噪声对星载激光测高仪测距误差的影响

噪声是影响星载激光测高仪测距误差的重要因素。根据星载激光测高仪接收脉冲回波和噪声的分布特点,推导出接收脉冲回波信号时间重心的方差的理论表达形式,建立了噪声对激光测距误差的影响模型。基于激光测距误差最小化的原则,提出了一种星载激光测高仪低通滤波器的优化设计方法。以Geosicence Laser Altimeter System(GLAS)激光测高仪基本测量参数为输入条件,仿真分析了激光测距误差和低通滤波器均方根脉宽的优化结果的分布规律。对于倾斜度为0~40且粗糙度为0~15 m范围内的目标而言,噪声所导致的激光测距误差范围为0.28~32.49 cm,相应地,低通滤波器均方根脉宽优化值的范围为1.4~57.4 ns。针对倾斜度在1范围内的目标,解算得到GLAS星载激光测高仪低通滤波器均方根脉宽为2.2 ns,这与其实际公布的2 ns很接近。同时,低通滤波器的优化结果所对应的激光测距误差发生大幅减小,其最大值减小至10.93 cm,减小幅度接近3倍。结果表明,噪声是影响星载激光测高仪测距误差的重要因素,合理设计低通滤波器的参数可以消除其部分影响,这对于星载激光测高仪的硬件设计和性能评估具有一定实际应用价值。     

阵列波导光栅原理、制作工艺及其性能分析

阵列波导光栅(Arrayed-waveguideGrating，AWG)是密集型波分复用(DWDM)系统中的关键器件之一。本论述了AWG的原理及其制作工艺(主要是反应离子刻蚀和化学气相沉积)，分析了AWG的一些重要性能参数，提出了一些改进其性能的方法。最后，阐述了AWG在波长路由器、光上／下路复用器(OADM)、光交叉互连(OXC)等的应用。     

常用卫星角反射器阵列的结构设计

卫星角反射器阵列作为激光测距系统中的合作目标,用于提高大观测范围内反射光束的能量.角反射器阵列的结构形式直接决定其两项重要的性能指标:回波光电子数和质心改正误差.为了优化设计出常用角反射器阵列的结构参数,必须保证观测范围内"接收信号的回波光电子数最大化"和"质心改正误差最小化".根据带合作目标的激光测距机工作原理,推导了接收信号的回波光电子数及其质心改正误差的数学表达式.以阵列结构参数优化为目的,给出了常用角反射器阵列结构的设计方法.以日本ADEOS-Ⅱ卫星角反射器阵列为例,仿真计算了角反射器阵列的结构参数:设计得到角反射器为9个、结构倾角和方位角分别为50°和45°,其半球半径约为85.7 mm,这些结果与ADEOS-Ⅱ实际参数结果完全相符,从而验证了设计理论的正确性.     

一种基于哈特曼传感器的角锥棱镜检测方法

在使用角锥棱镜前对其进行检测,选取误差较小的棱镜是一项关系到整个测量工作结果的重要任务。因此,提出一种用哈特曼波前传感器全面检测角锥棱镜角度误差和面形误差的技术方案,从理论上分析了哈特曼法的测量原理,深入研究了光经过角锥棱镜后的波面重建,给出了波面特征与角锥棱镜误差参量之间的关系。在试验中验证了这种方法的正确性和可行性。     

超构表面的振幅调控及其功能器件研究进展

超构表面是一种具有亚波长特征尺寸的人工平面结构材料,可以在亚波长尺度上对入射电磁波的振幅、相位、偏振、频率、光谱等参量进行精密且灵活的调控,近年来备受关注.振幅是光波的基本参量之一,本文将从振幅调控的角度出发,对基于超构表面材料的振幅调控机理进行分析,主要包括通过改变纳米结构的尺寸和方向角对振幅进行调控,同时对基于振幅...     

阵列波导光栅制作关键技术

介绍了阵列波导光栅（AWG）在设计中要考虑的主要结构参数，制作材料，误差来源等，论述了利用CAD制作AWG所需SiO2光波导的化学过程及其特点，给出了我们制作的光波导的测试数据。给出了通过调整局部设计数据而得到的较好面型的激光直写AWG图形。介绍了我们利用PIE刻蚀得到的AWG实验电影片和利用ICP刻蚀AWG的可行性。     

融合计算全息术与纳米印刷术的多功能超表面研究进展

计算全息术与纳米印刷术是超表面材料的两种典型应用。近年来,融合全息术与纳米印刷术的多功能超表面成为新兴研究热点,有望在多重光学防伪、信息编码与复用、多通道图像显示、VR/AR等领域得到重要应用。文中在介绍超表面纳米印刷术和计算全息术特点的基础上,将实现两者融合的研究进展进行了详细的归类和特点分析,具体包括:正交偏振复用法、平面合成法、空间堆叠法、光谱+相位调控法、复振幅法、转角简并性法等。最后,对多功能超表面的研究前景进行了展望。     

阵列波导光栅设计原理及优化

本文从波导光学和衍射光学理论出发,推导出阵列波导光栅(Arrayed-Waveguide Gratings)型波分复用器的重要结构参量;针对其性能参量,提出了一些优化设计方法.     

主动式液晶超表面研究进展北大核心CSCD

超表面具有亚波长尺度下精密高效的光波操控能力,但在其单独实现主动式调控方面,目前仍有诸多技术困难亟待克服。液晶与超表面的结合有望发挥各自的长处,实现一种分辨率高、衍射角大、超紧凑的新型主动式光调控器件。以液晶与超表面两部分功能设计的独立与否作为分类依据,回顾了近年来主动式液晶超表面的研究进展,具体包括液晶波片与偏振敏感超表面结合、液晶环境与共振型超表面结合、液晶与超表面光学性质互补等。最后对主动式液晶超表面所面临的挑战以及发展前景进行了讨论和展望。     

Focusing a beam beyond the diffraction limit using a hyperlens-based device

A super-focusing device composed of a focusing objective and a hyperlens is proposed to focus an incident plane wave into the deep subwavelength dimension. In the device, the objective converts the incident plane wave into a convergent one. The half cylindrical hyperlens can support high wave vector k modes propagating towards its core. So the convergent wave can be focused into an ultrasmall spot beyond the diffraction limit. The layout is proposed for the super-focusing device and its characteristics are investigated theoretically. Numerical simulations verify that the focused beams are confined in a spot with a diameter of 16.3 nm in the focal plane of the focusing objective with a numerical aperture of 0.6, which corresponds to a super-resolution spot of λ₀/23 (λ₀ is the wavelength in vacuum). The simulations confirm the effectiveness of the proposed device.