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。     

信息存储的现状和未来发展

本文着重从磁存储出发讨论了磁光存储，硬磁盘存储的现状和未来发展。沿用传统的驱动器，它们的面存储密度的极限大致在１０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎ２的量级，这主要是由存储材料性能和信息存取模式（磁头或光头）的限制。为要进一步提高存储密度，需采取类似近场光学、原子力、磁力和扫描隧道显微镜这样的现代手段来进行信息的存储，但要实现，需要一段较长的时间。在磁存储获得发展的同时，非磁的光存储介质的应用得到了开发，主要是ＣＤ－ＲＯＭ（只读式），ＣＤＲ（写一次）和ＰＤ（相变型）。正是磁和光存储介质在信息存储中的应用，使当今信息技术中一重要领域——信息存储显得生气勃勃。     

信息存储的现状和未来发展

本文着重从磁存储出发讨论了磁光存储，硬磁盘存储的现状和未来发展。沿用传统的驱动器，它们的面存储密度的极限大致在１０Ｇｂｉｔｓ／ｉｎ２的量级，这主要是由存储材料性能和信息存取模式（磁头或光头）的限制。为要进一步提高存储密度，需采取类似近场光学、原子力、磁力和扫描隧道显微镜这样的现代手段来进行信息的存储，但要实现，需要一段较长的时间。在磁存储获得发展的同时，非磁的光存储介质的应用得到了开发，主要是ＣＤ－ＲＯＭ（只读式），ＣＤＲ（写一次）和ＰＤ（相变型）。正是磁和光存储介质在信息存储中的应用，使当今信息技术中一重要领域——信息存储显得生气勃勃。     

双波段扫描辐射计的研制

介绍了一种新型小视场、高精度的双波段扫描辐射计。描述了系统的特点,分析了系统的总体方案。介绍了系统的工作原理,对系统的NETD进行了估算,对其探测器的选择、光学系统设计、调制系统设计、扫描机构设计、信号处理等方案进行了详细论述,对系统的标定和测量原理进行了分析,并给出了相应的计算公式。给出了系统的检测结果。     

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分析了电加热器对流动氦气的加热过程,从能量平衡和热传导的角度建立了系统数学模型,用解析的方法表达了热量的传递过程,得到了传递函数。用Matlab的Simulink模块搭建了PID的控制框架,用积分分离的策略改进了温度控制的效果。仿真结果显示流体在进口温度不断变化的情况下,通过加热器的功率调节获得了比较稳定的气体出口温度,表现出了良好的控制结果。     

牛顿学说在中国的早期传播及其影响

 众所周知,伊萨克•牛顿(IsaacNewton,1642～1727)是英国伟大的科学家,其研究领域包括了物理学、数学、天文学、自然哲学、炼金术和神学。牛顿发明了微积分,发现了万有引力定律,创建了经典力学,设计并制造了第一架反射式望远镜等,被誉为人类历史上最有影响力的科学家。正如恩格斯所说:"牛顿由于发明了万有引力定律而创立了科学的天文学;由于进行了光的分解,而创立了科学的光学;由于创立了二项式定理和无限理论而创立了科学的数学;由于认识了力的本质,而创立了科学的力学"。假如牛顿生活的时代就有诺贝尔奖的话,他无疑会多次获得诺贝尔奖。为了纪念牛顿的杰出成就,以牛顿的姓氏命名力的单位,国际天文学联合会还把662号小行星命名为牛顿小行星。     

一种低温制冷机用氦压缩机的研究

介绍了低温制冷机系统中氦压缩机的工作原理。通过对一般压机泵的研究,设计了专用的氦压缩机泵,引用了先进的热交换及过滤技术,解决了该类压缩机的滤油问题,延长了其使用寿命,提高了制冷机的可靠性。     

用阈值函数分析粒子场同轴全息非线性记录对再现像的影响

用阈值函数分析了粒子场同轴全息非线性记录对再现像的影响,从理论上得到了非线性记录影响粒子场同轴全息再现像的模型,并数值模拟了不同形状粒子在非线性记录下的再现像,得到再现像出现了边缘剪切效应.实验验证了数值模拟的结果,完善了粒子场同轴全息理论,并为粒子场同轴全息图像处理提供了光学产生边缘剪切效果,节约了图像处理的时间.     

流动氦气出口温度控制仿真与分析

分析了电加热器对流动氦气的加热过程,从能量平衡和热传导的角度建立了系统数学模型,用解析的方法表达了热量的传递过程,得到了传递函数。用Matlab 的Simulink 模块搭建了PID 的控制框架,用积分分离的策略改进了温度控制的效果。仿真结果显示流体在进口温度不断变化的情况下,通过加热器的功率调节获得了比较稳定的气体出口温度,表现出了良好的控制结果。     

工程学科研究进展

1 工程设计技术 利用有限元软件和采用CAD设计方法，对复杂结构进行了优化设计，达到了提高产品可靠性的目的。开展了五层阻尼圆板的优化设计，达到了阻尼板具有更佳的减振效果；整机三维立体布线设计，实现了整机布线可视化装配；控制系统的集成化设计，提高了产品的可靠性和降低了电源能耗；Kα波段短脉冲检波器设计，为毫米波短脉冲的检测技术提供了重要的设计经验。     

Automatic compensation of laser beam focusing parameters for flying optics

Flying optics technologies are used for a range of applications such as a large workpiece processing and laser texturing. It is essential to compensate the variations of laser beam focus parameters while the focus head is moving. A flying optics automatic compensation approach is proposed to achieve invariable laser focal size, focus depth and focus position through computer controlled objective lens and focus lens position. A simple mechanical control method is also presented for the realization of constant beam parameters for flying optics. Numerical simulation is illustrated for a CO₂ laser texturing application. The flying optics parameters compensation is simple and easy to control.     

