轴两反式主望远镜模块、精跟踪成像模块和光束馈送模块共同组成长焦距光学系统,其中光束馈送模块由二向色镜、快速反射镜等光学元件组成。以非相干空间合束的基模高斯光作为激光光源,利用光学设计软件对该装置进行了优化设计。对于发射系统,获得了激光经过调焦望远镜模块不同的调焦量调制后,传输至0.5~5 km处的光斑分布情况,且激光波前像差RMS值均优于λ/20;对于接收系统,由各模块一同构成的成像光学系统的性能经优化后接近衍射极限,其中系统传递函数在70 lp/mm时大于0.6,最后通过样机实验也验证了设计的正确性。本文的设计和实验结果证实了该共孔径光学收发装置结构合理,性能可靠,满足高能激光系统的工程应用需求。     

激光收发望远镜的几何布局对光束到达角起伏相关性的影响

大气湍流的倾斜扰动会导致光束在通过大气后到达角发生起伏。对于激光测距、激光导引星等应用场合,激光分别在发射和接收时两次通过了湍流大气。激光收发望远镜几何布局方式的不同会引起激光发射和接收光路中的倾斜相关性出现差异,最终影响接收望远镜探测到的激光到达角起伏。从激光收发望远镜布局的一般几何模型出发,利用Zernike多项式波前展开,给出了受大气湍流影响的分离孔径倾斜相关函数。分析了收发共光路与非共光路情况下,不同的几何限制导致的光束到达角起伏相关性变化。最后,讨论了不同的激光收发望远镜的几何布局对接收望远镜探测到的光束到达角起伏的影响。     

燃料均化过程中红外光体加热率控制模拟

通过光线追迹程序对红外光在黑腔中的传播进行模拟,得到红外光聚焦位置不同时靶壳和燃料的体加热率。模拟结果表明:当燃料冰层实现均化时,相比靶壳,燃料吸收了少部分红外光能量。靶壳和燃料的体加热率随着红外光在黑腔上的聚焦位置而改变,聚焦位置偏移量的增加,靶壳的红外光加热率峰值对应的高度角逐渐变大,而燃料的红外光体加热率逐渐变小。因此,通过改变红外光的聚焦位置对靶丸以特定的体积热率加热,从而达到燃料均化所需的温度场。     

Usage of Ray Tracing Transfer Matrix to Mitigate the Stray Light for ITER Spectroscopy

Stray light formed by the reflection of photons on inner wall from a bright divertor region can be a serious issue in spectroscopic measurement systems in ITER. In this study, we propose a method to mitigate the influence of stray light using a ray tracing analysis. Usually, a ray tracing simulation requires a time consuming runs. We constructed transfer matrices based on the ray tracing simulation results and used them to demonstrate the influence of stray light. It is shown that the transfer matrix can be used to reconstruct the emission profile by considering the influence of the stray light without any additional ray tracing runs. Mitigation of the stray light in ITER divertor impurity monitor was demonstrated, and a method of prediction of the stray light level for the scrape off layer spectroscopy from divertor region was proposed. (© 2016 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

近红外传感器在无线遥控计数系统中的应用

利用反射式近红外传感器、无线电收/发模块及四合一功能组合计数集成电路等器件,研究了无线遥控红外线计数器。当有产品通过红外线检测区域时,就会有一部分红外光信号经产品反射回来,被与红外线发射管同排安装的光敏接收管收到并转换成同频率的电信号,再经红外传感器模块内电路进行放大、比较处理,输出高电平信号,启动发射机工作。接收机收到发射机发来的无线遥控编码信号后,再经解调、解码电路处理,输出编码脉冲,对此脉冲信号进行计数,就实现了对产品的统计。整个系统为模块化结构,具有安装容易、抗震能力强、传输距离远、工作稳定、计数准确、高亮度数字显示等特点。可用于重工业、轻纺工业、食品工业、农牧业一些设备或流水线上对产量或流量进行遥控计数。     

用新型红外测温仪观察由钨丝电子发射引起的损耗

在金属电子逸出功测定实验中,未考虑由钨丝电子发射引起的损耗,存在约-1.86%的系统误差.用新型红外测温仪可以观察到因上述损耗而出现的钨丝温度的变化,为修正该系统误差提供直接的观察依据.     

Light propagation for time-domain fluorescence diffuse optical tomography by convolution using lifetime function

Time-domain light propagation in biological tissue is studied by solving the forward problem for fluorescence diffuse optical tomography using a convolution of the zero-lifetime emission light and the exponential function for a finite lifetime. We firstly formulate the fundamental equations in a time-domain assuming that the fluorescence lifetime is equal to zero, and then the solution including the lifetime is obtained by convolving the emission light and the lifetime function. The model is a two-dimensional (2-D) 10 mm-radius circle with the optical properties simulating biological tissue for the near infrared light, and contains some inclusions with fluorophores. Temporal and spatial profiles of excitation and emission light are calculated and discussed for several models with different inclusions. The results are physically reasonable and will be used for the inverse problem of fluorescence diffuse optical tomography.     

多曲面槽式太阳能集热器的光线追踪分析

介绍了一种新型多曲面槽式太阳能聚光集热系统的工作原理,在计算机上进行三维建模,利用光学分析软件对该聚光集热系统安装平面型接收器和圆柱型接收器进行光线追迹分析,考察了接收器上的接收光束随入射光束角度的变化情况。通过追迹模拟,直观地再现了聚焦光线的分布、焦线宽度、偏心量和光线传输效率随入射偏角的变化。并对两种接收器类型产生...     

利用表面微结构提高波长上转换红外探测器效率

波长上转换红外探测器具有实现大面阵焦平面的优势, 但光提取效率是制约器件整体效率的关键因素之一. 本文主要研究利用表面微结构来提高波长上转换红外探测器的效率. 首先通过仿真计算研究了表面微结构参数对光提取效率的影响, 然后基于优化设计的参数, 采用聚苯乙烯纳米球掩膜刻蚀的方法制作了具有圆台型表面微结构的波长上转换红外探测器. 测试结果表明, 具有表面微结构的器件的光提取效率比无表面微结构的器件提高了130%. 本文制作表面微结构的方法可以实现波长上转换红外探测器件整体效率的提高.     

Post-post-Newtonian deflection of light ray in multiple systems with PPN parameters

The post-Newtonian scheme in multiple systems with post-Newtonian parameters presented by Klioner and Soffel is extended to the post-post-Newtonian (PPN) order for light propagation problem in the solar system.Under considering the solar system experiment requirement,a new parameter ε is introduced.This extension does not change the virtue of the scheme on the linear partial differential equations of the potential and vector potential mentioned in previous work.Furthermore,this extension is based on the former work done by Richter and Matzner in one global system theory.As an application,we also consider the deflection of light ray in the global coordinates.And the deflection angle of light ray is obtained with post-Newtonian parameters.