利用激光跟踪仪测量超长导轨直线度的方法

在简要分析和对比各种检测导轨直线度方法的基础上,提出利用激光跟踪仪测量超长导轨直线度的方法,对该方法的基本原理和实现步骤进行了分析和研究。结合工程实例,对一数控机床的20 m超长导轨进行了直线度测量,得到其2个方向上的直线度分别为27 m和25 m。该方法拓宽了激光跟踪仪的现有功能,能精确快速地完成对超长导轨直线度的检测,并可以实现对超长导轨2个方向直线度的分离,测量导轨的长度可达到70 m,检测精度为0.4 m/m。     

Dynamic calibration of a laser diode LDA probe

An experimental method to quickly and precisely determine the calibration constant of a laser diode LDA probe with a standard LDA optics and a dual-channel Doppler signal processor operating in coincidence mode is described and the measurement results are presented.     

用于激光等离子体诊断实验的二倍频探针光系统

为了满足基准物理实验的要求,准确地探测出靶面的等离子体的电子温度、密度、电子离子漂移速度等参数,在星光Ⅱ激光装置上发展了一束二倍频激光作为探针光。通过模拟实验已经证实了该探针光的二倍频总能量大于5J,焦斑尺寸小于100μm,可以满足激光与等离子体相互作用的高功率要求。目前,该探针光系统已经用于用于激光等离子体诊断实验的常规运行。     

正态分布随机数发生器及其在模拟光传输软件中的应用

利用计算机高级语言提供的伪随机数发生器,通过“高斯筛选”和“求平均值”两种方法,开发出满足正态分布的随机数发生器。将其应用于分析大型激光装置光路稳定性的模拟软件中,成功地完成了对“神光Ⅲ原型装置四程放大器”的光路稳定性分析。     

A multiple laser beam probe system for turbulence diagnostics

Deatils are given of a multiple laser beam probe for sizing and velocity measurements in turbulent media. Sample results are presented in the case of thermal turbulent convection in a model buble chamber.     

激光位移传感器传感探头微小型光学系统设计

光斑质量直接影响激光位移传感器测量的精度。为了提高激光位移传感器传感探头光学系统的成像质量,设计了传感探头四片式微小型光学系统。本文在理想成像基础上,分析光束在光学系统中能量传递的变化规律,对比光电探测器的感光能力,利用光学设计软件(ZEMAX)实现了激光位移传感器传感探头微小型光学系统的设计。通过理论计算分析,严格控制传感探头孔径光阑的大小,对光学系统进行优化处理,成像最大弥散斑半径低于3. 3μm,空间分辨率120lp/mm以下的传递函数MTF(Modulation Transfer Function)值大于0. 5,光线扇形图的最大像差小于5μm,畸变量低于0. 1859%。该光学系统具有良好的成像效果,可以满足激光位移传感器探测系统对成像系统成像光斑质量的要求,以保证传感器的测量精确度优于5μm。     

HLS注入段束流位置探头定标电场的拟合和误差计算

 描述了束流位置探测器(BPM)探头定标、定标电场的拟合和误差计算。该定标系统采用了具有调节精度为10μm垂直放置真空管道的天线模拟定标装置和分辨率高达1μm外差式、窄带频域信号处理电子学线路。并推导出针对合肥光源（HLS）定标系统条件下的电场拟合函数及相关的BPM-Mapping图和误差计算结果,较精确地计算出该高精度定标系统误差。     

A three-step system calibration procedure with error compensation for 3D shape measurement

System calibration, which usually involves complicated and time-consuming procedures, is crucial for any three-dimensional （3D） shape measurement system based on vision. A novel improved method is proposed for accurate calibration of such a measurement system. The system accuracy is improved with considering the nonlinear measurement error created by the difference between the system model and real measurement environment. We use Levenberg-Marquardt optimization algorithm to compensate the error and get a good result. The improved method has a 50% improvement of re-projection accuracy compared with our previous method. The measurement accuracy is maintained well within 1.5% of the overall measurement depth range.     