激光测距机发射光学系统透射特性研究

为分析激光测距机发射光学系统透射特性对测距性能的影响,利用光线追迹公式和部分偏振光理论,得出了激光测距机发射光学系统透射率的定量解析式。针对发射光学系统特例,定量分析了其透射率与入射激光束偏振参量和几何光学参量间的关系。结果表明：随着入射角增加,激光束偏振参量对发射光学系统透射特性将产生较明显影响,当激光器发射的激光脉冲是随机的部分偏振光时将引起测距机发射激光脉冲能量的随机变化。     

双折射双频激光器偏振特性的分析

用激光原理和晶体光学原理分析了腔内加旋光晶体的激光器输出光的偏振特性，实验和分析表明，激光器输出两束不同频率的垂直线偏振光，激光器两端输出光的偏振面有一夹角ａ，且此夹角与晶轴和传光方向的夹角θ有关。理论计算结果在双折射双频激光器的实验结果符合很好。     

用能动光学技术控制激光焦线形态的方法研究与仿真计算

 用一块能动反射镜、一块柱面透镜和一块非球面透镜可组成新原理的焦线形态控制系统。随时改变能动反射镜形状以调制波面位相,能将入射激光束变换成幅照均匀、长度在一定范围内连续可调的焦线。针对高斯型入射光强,探讨了用该系统控制激光焦线形态的可行性。     

Calculation of optical trapping forces on a dielectric sphere in the ray optics regime produced by a radially polarized laser beam

We calculated the optical trapping forces on a microscopic particle in the ray optics regime for the case where a radially polarized laser beam is applied. A higher axial trapping efficiency than for a circularly polarized doughnut beam was predicted due to the large p polarization component. Three-dimensional optical trapping was expected for particles with a larger index of refraction and for objectives with a smaller numerical aperture.     

Properties of a two-beam laser diode and focusing characteristics of a two-beam optical head

Dynamic wavelength shifts of a monolithic, two-beam laser diode for a two-beam optical head in optical disk drives were analyzed with a streak camera system. The wavelength shift did not exceed 3 nm for the recording beam which was operated in a series of pulses, and the reproducing beam which was operated continuously showed no shift. The focusing characteristics on the basis of the wavelength shift and specifications of the optical head were also calculated. The dynamic displacement of the focal points caused by the wavelength shifts was so small as compared with the depth of focus in the optical head that the recording and reproducing characteristics were hardly influenced.     

固体板条MOPA激光光束质量主动控制

详细介绍了固体板条MOPA激光系统输出光束特性,包括光束近场强度分布、波前畸变空间特性和时间频率特性等,并以此为设计输入,研制了大动态范围高空间分辨率变形镜。研制的自适应光学闭环校正系统在强光条件下,实现了全程闭环控制,光束质量因子平均值从开环7.4提高到4.06。根据当前波前闭环校正残差,提出了进一步提高MOPA系统输出光束质量的方法。     

产生钠导引星星群的钠信标激光合/分束技术

研究了脉冲光束的偏振和时序非相干合成技术,通过偏振合束器将两路50 W级500 Hz的589 nm钠信标激光在空间上合为一束光线,成功突破了100 W级μs脉冲全固态钠信标激光输出;利用脉冲激光同步延时器控制两路激光脉冲的时序,使其按先后顺序合成一束脉冲激光,重复频率提升到1 kHz。合束后的激光光束质量M²约为1.41,与单光束的光束质量基本保持一致,光斑抖动性约为40μrad,可满足激光钠导引星自适应光学系统的应用需求。与传统的相干合成方法相比,该偏振和时序非相干合成方案具有结构简单、稳定、效率高的优点,且整个系统无需复杂的相位控制机制,为脉冲激光功率扩展提供了新途径。基于上述技术基础,结合自主提出的精密偏振分光专利技术,在丽江天文台通过一台发射望远镜将四束25 W/束的μs脉冲黄激光发射到钠层,成功产生了四颗钠导引星,这一结果将有助于推动大型地基光学望远镜中多层共轭自适应光学技术的发展。     

Deformable mirrors based on piezoelectric unimorph microactuator array for adaptive optics correction

This paper describes a piezoelectric deformable mirror (DM) for adaptive optics (AO) applications, with a 100 μm thick silicon mirror driven by 61 unimorph microactuators. Measurement results show that the stroke of the DM is ~ 7.4 μm at 100 V, and the resonance frequency is at 18 kHz. To demonstrate the correction capability of the DM, low-order Zernike modes up to 14th term were reproduced. Furthermore, a close-loop correction of laser beam in a 633 nm helium-neon laser system was performed. After system aberrations being compensated, a focal spot approximate to Airy disk was achieved.     

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。