光斑偏移对空间激光通信系统性能的影响

为了评估大气湍流、通信平台振动和校装误差等因素引起的光斑偏移现象对空间激光通信系统通信性能的影响,理论计算和实验测量了空间激光通信系统中APD光电转换后的电信号幅值随会聚信号光斑和光电探测器光敏面之间的横向位移、以及探测平面和透镜焦平面之间的离焦量的变化关系,同时给出了系统误码率、信噪比、抖动与相偏移量之间的实测曲线。结果表明,空间激光通信系统性能随横向位移以及离焦量的增加而急剧恶化,且横向位移的影响远大于前后离焦的影响。在实验参数条件下,当系统误码率从10-10变化到10-5时,允许系统横向位移和离焦量分别为0.03和1 mm。     

光斑偏移对空间激光通信系统性能的影响

为了评估大气湍流、通信平台振动和校装误差等因素引起的光斑偏移现象对空间激光通信系统通信性能的影响,理论计算和实验测量了空间激光通信系统中APD光电转换后的电信号幅值随会聚信号光斑和光电探测器光敏面之间的横向位移、以及探测平面和透镜焦平面之间的离焦量的变化关系,同时给出了系统误码率、信噪比、抖动与相偏移量之间的实测曲线....     

调谐激光吸收光谱波长偏移修正算法研究

可调谐半导体激光器具有线宽窄、波长扫描快、室温工作等特点,基于可调谐半导体激光器构成的激光吸收光谱气体测量系统在大气环境检测、工业生产过程在线检测中得到了广泛的应用。在实际测量系统中,由于可调谐半导体激光器中心波长受温度等因素的影响发生偏移,如不进行中心波长校正,将造成序列光谱数据重叠,处理后的光谱线型发生展宽,进而影响后续的光谱线型拟合,对气体浓度的反演精度产生影响。一般采用参考光谱吸收谱线寻峰方法进行序列光谱数据偏移的对齐,但光谱数据中的随机噪声、背景噪声、漂移噪声等因素影响峰线波长的精度。为了降低上述因素的影响,提出一种改进的时域相关光谱修正算法,首先对光谱信号进行自相关,在一定程度上提高光谱信号的信噪比,然后再进行时域互相关处理,能够准确的计算出激光器波长偏移量,减少由此造成的光谱线型展宽的影响,提高了浓度反演精度和测量稳定性。在激光吸收光谱气体浓度检测实验系统中进行了实验验证,评估结果中,原始数据标准差为1.482 8,谱线寻峰方法与时域相关方法修正后数据标准差分别为0.433 9和0.293 6,改进的时域相关修正方法修正后数据标准差为0.132 5,改进的时域相关修正方法相关系数均优于0.992,欧式距离的标准差为1.726 4。系统稳定性评估中改进方法波长漂移修正后标准偏差为0.144 3。     

导板光互连光斑位置偏移的研究

随着人们对信息处理与交换速度和容量提出的更高的要求,出现了光互连．它具有并行处理、传播速度快、信息量大、空间频带宽、串音小和能量损耗低等优点,因此它在光计算机和信息处理领域中成为越来越吸引人的课题［１～４］提出光电结合的计算机系统．实现光－电混合计算．ＳａｕｅｒＦ提出了将电子元件组成的电路板安装在光导板上的方法［５,６］．每个电路板除了包括计算机本身要求的功能外,还装上发射信号的光源和接收信号的探测器,借助全息元件的耦合,以光导板作为光信息交换的通道．这种互连方式传输信息,结合光电优点,利用Ｂｒ…     

激光光斑及束腰光斑尺寸的测量研究

激光光斑尺寸和激光束腰光斑尺寸是徇激光器性能的重要参数。本文探讨用CCD作为探测传感器精确地测出激光光斑尺寸和束腰光斑尺寸，克服了传统测量的繁杂过程^[1]，并用计算机进行控制及数据处理，大大提高了测量精度和效率，为激光器性能研究和光信息处理提供了一种新的方法。     

