悬线式物镜力矩器动态特性的仿真实验研究

悬线式物镜力矩器是目前光学头系统中使用最为广泛的力矩器,其动态特性直接决定了光学头的读写性能。基于ANSYS参数化设计语言(APDL)建立了悬线式光学头物镜力矩器的仿真设计平台。通过仿真平台进行了力矩器一阶共振频率和峰值、二阶共振频率和峰值、扭转共振频率、静态灵敏度、动态灵敏度和相位等动态特性参数的仿真实验,仿真计算的结果与实际测量的结果相比,最大相对误差为4.2%。该仿真平台对于二维乃至三维悬线式物镜力矩器的设计和评价都具有重要的指导意义。     

悬线式力矩器磁路设计中的有限元分析应用

光学头力矩器的空间磁场分布直接决定了力矩器的动态性能,对磁场进行准确分析是力矩器设计的前提。分析了悬线式力矩器的空间磁场产生机理,并采用有限元分析法进行了理论推导。以一款动线圈式二维对称型只读悬线式力矩器为例,采用有限元仿真软件（ANSYS）分析并设计了其空间磁场分布,对影响力矩器空间磁场分布的相关因素进行了分析。将采用有限元法对悬线式力矩器空间磁场仿真计算得出的力矩器动态特性参数与实测力矩器动态特性参数相比,其结果均符合力矩器的设计要求,证明基于有限元分析法的悬线式力矩器空间磁场设计是可行的。     

相变光盘分离式光学头设计

光学头是光盘存储系统的核心器件，分离式光学头是把聚焦物镜和光学头的其他部分分离开来，以降低光学头可动部分的重量和体积，提高光学头的飞行速度，实现快速存取的目的。本文设计的相变光盘直接重写分离式光学头．具有结构简单，信号检出方便．易于装配等特点。     

532nm激光器光存储聚焦技术研究

在光存储系统中，为了保证存取信息所用的激光束准确地聚焦在记录介质表面上，必须具有精密自动调焦系统，该系统包括激光光源，扩束准直和整形光学元件，光学物镜，光电探测器，以及能上下运动的双轴力矩器。其中执行机构是在磁场中的双轴力矩器，线圈中电流不同时双轴力矩器拖动聚焦物镜上下移动，达到聚焦的目的。此过程中，位置探测器探测到焦点离存储介质表面的距离参数，并转化成聚焦误差信号，由此聚焦误差信号对物镜相对于存储介质的距离进行修正，从而使得激光束能准确地聚焦在介质表面上。结合532nm绿光，采用CDRW可擦写光盘，得到了约500nm的光存储斑。     

应用四元数方法对光存储光学系统的建模

光存储中的光学系统是一种非同轴光学系统，其中各个光学元件的设计位置与装配精度是保证系统光线正常传输并获得准确信号的前提。四元数方法是一种可以方便地描述空间光线的传输计算与坐标变换的数学方法。通过将四元数引入到光学头光学系统的建模中，使用四元数法表征非同轴光学系统的传输方式，并给出建立光学元件的设计、安装参数与聚焦光斑、读出光斑之间关系的流程图。据此模型对各个独立的研究对象进行分析的结果，对光存储中光学系统的设计与生产装配工艺的制定有指导意义；同时,以此模型分析物镜的连续运动对光斑和读出信号的影响，对光学头中的可执行机构力矩器的设计有实践作用。     

摆动法选配物镜的原理及应用

在光学仪器的装校过程中,常常碰到选配物镜的问题,特别是在光学测距仪中,对物镜的选配要求很严,其焦距相对误差往往只允许万分之几。由于物镜焦距相对误差(即倍率差)的存在,在视场中不同位置进行测距时将导致线视差(或角视差)产生变化,从而得到不同的     

光学头光束孔径匹配

光学头是光盘存储器的核心部件，光学头光束孔径匹配是光学头设计的一个至关重要的问题。必须合理地确定光源的光束口径与光盘物镜孔径比值，才能保证其光能量耦合效率，并获得较小的光斑尺寸和合理的焦深。本文以衍射光学为基础，详尽地分析了光束孔径匹配对光能耦合效率、光斑尺寸、物镜焦深的影响。     

