无衍射光束及二元旋转棱镜器件的设计

由旋转棱镜（ａｘｉｃｏｎ）器件生成的无衍射光束（ｄｉｆｆｒａｃｔｏｎ－ｆｒｅｅｂｅａｍｓ）横截面上的光强分布具有传播不变性，因而具有相当广泛的应用前景。介绍了无衍射光束及其特性，提出二元ａｘｉｃｏｎ的设计方法，并给出了计算机模拟的设计结果。     

半凹旋转棱镜对光束的变换

对半凹旋转棱镜对光束的变换进行了详细的理论分析,定量计算了变换光束的空间强度分布.结果表明经半凹旋转棱镜变换产生的光束具有近似“无衍射”性质.     

旋转双棱镜指向系统转角补偿偏差修正方法

针对旋转双棱镜系统解算困难、误差源众多和指向精度较低的问题,提出了一种补偿旋转双棱镜指向系统转角的修正方法,采用求偏导和建立全微分方程的方法建立光束指向误差与棱镜转角误差关系,解算出补偿角.经实验验证:在99.57％的指向区域中,指向偏差最大值由1.8742.降低为1.4753°,均方根由0.1401°降低为0.089...     

大尺寸高精度直角棱镜工艺技术

随着光学棱镜制造水平的不断提升,越来越多的秒级精度立方体胶合棱镜、直角棱镜应用在光学系统中。介绍立方体胶合棱镜光学零件(见图1),该胶合棱镜的外形尺寸为54×54×54mm,胶合图纸要求双像差S≤10″,要实现该胶合棱镜双像差技术要求,需要将单件直角棱镜的第一、第二平行差控制在5″以内。通过相关工艺控制方法、分离器抛光精密加工技术的应用,有效地保证了零件的加工精度和生产效率。     

基于Levenberg-Marquardt算法的旋转双棱镜指向偏差修正

针对旋转双棱镜系统指向误差较大、误差源较多等指向精度较差的问题,提出了一种新的旋转双棱镜指向偏差修正方案。采用非近轴光线追迹方法建立旋转双棱镜指向模型和二维转台指向模型,在全视场区域内均匀选取若干点,比较旋转双棱镜理论出射光束与实际出射光束的偏差,通过Levenberg-Marquardt迭代算法对旋转双棱镜前镜和后镜的转角误差、楔角和折射率进行修正。在整个视场区域内修正后,指向最大偏差由8.37 mrad变为3.75 mrad,平均指向偏差由4.00 mrad变为1.38 mrad,并且当俯仰角较小时,修正效果较好;在俯仰角小于15°的视场区域进行单独修正后,最大指向偏差变为1.51 mrad,平均偏差变为0.84 mrad。所提修正方法提高了旋转双棱镜的指向精度,对旋转双棱镜指向偏差的补偿修正具有一定的参考价值。     

激光雷达双光束扫描接收方法研究

利用激光雷达双光束扫描接收方法可以在激光发射频率与振镜扫描频率一定时 ,使扫描像元素加倍 ;在像元素不变的条件下 ,使扫描帧频加倍 ;并具有增加最大非模糊距离等优点 ,降低了对扫描与激光器的要求。具有应用于高帧频、高像元素激光雷达的前景     

棱镜扫描系统的宽光束象差计算

本文研究棱镜扫描系统的宽光束象差。根据光线通过平行平板折射后产生的位移,用数学方法导出了在两个互相垂直的扫描平面内子午彗差、弧矢彗差,子午球差,弧矢球差以及轴上点球差的计算公式。     

五棱镜扫描技术检测大口径平面镜的误差分析

五棱镜扫描检测具有结构简单、检测周期短等优点,可以实现大口径平面镜低阶像差的高精度检测,是指导大口径平面镜光学加工过程的一种有效途径。为使大口径平面镜检测系统中的五棱镜扫描技术更加完善,通过理论分析和计算模拟,对五棱镜检测系统中的主要误差源,包括五棱镜制造误差、温度梯度的影响、元件位置误差、光束定位误差、自准直仪测量误差等进行研究,形成了比较完善的误差分析的数理结果。计算结果表明,在当前实验室技术条件下,五棱镜扫描检测系统在单个测量点处的测量不确定度达到230 nrad,其中影响五棱镜检测系统测量精度的主要因素为自准直仪的测量精度与温度的影响。研究结果给出了工程实际中提高五棱镜扫描系统检测精度与减小测量误差的注意事项,并可用于指导系统设计时的误差分析及精度分配。     

