基于波像差函数建立大口径施密特校正板方程

施密特光学系统由施密特校正板和球面反射镜组成,校正板设置在球面反射镜的球心处,系统的焦点不一定和反射镜的焦点重合。为了得到精确的校正板面形初始结构参数,基于波像差函数建立了带有离焦量的大口径施密特校正板的数学模型,同时校正了系统的三级和五级球差。利用光学设计软件对校正板口径为1000mm、主镜的曲率半径为2000mm、F数为1的系统进行了设计和分析,来验证校正板面形数学模型的正确性。结果显示此校正板的数学模型与优化后结果吻合得较好,校正板面形初始结构参数的精度得到了极大的提高,这为大口径、大相对孔径的施密特光学系统的设计提供了理论基础。     

新型激光晶体Yb:KY(WO4)2的结构与光谱

采用顶部籽晶提拉法，以K₂W₂O₇为助溶剂，生长了Yb:KY(WO₄)₂新型激光晶体.经热重-差热分析，确定晶体熔点为1045℃，相变温度为1010℃.X射线粉末衍射测试，验证所生长的晶体为β-Yb:KY(WO₄)₂.晶体结构分析确定Yb:KY(WO₄)₂晶体由WO₆八面体连接而成，WO₆八面体是由双氧桥(WOOW)及单氧桥(WOW)构成.晶体粉末样品室温下的红外及拉曼光谱测试，确定WO₆原子基团、双氧桥及单氧桥的振动频率.晶体的吸收峰位于940nm，980nm，发射峰位于989nm—1030nm. 关键词： 晶体结构 光谱 晶体生长     

YVO4双折射晶体生长及完整性分析

在较低氧分压的保护气氛中用提拉法(CZ法)生长YVO4晶体,采用自行设计的气压计,精密调节炉内的氧、氮比例,有效防止了晶体生长中的过度缺氧,生长出33mm×31mm(等径)YVO4晶体.设计了生长YVO4晶体最佳工艺条件:转速5～10r/min,拉速:2～6mm/h,生长周期:24h,液面上8mm温度梯度2.875℃/mm.用偏光显微镜对YVO4晶体的裂纹、散射颗粒、包裹物、偏心生长等缺陷进行观察,认为它们的成因主要是生长速率过快,生长环境中湿度大及晶体中存在分解和挥发性物质等.     

光子晶体非线性效应全光开关研究

全光化以其快速传输处理信息的优点已成为当前的研究热点,其中全光开关在全光化中发挥着重要作用。本文利用平面波展开法与超原胞技术相结合的方法,对光子晶体结构的能带分布进行了研究,并对其禁带特性进行了分析,确定了以四方晶系为结构基础进行全光开关的设计研究。此外,在四方晶系结构基础上设计了波导与谐振腔耦合的全光开关结构,利用时域有限差分法进行模拟仿真,对电磁场分布图进行了研究。并在此基础上对结构进行了设计优化,使开关的性能得到提升。通过对光子晶体禁带特性的研究和对全光开关的仿真结果的分析,本文证实基于光子晶体的非线性克尔效应可以设计出开关性能较为优异的全光开关结构,并可减小全光开关的尺寸和反应时间。     

基于高斯马尔科夫模型的高光谱异常目标检测算法研究

随着光谱成像技术的发展,高光谱异常检测在遥感图像处理中的应用越来越广泛。传统RX异常检测算法忽略影像空间相关性,而且由于没有经过有效数据降维,运算耗费大,对于高光谱数据有效性不高。高光谱影像在空间和光谱上符合高斯-马尔科夫模型。通过建立马尔科夫参数能够直接计算协方差矩阵的逆矩阵,避免了高光谱海量数据的庞大计算。提出一种基于三维高斯-马尔科夫随机场模型的改进RX异常检测算法。该方法用高斯-马尔科夫随机场模型模拟高光谱影像数据,用最大似然近似法估计高斯-马尔科夫随机场参数,由高斯-马尔科夫随机场参数直接构造检测算子,并以待检测像元为中心设置局部优化窗口,称为马尔科夫检测窗。取窗口内数据计算均值向量和协方差逆矩阵,得到中心像元的异常度,通过移动窗口进行逐像元检测。应用AVIRIS高光谱数据对传统RX算法、高斯-马尔科夫模型背景假设异常检测算法和该算法进行了仿真实验对比。结果表明,该算法能够有效提高高光谱异常检测效率,降低虚警率。运行时间较传统RX算法提高了45.2%,体现出更好的计算效率。     