激光光斑漂移的检测

针对激光光斑漂移设计了一套光斑漂移检测系统。利用该系统实现了对He-Ne激光器出射光束漂移的检测。它采用CCD摄像头和图像采集卡采集激光器输出光斑，通过专门软件对数字图像进行处理，得出光斑漂移的大小；另外，利用几何光学方法得到了激光光束在X方向、Y方向以及空间立体角上的漂移大小。分析了引起光束漂移的原因。结果表明：He-Ne激光器出射光束的指向主要受温度、环境振动、空气扰动和激光器自身结构的影响。该系统能准确地测量出激光器出射光束的漂移大小，实现光束漂移的控制。     

光纤激光器中激光波长相对于光纤光栅反射中心的偏移

在用光纤布拉格光栅作为反射器的掺镱光纤激光器的输出光谱中发现激光波长相对于光纤光栅反射中心偏移的现象，偏移量相当于光纤光栅反射带宽的一半。通过实验证明偏移现象与光纤光栅的反射特性和热效应无关，并且在不同的温度和不同的光纤光栅反射波长的情况下都得到了同样的结果。采用激光增益线形的有关理论，对这一现象进行了分析，实验结果与理论分析相一致。     

基于三角测量的三维激光扫描仪设计

基于三角测量原理,设计了一套三维激光扫描仪.分析了光信号在不同表面上的反射性质,设计出较为准确的亚像素光点中心定位算法.实验表明即使在红外光较强的环境下,也具备较好的抗干扰能力,具有较高性价比.     

多重反射激光光杠杆法测金属线胀系数公式再修正

多重反射激光光杠杆法具有占用空间小、调节光路简单、灵敏度高等优点。但因多次反射的光路分析较为复杂,现有的测量原理公式都做了较为粗略的近似。为消除理论公式上的误差,本文对多重反射激光光杠杆法理论公式进行再次修正,给出未做近似的精确测量公式,并利用修正后的原理公式分析和处理实验数据,得到铜金属线胀系数为1.87×10^-5/°C,与同状态下黄铜的线胀系数相对误差仅为0.91%;用未修正前的原理公式对同组数据分析得到金属线胀系数为1.94×10^-5/°C,与同状态下黄铜的线胀系数相对误差为3.2%。修正后的多重反射光杠杆法原理公式提高了实验的精度,也拓宽了公式的适用范围,为获得更小、更精准的仪器装置提供了思路。     

利用重心法求光斑信号位置的误差分析

在许多光电检测系统（如ＬＡＭＯＳＴ光纤定位标定系统）中,要求准确得到光斑信号的位置。光斑信号的位置可以由重心法求出。重心法在使用中,不可避免地要受到许多因素的干扰,给测量结果带来误差,如杂散光、气流、温度、暗电流、ＡＤ 采样的位数等等。通过实验对重心法运用于这类系统将产生的误差作了较为详尽的分析。实验表明：重心法具有精度高,计算简单,对硬件要求低等优点,完全适用于ＬＡＭＯＳＴ光纤定位标定系统。     

激光光斑照度的散射成像测量方法

微透镜阵列法是实现光束匀化的主要途径之一,通过改变成像透镜的光焦度,可在焦平面处得到大面积的均匀光斑。基于理论和实验分析了散射成像法的可行性,为了准确测量焦平面处光斑的照度,在考虑漫射板反射率及相机离轴角等影响因素的基础下,从张正友相机标定法出发,建立了图像灰度值与目标面光斑照度的数学关系;在实验中标定了漫反射板的双向漫反射分布函数,针对两种焦距的主积分透镜,测量了焦平面及附近位置处匀化光斑的照度分布。实验结果表明:当积分透镜焦距分别为300 mm和500 mm时,目标面处的激光通量基本一致,光斑大小与理论值基本接近;分别比较了两种情况下观察面离焦时光斑分布的变异系数,得到光束经微透镜后匀化效果最佳的位置。     

基于光纤阵列的激光光斑测量方法

提出一种基于光纤阵列的激光光斑时空分布测量方法,采用在多层石英平板上制作V型槽并层叠石英光纤阵列的方法,获得了具有较高抗激光损伤能力和空间分辨力的光纤阵列取样器,实现了激光光斑的空间分布取样。给出了光纤阵列的取样原理、取样器结构和大倍数光强衰减的设计。实验结果表明：光纤阵列抗激光损伤能力优于10 kW/cm2(50 s),系统空间分辨力优于3 mm,测量误差小于3%。     