双光束扫描法测量灵敏度的研究

本文研究了用双光束扫描法测量材料非线性折射率过程中,泵浦光束与探测光束的共焦参数的相对大小以及两光束束腰相对位置对测量灵敏度的影响。     

阵列光束棱镜扫描光束指向及点云精度分析

在面阵扫描成像激光雷达中,阵列光束照明与棱镜扫描相结合实现了高能量利用率、高分辨率和宽探测视场,但阵列子光束倾斜入射棱镜,破坏了光束传输的旋转对称性,棱镜对子光束偏转能力存在差异,规则光束阵列产生了形状畸变,导致光束指向误差,影响点云位置精度。首先,将阵列光束与棱镜结合的圆锥扫描方式分解为多角度入射多波束并行扫描,通过所有子光束的传输特征来综合表征阵列光束传输特征;然后,采用三维矢量光学方法推导了阵列光束在棱镜中的传输过程,建立了子光束指向变化与棱镜扫描角度的关系;最后,通过对机载激光雷达棱镜扫描成像过程的数值仿真,建立了光束指向变化与点云数据质量的联系。仿真结果表明：阵列光束(3×3)棱镜扫描系统在航高0.5 km时,光束阵列畸变导致平面误差RMS约为5 cm,并随航高呈线性变化;斜率约为0.1 m/km,并随着阵列光束规模和子光束角间距增加点云平面精度随之下降。通过对棱镜扫描过程中光束阵列畸变规律掌握,为后续机载飞行试验数据的校正、阵列光束结合多棱镜扫描系统的设计提供了基础。     

一种大范围高精度的光电测量装置研究

为解决大尺寸测量的环境性和高精度性的矛盾问题,介绍了一种可用于工业现场大尺寸零件精密测量的装置.该装置以双纵模热稳频He-Ne激光器为光源,其拍频频率约为729MHz,拍频波长约412 mm;以拍频波长为测量基准,拍频波节点(过零点)为对准标志,用粗估的方法获取整数倍拍频半波长的长度,用组合于同一光路中的分系统激光干涉仪(分辨率为0.08μm)测量最邻近节点到被测点的尾数长度.测试表明,此装置具有很好的环境适应性和同类仪器中最高的频差稳定度.整个测量系统可在0～20 m范围内工作.测量不确定度优于士30μm/10 m.

Abstract：

To balance between environment and precision of large-scale metrology, a large-size measuring equipment that can be applied for industrial locales is introduced. The frequency-stabilized He-Ne laser with thermoregulation is used as the light source, which has the beat frequency about 790MHz and beat wavelength λ=412 μm. This length of integral multiple half beat wavelength is obtained by rough estimation. This mantissa length between the node and the close measuring point is measured with double frequency interferometer, which is combined in the same optical system. The test indicates that the device has a high environment adaptability and highest frequency difference stability among the same kind of great-size devices. The measuring accuracy is better than 30 μm/10 m and the measuring range is 0～20 m.     

采用色散型布儒斯特棱镜扩束器和光栅调谐的高效率脉冲钛宝石激光器

详细推导了采用色散型布儒斯特扩束器加光栅调谐脉冲钛宝石激光器压窄线宽的原理，纠正了原有理论的错误之处，实验结果和理论结果相吻合。该系统具有较宽的连续调谐范围和较窄的线宽，并获得较高的窄线宽运转的激光效率。     

