K镜光机结构优化设计与智能误差分配

以K镜消旋系统为例,针对光机结构中多误差源耦合和误差分配的问题,采用蒙特卡洛算法进行误差分解,并提出了类粒子群优化算法,对误差源进行智能误差分配,以指导工程化的加工公差分配和结构优化极限.首先,对一套悬臂式K镜消旋系统的光机结构引起的消旋指向精度进行误差来源分析;然后,通过蒙特卡洛算法结合粒子群优化方法对误差源进行智能...     

自动多波段太阳辐射计光机设计及热力学有限元分析

研制了自动多波段太阳辐射计,仪器包含8个光谱通道,覆盖可见-近红外波段.通过二维转台和四象限跟踪组件,可实现对太阳直射辐照度、天空辐亮度、气溶胶光学厚度、大气柱水汽含量和臭氧含量的实时自动测量,并远程控制和传输数据.为减小温度变化对探测器响应的影响,对光机头部的八通道主体部分进行了温控设计.结合野外环境的实际情况,对关键部件八通道主体和散热外壳进行了热力学有限元分析.分析结果表明,主要光学元器件的安装结构满足实际温度变化产生的零件形变需求;增大外壳的散热面积可以有效提高八通道主体的温控效率,增强野外环境适应性.仪器在敦煌辐射校正场长期工作,经受住了风沙、雨水和温差等的测试,其温控系统的温度维持在25±0.2℃,表现出良好的稳定性,验证了温控设计的可靠性.     

地平式望远镜跟踪机架结构设计与分析

针对某700 mm口径地平式望远镜系统，提出了一种U型跟踪架的结构设计方案。跟踪架结构中方位轴系采用双排密珠球轴承，轴承设计为双排轴向止推钢珠及双排径向钢珠结构，滚珠的密集及均化作用可保证轴系具有高回转精度。俯仰轴系设计采用一端固定、一端游动的结构方式，以补偿机械误差及热变形对回转精度的影响。对望远镜跟踪架进行有限元建模，分析得出其一阶谐振频率可达到47.6 Hz，说明它具有良好的模态特性。使用电子水平仪及自准直仪分别对方位轴及俯仰轴进行定量检测，方位轴轴系晃动优于1.3″，俯仰轴轴系晃动优于1.8″。通过仿真分析及实验测试，证明设计的望远镜跟踪架结构具有高刚度及高回转精度，为同类跟踪架的结构设计提供了一定的参考价值。     

兆焦耳级高功率激光驱动器光机结构设计

兆焦耳级高功率激光驱动器是实现激光惯性约束聚变点火的必备手段,光机结构是兆焦耳激光装置的重要组成部分。对美国国家点火装置（NIF）和法国兆焦耳激光装置（LMJ）的总体结构进行了概述和分析,对神光-Ⅲ激光装置的结构特点进行了介绍,并对重要光机模块的结构特点及安装使用情况进行了分析,对总体集成技术和A6的安装集成情况进行了总结。     

光致热效应的光机热集成分析方法

在光机热集成分析过程中,引入非序列光线追迹,分析复杂光源条件下光学系统内光致热效应,利用有限元分析方法求解光学元件温度场分布及表面面型变化,构建基于Zernike多项式的基底函数对梯度折射率场进行精确拟合,进而分析得到系统的光学性能。拟合过程中通过使用对Zernike多项式赋权值的方法避免了结果的非对称性。最后以大功率激光准直扩束镜为例,进行了系统的光机热集成分析,并给出分析结果,说明了该分析方法的有效性与通用性。     

Improvement of the large aperture Ti：sapphire amplifiers in the petawatt femtosecond laser system at SIOM

We report the recent improvement on the petawatt (PW) femtosecond Ti:sapphire chirped pulse amplification (CPA) laser system at Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics (SIOM), Chinese Academy of Sciences. By enlarging the sizes of the pump and signal beams in the large aperture Ti:sapphire amplifiers and optimizing the whole laser system, the output laser energy before the pulse compressor is upgraded to 42.6 J. Accordingly, the peak power of the laser system exceeds 1 PW. The shot-to-shot instability of the output laser energy at about 40 J is less than ±5%.     

1 MV阳极杆箍缩二极管数值模型实验研究

阳极杆箍缩二极管（RPD）具有小焦斑、高亮度的特点,是闪光X光机领域的研究热点。基于Marx发生器和脉冲形成线技术路线产生1 MV高电压脉冲驱动RPD,开展了不同结构参数二极管实验研究。基于RPD物理过程的数值模型,分析了结构参数对箍缩物理过程的影响。研究表明在1 MV电压下,RPD阴极等离子体平均扩散速度、阳极等离子体平均扩散速度分别为2,0.6 cm/μs时,该模型可以较好地描述实验结果。在阳极杆直径一定的情况下,二极管数值模型表明减小阴极孔径可以使二极管更快进入强箍缩状态,但过小的阴极孔径会导致二极管间隙过早闭合。     

多通道光机对象的传动控制

光学机械对象由于本身的复杂性 ,对其进行控制是比较困难的 ,需要建立繁琐的数学模型。为了简化控制 ,在充分考虑系统机械特性和光学特性前提下 ,实现其复杂系统的拓扑分解 ,把系统分解为子系统 ,每一个子系统内可以有较强的联系 ,而子系统之间有较弱的联系。     

强耦合光机械腔中的简正模式分裂和冷却

研究由辐射压力与驱动Fabry-Perot光学腔相耦合而产生的腔光机械动力学行为. 通过量子朗之万方程具体研究了机械振子的涨落光谱、机械阻尼与共振频移和基态冷却. 随着输入激光功率的增加,振子的涨落光谱呈现简正模式分裂的现象,并且数值模拟结果和实验结果相符合. 同时推导了有效机械阻尼和共振频移. 红移边带导致了机械模的冷却,蓝移边带引起了机械模的放大. 此外,引入一种近似机制来研究振子的基态冷却,并且考虑在解析边带机制下简正模式分裂对机械振子冷却的影响. 最后,数值讨论了初始浴温度、输入激光功率和机械品质因数这三个因素对机械振子冷却的影响. 关键词： 腔光机械 辐射压力 简正模式分裂 冷却