热晕效应模式法自适应光学校正的数值模拟

改进了泽尼克模式波前重构数值模拟方法,避免了传统方法中大量的面积分运算,对准直光束瞬态热晕效应模式法自适应光学校正进行了数值模拟研究。数值模拟结果表明,由于模式混淆误差的影响,使泽尼克重构模式阶数的选择受限,即存在一个最大的重构模式阶数,大于该模式阶数会导致校正效果迅速变差,且最大模式阶数的大小与热晕强度无关。对于子孔径分布为8×8的69单元自适应光学系统,最大模式阶数为37阶;同直接斜率法相比,泽尼克模式法可以通过重构模式选择,提高自适应光学系统对热晕校正的稳定性,抑制热晕补偿不稳定性的发生。     

基于变形镜本征模式法校正大气热晕的数值模拟

由于相位补偿不稳定性的存在,大气热晕效应的相位校正一直是研究人员十分关心的问题。对变形镜驱动器影响函数耦合矩阵进行正交化获得了按照空间频率划分的变形镜本征模式,建立了采用变形镜本征模式进行波前重构的数值模型,对基于该波前重构方法的自适应光学系统校正大气热晕进行了数值模拟。数值模拟结果表明,与直接斜率法相比,变形镜本征模式法可以通过本征模式的选择,改变校正相位的空间频率成分,消除空间高频成分对热晕校正的影响,从而抑制相位补偿不稳定性的发生,提高自适应光学系统闭环控制的稳定性和对大气热晕的校正效果。     

非线性热晕效应自适应光学位相补偿

采用已建立的一套较完整的包括真实自适应光学位相补偿系统仿真的高能激光大气传输的数值模拟程序，对非线性热晕应相偿进行了计算。分析了非线性热晕效应位相补偿不稳定性的基本特征。     

热晕小尺度不稳定性的研究

报道了在实验条件下热晕小尺度不稳定性的研究结果，从实验及数值模拟两方面给出了光束质量Ｓｔｒｅｈｌ比，扰动积分能量的增长，各扰动谱项的能量竞争以及近场光斑半径随时间的变化。研究结果基本反映了热晕小尺度不稳定性的物理规律，实验测量与数值的结果具有较好的一致性。     

CW稳态热晕的数值模拟

运用本文推导的ＡＢＣＤ复杂光学系统的热晕积分方程，计算机数值模拟了ＣＷ稳态热晕，并对所得结果进行了讨论。     

卫星热设计参数的灵敏度分析

卫星热设计参数的灵敏度分析为卫星热设计的可靠性验证以及卫星运行可靠性提供了分析方法．利用系统灵敏度理论,对卫星热设计问题进行了分析,导出了卫星热设计系统的灵敏度方程．并以太阳能电池板的热设计为例,对系统的灵敏度方程进行了求解,分析了各参数的灵敏度,为卫星热设计中结构及物性参数的确定提供了依据。     

随机结构多孔介质等效热导率数值计算

本文对二维颗粒弥散多孔介质的辐射导热耦合等效热导率进行了数值计算研究。首先采用随机生成结构方法(Random generate-growth method,RGGM)生成实际多孔材料的复杂结构。在此基础上,采用离散坐标法及有限容积法求解了复杂结构内部辐射导热耦合换热,进而计算得到材料的等效热导率。根据建立的材料随机结构模型及等效热导率数值计算模型,分别研究了衰减系数、弥散相体积分数、温度等因素对材料等效热导率的影响,并将数值计算结果与理论计算结果进行对比,吻合较好,反映出模型用于预测实际多孔材料等效热导率的有效性。     

微变形镜补偿激光器腔内热畸变的研究

大功率激光器中由增益介质热畸变产生热透镜效应,导致激光器的性能下降.采用基于MEMS技术加工的微变形反射镜作为激光器谐振腔的一部分,能实时补偿热透镜效应,提高激光器的输出功率.推导了热畸变与微变形镜镜面形变量、反射镜驱动单元上电压的关系并进行了实验.实验结果表明,在初始功率为287 mW、383 mW、482 mW和800 mW的情况下使用微变形镜进行补偿,可以将功率提高到437 mW、710 mW、894 mW和993 mW,在理论和实验上证明了使用微变形镜可以改善激光器腔内热畸变.     

基于像清晰化函数最优化的高速机载相机动态像质补偿技术

为满足高速飞行器对目标快速识别和打击的需求,针对大观测场高速机载光电探测系统像质退化严重、像质补偿元件机构复杂、像差校正实时性较差的问题,提出采用可变形反射镜作为动态像质补偿器对传统高速动态成像光学系统像质进行补偿和改进.利用基于像清晰化函数最优化的自适应光学动态像质补偿技术的优化算法对系统动态像差进行闭环实时校正,通过仿真对所提出的方法进行可行性分析和验证.仿真结果表明:与校正前相比,该校正方法使光学系统在60°大角度观测场内泽尼克动态像差变化量的峰谷值最大下降17.5%,点列图弥散斑均方根半径降低至10.61%,校正后的系统残余像差小,在整个观测场内,像质均接近光学衍射极限.     

小波尺度参数对粒子场数字全息重建图像的影响

在小波尺度参数取值范围研究的基础上,探讨了小波尺度和粒子衍射波尺度的关系（即衍射波覆盖率）,深入研究了小波尺度对重建图像分辨率、景深、信噪比以及粒子图像灰度分布的影响.研究结果表明：当小波函数尺度能够覆盖颗粒衍射波的中心和二环区域时,重建图像的分辨率高、景深小和信噪比高,否则,重建图像质量将无法保证.但是,较大的小波尺度将使重建图像的灰度分布在光轴方向产生振荡,不利于颗粒的空间定位.     

小波尺度参数对粒子场数字全息重建图像的影响

在小波尺度参数取值范围研究的基础上,探讨了小波尺度和粒子衍射波尺度的关系(即衍射波覆盖率),深入研究了小波尺度对重建图像分辨率、景深、信噪比以及粒子图像灰度分布的影响.研究结果表明:当小波函数尺度能够覆盖颗粒衍射波的中心和二环区域时,重建图像的分辨率高、景深小和信噪比高,否则,重建图像质量将无法保证.但是,较大的小波尺度将使重建图像的灰度分布在光轴方向产生振荡,不利于颗粒的空间定位.     

多量子阱超辐射发光二极管(SLD)热分布计算

对由8个量子阱所组成的条形超辐射发光二极管(Super luminescent diode,SLD)进行了热分析,计算了不同器件结构下的热阻和温度分布。计算结果表明,热阻变化受芯片宽度和长度的影响较大,可以达到两个数量级;当注入功率达到1W时,有源区的温度将接近50K。该分析对有效地设计芯片的结构,减少温度升高对SLD稳定性的影响具有指导意义。