基于快速拟合的高精度授时技术

本文针对采用晶振产生本地时钟的卫星导航接收机的高精度授时问题,特别是考虑在卫星失锁等不定位情况,提出了一种具备快速拟合的时间同步控制方法,提高了卫星导航接收机的授时精度和可用性。文中分析了影响卫星导航接收机授时精度的几个关键因素,给出了时间同步的软件设计算法实现,在某型卫星导航接收机上进行了测试验证。测试结果表明：本文设计的基于快速拟合的时间同步控制算法有效,提高了卫星导航接收机的授时精度和可用性。     

基于双频激光干涉技术的高精度直线度基准装置

提出一种高精度直线度基准装置 ,它以激光波长作为测量基准 ,采用双频激光干涉技术和直尺反转误差分离技术 ,在一般实验室条件下实现了优于 0 1μm/m的测量不确定度。目前该装置已应用于航天质量保证体系国防校准实验室     

振镜式光束扫描／偏转系统及成像过程的研究

振镜式光束偏转／扫描技术已成为一种具有广泛应用潜力的激光束调制手段，它具有调制速度快（高达８ｋＨｚ），精度高（可达０．０６μｒａｄ）及易于控制等特点。本文着重介绍了利用振镜实现激光束二维扫描的实验研究，探讨利用这一系统完成激光扫描成像的光路；并探讨了利用激光点扫描成像实现监测／检测物体表面的初步研究结果。     

光束扫描电视显示器及其技术基础

在早期开发的激光电视的基础上,提出了光束扫描电视显示的方案,并初步探讨了为实现该方案所涉及的技术问题。     

基于IMAC的高精度扫描架控制器设计

扫描架是天线测试系统的重要组成设备,扫描架控制器是其控制中枢。论述了硬件组成及伺服控制原理,采用高性能的IMAC(Integrated Multi-Axis Controller)运动控制器作为核心控制单元,可兼容多种伺服驱动器,通过触摸屏实时显示各轴参数并可手动控制。设计了PLC程序、界面程序、软件接口,分别实现了数字量开关的响应、触摸屏控制和远程控制。描述了到位脉冲、位置掉电保存等主要功能,为证明该控制器的控制精度,将其用于某天线测试系统,实测发现定位精度小于0.05mm,实现了扫描架的高精度控制。     

基于连续横向枝节的波束扫描天线研究进展

近年来空天地技术飞速发展,大量不同轨道卫星与地面各种移动载体的实时高质量无线通信要求天线具有波束扫描性能,且易共形、重量轻、成本低、功耗小。与反射面和相控阵天线相比,基于平行板波导(Parallel Plate Waveguide, PPW)的连续横向枝节(Continuous Transverse Stub, CTS)天线较易于满足诸多要求。文章首先阐述了CTS天线及其扫描工作原理;然后对机扫和频扫天线的研究进展分别做了分析和总结,实现俯仰面机扫的方法有三种:移动馈源、可变倾角CTS 天线和旋转加载在CTS 天线上方的相移超表面。同时,整体旋转天线阵列还可进行方位面扫描,即实现二维机械扫描。最后指出CTS 波束扫描天线所面临的问题、挑战和下一步研究方向。     

基于FPGA的高速双精度浮点乘法器设计

设计了一种基于FPGA的高速双精度浮点乘法器．采用了基4Booth算法产生部分积,然后用优化的Wal—lace树阵列结构完成对部分积的累加得到伪和和伪进位,进而对伪和和伪进位采用了部分和并行相加得到最后尾数结果．采用了优化的5级流水线结构的设计在CycloneIIEP2C35F672C6器件上经过综合后运行频率可达123．32MHz．在同等优化下,相比于AlteraIP核在调用DSP乘法资源情况下运行速度提高大约11％,相比于不调用DSP乘法资源情况下运行速度提高大约67％．     

基于新扫描策略的快速立体匹配算法

为提高立体匹配的运算速度,提出一种新的图像匹配扫描策略改进传统算法。在匹配扫描过程中,将图像由左至右的三列作为一组,各组内除首行外扫描次序为中间列、左列、右列像素点,按照文中扫描策略及像素点,在图像中所处位置,分别给出了各种情况下,以较小的存储空间,利用水平和竖直方向相邻像素点的模板已计算值,减少算法执行时间的方法。通...