Ⅱ类光学参量放大器中多横模的共振

研究了一阶厄米-高斯模TEM01模和TEM10模在光学参量放大器中的共振情况。针对非线性KTP晶体各向异性引入像散效应,导致TEM01模和TEM10模不能在光学参量放大器中同时共振,设计了一个对称补偿方案,使其可以在光学参量放大器中同时共振,并进行了实验验证,为超纠缠态的实验产生奠定了基础。     

2004年24卷学科分类索引

33 文题 应用光学 基于菲涅耳波带板扫描全息术的光学层析成像 用像差逐项优化法装调离轴三反射镜光学系统 折/衍混合增强现实头盔显示器光学系统设计 彩色负片的颗粒性能研究一印片颗粒指数 共光路/共模块自适应光学数据融合方法 应用CCD的投影物镜调制传递函数测量系统 Tb3+,YAG单晶荧光层中掺杂Ga3+的荧光敏化作用 彩色负片印片颗粒指数的准确测定 光学综合孔径成像中的傅里叶相位研究 基于稳像理论的空间光学遥感像移补偿的分析与计算 激光自混合显微系统的设计及实验研究 电子束曝光机偏转系统及可动物镜分析 宽带飞秒脉冲双折射干…     

基于共振与非共振双线的自吸收免疫LIBS技术研究

激光诱导击穿光谱(LIBS)定量分析中的自吸收效应不仅会降低谱线强度和增加线宽,而且使定标结果饱和,从而影响最终的分析精度。为了消除该效应的影响,提出了一种基于共振双线与非共振双线选择的自吸收免疫激光诱导击穿光谱(SAF-LIBS)技术,通过比较所测谱线强度比值和理论强度比值来确定等离子体的光学薄时刻,并使用共振线与非共振线来拓展元素含量的可测量范围。该技术可以分为定标和定量两个分析过程,其定标过程为:计算待测元素的共振双线及非共振双线的理论强度比,通过对比不同待测元素含量样品的共振双线及非共振双线在不同延时下的强度比和理论比,确定等离子体的光学薄时刻;使用一系列标准样品建立LIBS非共振线的单变量定标曲线;利用准光学薄谱线建立共振线和非共振线的SAF-LIBS单变量分段定标曲线。其定量分析过程为:先用非共振线和LIBS定标曲线确定未知样品所属的含量分段,再用准光学薄谱线以及与所属分段的共振或非共振SAF-LIBS定标曲线完成定量分析。对Cu元素的单变量定标结果表明,对于共振线,最佳延时随着样品含Cu量的增加而增加,且只有当含Cu量低于0.05%时,才可能获得准光学薄的共振线,而随着Cu含量的增加,自吸收变得非常严重,以至于无法获得光学薄的共振线;对于非共振线,当含Cu量在0.01%~30%范围内,均可获得准光学薄的非共振谱线,而当Cu含量大于50.7%时,将无法在等离子体寿命期内捕获到光学薄谱线。对Cu元素的定量分析结果表明,基于共振双线与非共振双线的自吸收免疫LIBS技术可以有效地避免自吸收效应的影响,各分段定标曲线的线性度均大于0.99,对两个未知样品中Cu元素含量的绝对测量误差分别为0.01%和0.1%,探测限达到了1.35×10-4%,最大可测量范围拓展至50.7%。     

Development of optical pickup for mini disc drives

In order to miniaturize optical disc drives, it is important to miniaturize and thin the optical pickup. We have developed two new optical parts: the hologram laser and the actuator. By optimizing the hologram pattern of the hologram laser, optical path length is shortened. The frequency characteristics of the actuator have been stabilized by improving the damping characteristics. Thus, we have developed a compact optical pickup for Mini Disc drives, and the pickup shows high performance when it reads out an optical disc.     