分布式孔径半主动激光探测计量系统设计

随着电子、信息、材料、光学、机械等学科的飞速发展,基于非成像光学的激光探测技术近年来受到人们越来越多的关注。高准确度和非接触测量的特性使激光探测光学系统广泛应用于激光测距、激光雷达和激光制导等领域。本文根据四象限探测器原理以及传像束光纤的特点,提出了一种新型的分布式孔径半主动激光探测系统来获得目标的角度信息。该系统由四个满足像方远心光路的光学系统、一个4×1的传像束光纤、一个探测器组成。通过搭建系统原理样机,定量测量半主动激光探测系统的线性区范围及测角误差。实验结果表明,系统具有±12°的线性视场,测量值与线性区的理想曲线相接近,满足光学系统的设计技术指标。     

钒酸钇双折射晶体生长及缺陷观察

采用在较低氧分压的保护气氛中用提拉法(Cz法)生长YVO4晶体, 采用自行设计的气压计, 精密调节炉内的氧、氮比例, 有效防止了晶体生长中的过度缺氧, 生长出Ф33 mm×31 mm(等径)YVO4晶体. 设计了生长YVO4晶体最佳工艺条件转速5～10 r*min-1, 拉速2～6 mm*h-1, 生长周期24 h, 液面上8 mm温度梯度2.875 ℃*mm-1. 用偏光显微镜对YVO4晶体的裂纹、散射颗粒、包裹物、偏心生长等缺陷进行观察, 认为它们的成因主要是生长速率过快, 生长环境中湿度大及晶体中存在分解和挥发性物质等.     

五自由度自由曲面加工系统及其CAM设计

研究横式结构数控电火花线切割机床,用于自由曲面型面的超精密制造。基于机器人运动学理论建立五自由度机床坐标系统并推导出数学模型。实施加工过程中运动轴位移量补偿计算,开发了精密加工系统的计算机辅助制造功能。解决了从坐标点到各轴位移量的转换计算问题。     

光照度探测器设计与精度校正

助航灯光系统为夜间或能见度较低环境下飞机的安全起降提供安全保障。快速准确地测量和判断其光强等级、光照射角等是否符合国际民用航空组织(ICAO)的标准,是保障机场安全运行的重要工作。本文设计了基于硅光电池的照度探测器,通过余弦校正器和不同滤光片的组合完成视见函数校正和照度探测的精度标定,实现了灯光的高速动态检测;完成了光照度探测器的线性标定和动态精度测量实验,照度测量误差率和动态测量误差均满足ICAO规定的要求;实现了助航灯光平行截面内光强的高速动态检测。     

应用于助航系统的赋形曲面光学系统研究

非对称式光度系统技术可以实现光能量的收集与再分配，已经广泛应用于照明领域。基于非成像光学理论的自由曲面照明光学设计具有体积小、设计自由度高、出光光形准确可控等优点。通过采用自由曲面对LED进行合理的二次配光，可以实现绿色环保的照明，给未来照明行业的发展指明了新的方向。本文通过对关于LED自由曲面的光学设计进行研究，提出了一种满足侧边发光照明方式的自由曲面透镜设计方法。将得到的自由曲面透镜实体模型作为立式滑行道边灯透镜设计的基本结构。仿真与实验结果表明，仅用一颗LED光源即可实现联邦航空局（FAA）对立式滑行道边灯的光强分布要求。