激光光斑有效面积的准确测定

 从激光光斑有效面积的定义出发，采用CCD图像摄取技术，设计了一套激光光斑有效面积测量装置。在4种不同激光光斑能量分布和不同能量密度的情况下，用有效面积测量仪分别进行了实际测试验证。结果表明，该测量装置可以对任何能量非均匀分布的激光光斑的有效面积进行准确测试，有助于提高光学元件激光损伤阈值的测量精度。     

激光光斑边缘检测算子的研究进展

光斑的边缘检测算子对一幅激光光斑的质量有着重要的影响,是激光光斑的后续图像处理和分析的前提。目前,在国内外应用比较广泛的边缘检测算子主要有Roberts算子、Prewitt算子、Sobel算子、Gaussion-Laplace算子和Canny算子。本文在总结几种典型边缘检测算子的基础上,对比分析了各个算子的优点和不足,对未来算子的改进方向做出展望。     

可测量光斑位置的新型激光功率计

Coherent（相干）公司最新推出LabMax激光功率和能量计,可以与Coherent所有的功率和能量探头匹配,同时支持光斑位置探测,从而可以保证测量的精确度和长时间光束监测．     

基于光纤阵列的激光光斑测量方法

提出一种基于光纤阵列的激光光斑时空分布测量方法,采用在多层石英平板上制作V型槽并层叠石英光纤阵列的方法,获得了具有较高抗激光损伤能力和空间分辨力的光纤阵列取样器,实现了激光光斑的空间分布取样。给出了光纤阵列的取样原理、取样器结构和大倍数光强衰减的设计。实验结果表明:光纤阵列抗激光损伤能力优于10 kW/cm2(50 s),系统空间分辨力优于3 mm,测量误差小于3%。     

CCD摄像法测量激光远场光斑中图像校正和能量修正算法研究

介绍了CCD摄像法测量激光远场光斑的工作原理。依据CCD摄像机拍摄激光远场光斑的倾斜角度,在处理算法中利用透视投影原理,将采集光斑的畸变图像进行了校正;针对CCD摄像法摄取的漫反射激光光斑图像,构建了朗伯漫反射模型,利用朗伯修正算法将漫反射激光光斑的能量密度修正到直射激光光斑的能量密度,推导出了具体的修正计算公式。通过实际应用,验证了该算法在激光远场光斑测量中的有效性。     

基于斜射式激光三角测量锯材宽度的研究

在已有的激光三角测厚技术的基础上提出了激光三角宽度测量的数学模型。模型认为宽度测量分辨率与被测试件宽度无关,与被测试件厚度存在线性关系,当激光和相机光轴的夹角满足一定条件时,宽度分辨率是个常数,此时模型精度最高。利用这个模型结合数字图像处理技术对九种常见规格的锯材试件进行504个样本宽度检测,结果显示毛边锯材外材面宽度识别相对误差率不到0.12%,误差均值在0.13mm以内,所提模型是一种高精度新型非接触性检测外材面宽度的方法。     

一种标定三角测量法激光位移计的方法

三角测量的原理公式中因变量、自变量及系统结构参数之间具有非线性关系，并且这些系统结构参数在工程上难以精确测量，因此激光位移计的标定变得很困难。本文通过设置辅助变量及组合参数，使变量之间关系线性化，然后采用最小二乘法拟合出组合参数的准确值，实现激光位移计的准确标定。在此过程中对自变量的测量值做适量修正，可部分消除光学系统畸变对组合参数拟合结果的影响，减小拟合残差。本文给出了用该方法标定激光位移计的实验结果     

光学薄膜的小光斑扫描激光预处理研究

激光预处理是一种提高光学薄膜破坏阈值的新技术。采用小光斑扫描并逐步提高预处理能量的方法,对不同类型的薄膜进行了激光预处理。实验结果发现,除了ＨｆＯ２／ＭｇＦ２多导反射膜外,其它样品的０几率破坏阈值Ｆ０％、发生破坏的最低能量密度值ＦＤｍｉｎ１、不发生破坏的最高能量密度值ＦＮＤｍａｘ以及５０％几率损伤阈值Ｆ５０％都有不同程度的提高。这说明,激光预不仅可以清除薄膜听杂质和缺陷,而且可以改进薄膜的整体性能