碳纤维微晶结构的形成与生长

碳纤维的微晶结构是影响其性能的决定性因素,本论文采用广角X-射线衍射法研究了聚丙烯腈预氧纤维在碳化阶段中微晶结构的形成、生长与转变过程。研究结果表明:在1000℃以下,经预氧化反应形成的不连续多环芳香平面结构沿平行于纤维轴的方向堆积并逐渐靠近,形成类似于晶核的微晶结构生长中心,表现为类石墨片层间距的减小而晶粒增长缓慢;当温度高于1000℃时,晶粒的生长速度明显加快,形成三维有序的微晶结构;在温度高于1500℃的石墨化阶段,类石墨微晶结构进行重排,晶粒尺寸迅速增加。根据这一规律,可以通过控制晶核生成和晶粒生长速度的匹配,进行碳纤维的结构设计和调控。     

光纤干涉成像阵列全息相位校正研究

针对光纤传输和干涉成像阵列中的相位误差, 提出了一种基于特殊光子晶体的全息相位校正方法。首先分析了光纤干涉阵列成像的基本原理和相位信息的传输过程, 以一维线性阵列建立成像系统相位误差模型, 通过对参考光束和探测器前的快门交替打开和闭合, 来分别实现在晶体上写入由光纤阵列的出射光束与参考光束干涉形成的含有相位误差的光栅函数, 和光纤中出射光束被该光栅衍射和相位偏移以消除相位误差, 从理论上分析了上述基于光子晶体的全息法相位校正原理。最后采用所建立的含有相位误差的干涉阵列进行成像仿真, 对未加校正、采用本文方法和采用冗余基线校正的结果进行了对比分析。     

激光束整形光学系统的设计与研究

提出了一种改善激光投线仪光束均匀性的新方法,该方法运用几何光线追迹的原理,对激光束通过带孔柱透镜的光路进行了计算,模拟了柱透镜内孔在不同大小、形状、透镜介质折射率等参数下的光束远场能量分布,获得了能量分布均匀的远场激光线.     

用于人体姿态估计传感的菲涅尔透镜设计

随着虚拟现实和体感游戏的兴起，人体姿态估计越来越受到关注。针对基于热释电红外传感器的人体姿态估计系统中的菲涅尔光学微结构透镜进行设计，在分析了锥形偶次非球面的理论公式后，计算得到各级非球面系数。通过仿真分析，当材料选为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），探测器采用6个敏感元面积为2×1 mm2、视场角为100°×100°的LHI968探测器时，得到菲涅尔透镜整体尺寸为28 mm×32 mm，前表面曲率半径为43.7 mm，后表面曲率半径为45.2 mm，中心厚度为0.6 mm。最终仿真结果显示，各探测器光能利用率分别为96.70%、94.8%、96.95%、97.75%、90.65%和90.15%，可以满足对人体不同部位红外光的响应，从而实现人体姿态的精确估计。     

四象限光电检测系统的定位算法研究及改进

在相同硬件条件下,四象限光电检测系统的线性区间和响应灵敏度等会因算法不同而产生差异。首先分析光斑定位的常用算法,通过数值积分和曲线拟合得出具有高斯分布的激光光斑位移量在不同算法下的修正曲线,设计制作了一套精度较高的数字式四象限光电定位系统,并使用该系统验证了理论推导结果。