高密度光学头中力矩器的运动串扰分析与抑制

力矩器多维运动之间的串扰是影响其动态特性和光斑质量的关键因素。建立了力矩器的空间受力分布模型,提出了聚焦、循迹、倾斜三个方向串扰度的概念,用数值方法计算并分析了力矩器的运动串扰现象,得到了串扰度与力矩器结构参数的关系。分析结果表明,串扰度与永磁铁和聚焦线圈的结构参数密切相关,合理选择结构参数可有效降低串扰度,可提高力矩器的动态性能。     

光梯度力驱动纳谐振器的非线性动力学特性研究

光梯度力作为纳谐振器的一种新型驱动方式,得到了广泛关注.本文研究了光梯度力的固有非线性特性,建立了光梯度力驱动圆环与辐条谐振系统的动力学模型.揭示了入射光功率以及几何参数对系统的非线性动力学响应的影响规律.研究表明:光梯度力会引起系统呈现刚度软化效应,随着入射光功率增大,系统主共振峰值明显增大,且谐振频率随着振幅增大而产生较大偏移;两环初始间隙增大,系统振动幅值和谐振频率均下降;辐条厚度越大,系统主共振峰值和谐振频率均减小.因此,可以通过调节入射光功率来实现圆环辐条谐振器的频率调节,为光梯度力驱动纳谐振器动力学设计和性能预测提供理论参考.     

双光头多层数据存储系统同步聚焦误差检测

为实现共焦双光头多层数据存储系统,需要对双光头同步聚焦误差进行检测,以确定聚焦伺服跟踪精度,验证系统的可行性。首先利用几何光学的ABCD变换矩阵计算双光头输出能量与光头间距离的关系,确定其线性工作范围;其次通过输入不同频率的正弦信号驱动音圈电机,获得静止状态、下光头运动状态以及双光头同步运动状态下,四象限探测器的输出信号;最后对输出信号进行频域分析,可计算得到由于双光头参量失配而导致的同步聚焦误差在不同频率下的幅值。实验结果表明,在20 Hz、峰-峰值0.5 V正弦信号作用下,同步聚焦误差幅值在1μm以下,可以满足共焦双光头多层数据存储系统的聚焦伺服跟踪要求。     

Hybrid vibration absorber with virtual passive devices

A vibration control scheme integrating a passive mass–spring resonator and a linear actuator is developed. A control algorithm is devised to convert the actuator into an additional set of virtual mass–spring structure of programmable characteristic frequency. The relative motion between the primary body and the reaction mass is measured, as well as the acceleration of the reaction mass. This hybrid dynamic vibration absorber is capable of neutralizing a harmonic disturbance regardless of the detailed dynamics of the primary structure and other passive elements. Stability analysis leads to a simple, explicit stability criterion. Distribution of the counter-disturbance force between the active and passive devices is analyzed, and the transient performance is also investigated. Real-time experiments as well as numerical simulations are conducted to confirm the effectiveness of the proposed scheme.     

光学头二维力矩器的三自由度动力学模型研究

力矩器多维运动间的串扰和耦合是影响其动态特性和光斑质量的关键因素。针对力矩器单自由度简谐振动模型的不足,利用拉格朗日第二类方程,建立了二维力矩器的三自由度动力学模型,描述了力矩器聚焦和循迹有效运动、聚焦和循迹运动间的耦合作用以及扭转串扰运动特性,反映了力矩器四个关键点的不一致对其动态特性的定量影响。模型与实验结果对比表明,各自由度误差均小于5%,模型具有实用性,对力矩器的设计开发和串扰抑制具有理论指导作用。     

具有频率涨落的简谐力激励下线性谐振子的随机共振

针对线性谐振子受到具有频率涨落的简谐力激励的情况, 计算出系统响应的一阶矩解析表达式.研究发现系统的输出响应以固有频率振动, 响应振幅随简谐激励力频率的变化出现"真实"随机共振,随固有频率的变化出现抑制和 共振两种现象.     

望远镜主镜气压力驱动器设计

为了获取优异的光学图像质量,大口径天文望远镜通常采用主动支撑结构以校正主镜面形误差。对望远镜主镜支撑系统所需的气压驱动器进行了研究。基于气动原理设计了一种采用滚动膜片结构的气压力驱动器,其中滚动膜片结构用于消除摩擦力的影响,滚珠式力解耦器用于消除侧向力、弯矩的影响。进一步设计了针对气压驱动器带死区的比例-积分-微分(PID)控制算法,以实现对气压驱动器的闭环控制。实验结果表明:气压力驱动器可精确提供主镜控制所需的支撑力,在望远镜高角变化速度达到2°/s时,输出支撑力范围为0～1000N,驱动器支撑力误差仅为满量程的±0.4%。设计的气压驱动器可实现主动支撑力的快速精确输出,能满足天文望远镜主镜主动支撑需求。