倍频激光器中KTP晶体失调研究

针对目前常用的KTP晶体,研究其倾斜失调和旋转失调对倍频激光器转换效率的影响。基于主轴坐标系变换,建立KTP晶体倾斜失调理论模型,对倾斜失调和旋转失调时激光非线性频率变换过程进行理论分析并设计实验验证。结果表明,倾斜失调时,转换效率会随着倾斜失调方向的变化出现2个大小不同的窄峰值,且倾斜角度越大,两峰值所在方向夹角越小,其余方向转换效率为零,与理论计算一致;对于旋转失调,Ⅰ和Ⅱ类相位匹配转换效率随失调角度分别呈和/2周期变化。该结果可用于倍频激光器设计。     

神光-III激光装置时标激光和任意反射面速度干涉仪探针光源产生技术

在惯性约束聚变研究中, 时标激光是对物理诊断数据进行分析的重要时间标尺, 而任意反射面速度干涉仪(VISAR)光源则是冲击波精密诊断必不可少的探针光源. 通过对物理需求的分析, 提出对时标激光与VISAR光源共用脉冲产生单元, 采用时分复用技术实现二者在同一台幅度调制器上的精密整形, 经1×2分束后再通过声光开关进行选择输出, 从而降低了系统造价, 便于集中控制. 采用了脉冲稳偏、高稳定空间放大、高精度温控谐波转换技术及可快速插拔精密复位的光纤耦合和传能技术, 实现了时标和VISAR光源脉冲的高稳定输出. 研制的时标激光系统可产生与主激光高精度同步的12路二倍频、4路三倍频时标信号, 为神光-III激光装置物理实验提供了重要的时间基准. 产生的VISAR光源脉冲在经过光纤系统和Nd: YAG棒状放大器后, 通过温控LBO晶体倍频, 然后经1 mm芯径的多模传能光纤传输至成像型VISAR系统, 为物理实验提供了单纵模、高亮度、可精密整形的脉冲激光. 系统已用于VISAR诊断物理实验, 获得了完整的冲击加载、减速的图像, 从而为冲击波调速及相关高压物理实验提供了可靠的技术手段.     

用于等离子体诊断的ps激光探针

 ps激光探针作为激光等离子体诊断的探针光源，它是通过两次倍频和两次受激喇曼散射，将波长为1 054nm、脉宽约为1ns激光转换成波长为308nm、脉宽小于30ps的紫外光。研究结果表明：探针光系统输出能量大于1mJ，脉宽小于30ps，均匀性较好，运行成功率大于90%，满足了激光等离子体诊断的要求。     

基于电视/激光双模跟踪的ARBS技术

基于电视/激光双模跟踪的角速率轰炸系统(ARBS)与传统的火控系统比较,可提高轰炸精度,增大攻击区域,并具有成本低、体积小、重量轻、简单适用等特点。介绍了双模跟踪的ARBS原理及系统组成,分析了其关键技术参数:作用距离、角速率精度。证明了基于电视/激光双模跟踪的角速率轰炸系统的可行性,指出了尚需解决的关键技术。     

激光扫描测头视觉系统结构参数优化

线结构光视觉测量系统是激光扫描测头的重要组成部分,为了提高激光扫描测头的测量精度及可靠性,提出一种线结构光视觉系统结构参数优化设计方法。分析了影响该测量系统整体测量精度的因素以及该测量系统的结构误差模型,并建立了应用于激光扫描测头的结构约束条件,通过该约束条件建立了结构参数优化仿真系统,进而得到仿真优化后的结构参数,即最优结构参数,并设计实测实验验证其合理性。测得优化后的线结构光视觉系统测量空间点间距相对误差为0.019 8 mm,本文结果表明优化方法的有效性,并具有较好的精度。     

The laser calibration system of the ALICE time projection chamber

A Large Ion Collider Experiment (ALICE) is the only experiment at the Large Hadron Collider (LHC) dedicated to the study of heavy ion collisions. The Time Projection Chamber (TPC) is the main tracking detector covering the pseudo rapidity range |η| < 0.9. It is designed for a maximum multiplicity dN/dy = 8000. The aim of the laser system is to simulate ionizing tracks at predifined positions throughout the drift volume in order to monitor the TPC response to a known source. In particular, the alignment of the read-out chambers will be performed, and variations of the drift velocity due to drift field imperfections can be measured and used as calibration data in the physics data analysis. In this paper we present the design of the pulsed UV laser and optical system, together with the control and monitoring systems. for the ALICE Collaboration Presented in the Poster Session “Future Experiments and Facilities” at the 18th International Conference “Quark Matter 2005”, Budapest, Hungary, 4–9 August 2005.     

微型星敏感器实验室测试系统研究

微型星敏感器以其质量小、体积小、功耗小、精度高的优点在小型卫星中得到了越来越多的应用。常规的地面测试装置设备复杂,费用昂贵,调试困难。在实验室条件下设计并实现了一种简单有效的测试系统,并分析了系统参数对测试精度的影响,给出了设计原则。针对清华大学所设计的星敏感器的原理样机进行了实验测试和误差分析,结果验证了星敏感器的设计指标。实验系统能完成微型星敏感器的性能和指标评价,可用于微型星敏感器的快速原型设计。     

激光跟踪测量系统中的光学误差分析

论述了在激光跟踪测量系统中由跟踪转镜机构和猫眼逆反射器产生的光学误差,并分析了它们对测量结果产生的影响。通过仿真得到了"计算中心点"的坐标。利用光学理论计算了跟踪转镜机构入射光束偏心和镜面偏心产生的误差。从猫眼的球度误差、材料折射率误差和光学中心误差几个方面对猫眼产生的光学误差进行了分析。结果表明,猫眼的误差对测量精度影响较大,因此要求猫眼精度要高。     

Misalignment sensitivity of solid-state laser resonators with thermal lensing

An analysis of the resonator sensitivity to mirror misalignment in solid-state lasers is presented, considering the rod as a focusing lens with a limited aperture. For each mirror, a misalignment sensitivity factor S_i is defined in terms of resonator parameters. It is shown both theoretically and experimentally that, as a function of the pump power, two stability ranges labeled zone I and II exist, with markedly different S_i values; in particular, near one of the two boundaries of zone II, S_i rapidly diverges. The experiments, performed on a CW Nd:YAG laser, are in good agreement with the theoretical predictions.     

飞焦级激光能量计校准系统及方法研究

为了解决飞焦级激光能量计的校准问题,提出了一种专用的校准系统和方法。该系统采用固定和可变二级衰减机构相结合的方式,实现了对响应波长1 064 nm、脉宽5 ns～1 μs、飞焦量级的激光能量计的校准。阐述了校准系统的工作原理、设备组成和方法。对系统的关键组件和整机性能进行了描述,并给出了相应的测试结果,能量重复测量的不确定度为3%,系统的测量不确定度可以达到11%。最后,提出了该校准系统未来的改进方向。     

脉冲电流探头的时域标定研究

介绍了一种Rogowski线圈脉冲电流探头时域标定和标定数据处理的方法,将脉冲法时域标定的结果和频域标定结果进行了比较。针对电流探头的低频失真,采用系统辨识方法建立了测量系统的动态模型,并对探头输出信号的失真进行校正。实测数据验证了所建模型的有效性,设计出的数字补偿滤波器可将测量系统校正为一理想的比例环节。     

脉冲电流探头的时域标定研究

 介绍了一种Rogowski线圈脉冲电流探头时域标定和标定数据处理的方法,将脉冲法时域标定的结果和频域标定结果进行了比较。针对电流探头的低频失真,采用系统辨识方法建立了测量系统的动态模型,并对探头输出信号的失真进行校正。实测数据验证了所建模型的有效性,设计出的数字补偿滤波器可将测量系统校正为一理想的比例环节。