基于猫眼逆反射器的大范围免调试激光器

利用具有逆反射特性的光学元件构成激光器的谐振腔,能够赋予激光器大范围免调试工作的潜力.本文讨论了谐振激光自适应无线传能/通信等新兴应用对激光器免调试工作范围的要求,设计了基于猫眼逆反射器的大范围免调试激光器,采用腔内望远镜系统和复合腔结构分别拓展激光器的工作距离范围和提升激光安全性.通过对激光谐振腔的稳定性分析和对猫眼逆反射器的像差分析,明确了球差和场曲导致的猫眼离焦分别是限制免调试激光器工作距离和视场的关键因素.实验中通过优化光学设计补偿像差,实现了端面泵浦Nd:GdVO₄激光器的大范围免调试运转.16.6W泵浦功率下,激光器接收端在1—5 m工作距离范围内移动和在±30°接收端视场范围内转动时输出功率保持在5 W以上,功率波动小于10%,无需重新准直调节.5 m工作距离下,在4.6°发射端视场内输出功率保持在其最大值的50%以上,对应接收端横向移动范围达到40 cm.本工作明确了猫眼腔免调试激光器的设计优化原则,为相关研究提供了实验结果参考.     

四路激光跟踪干涉三维坐标测量系统

介绍了基于多边法原理的四路激光跟踪干涉三维坐标测量系统 ,包括系统的工作原理、冗余特性、激光跟踪干涉仪、新型目标靶镜、系统的布局及实验结果等 ,并进一步指出下一步的工作。实验表明 ,在距跟踪干涉仪80 0mm远处 70 0mm× 6 0 0mm平面范围内 ,系统三维坐标测量不确定度为 0 .0 6 2 0mm。     

“猫眼效应”影响因素的分析与验证

以自制透镜组、水准仪和加农炮瞄准镜为例,对影响"猫眼反射效应"回波的主要因素进行实验验证,实验结果表明:在近距离实验室条件下,"猫眼"效应受光学系统中反射面离焦、扫描光束的入射角影响很大。     

典型光学观瞄窗口的“猫眼”效应特性评价与分析

各种光学观瞄窗口由于其自身结构和参数的不同,导致它们对入射光按原路返回的能力存在差异。为了客观评价此特性,提出了一种衡量光学观瞄窗口"猫眼"效应强弱的指标—RC,给出了数学模型并分析其主要影响因素。对几类典型光学观瞄窗口的"猫眼"效应指标RC进行了定量分析。结果表明:"猫眼"效应指标RC随光源波长的减小、镜头口径D的增大而增大,随反射元件反射系数ρS和光学系统穿越系数τS的增大而增大。     

干涉测量的误差分析与并联机床的准确度测量

对雷尼绍激光干涉仪的线性测量原理进行了详细探讨,分析了干涉仪在线性测量中的主要影响因素和误差诱因;作出了线性测量的准直误差特性曲线和阿贝误差特性曲面,并利用最小二乘法拟合得到了干涉仪准直测量误差的数学模型和沿u、v方向离散的阿贝误差特性曲线方程;给出了一种建立误差数学模型的方法.采用激光干涉仪检测了并联数控机床直线轴的运动准确度,并提出了一种适合于并联机床直线轴定位准确度测量的干涉测量方法.     

凝视光电成像系统猫眼回波特性的理论与实验研究

以惠更斯-菲涅尔衍射公式为基础,推导了猫眼系统的回波光场,并以二维光栅作为凝视光电成像系统的焦平面器件进行理论计算和实验验证.分析了光阑孔径对回波图像与焦平面器件调制之间相关性及空间截止频率对猫眼回波的影响.结果表明:随着光阑孔径的减小,回波图像信息减少,与焦平面上光斑的相关性降低;随着光阑孔径的增大,光栅干涉形成的次级光斑逐渐出现在回波图像中,回波图像也由于各级光斑的干涉变得复杂,对应的空间频谱变化反映了各级光斑的交叠情况.该研究对利用回波特征用于凝视光电成像侦察设备实施激光主动探测具有实际应用价值.     

太赫兹自由电子激光波荡器的设计、测量与优化

波荡器电子轨迹中心偏移和磁场误差对CTFEL装置性能影响很大,通过前期设计和后期测量与优化将其限制在指标要求范围内。在前期设计中尽量避免引入全局性的系统误差：磁结构具有平面反对称结构,保证电子轨迹中心和波荡器磁轴重合;磁结构端部的特殊设计减弱了间隙对出口磁场二次积分的影响;机械系统的大梁和立柱具有良好的刚性,闭环控制系统保证了高的波荡器间隙控制精度,这些措施降低了间隙不一致引入的磁场误差。在后期测量与优化中削弱了磁场的残存全局系统误差和局部随机误差：利用磁场点测台测量了波荡器磁场的纵向和横向分布,通过调节标准单元组件位置对磁场进行了垫补和优化,优化后电子轨迹中心偏移、峰峰值误差、相位误差、好场区及其误差均满足指标要求。     

傅里叶变换红外光谱仪干涉仪系统的设计

设计了一种基于立体角镜与固定平面镜组合的干涉仪系统,以解决传统傅里叶变换红外光谱仪中干涉仪系统由于动镜的倾斜与横移影响光谱质量的问题。系统包含一对立体角镜,两面相互垂直的固定平面镜,以及分束器。通过对立体角镜的倾斜与横移、立体角镜垂直度误差以及两固定平面镜的倾斜与垂直度误差对干涉信号初相位与调制度的影响进行分析,表明立体角镜的倾斜与横移、固定平面镜的垂直度误差等因素不会影响干涉信号的初相位与调制度;通过对干涉仪进行实际测试表明,仪器具有结构简单紧凑、密封性好、分辨率高以及抗震性强等优点。     

基于猫眼谐振腔激光器的激光基本特性综合实验系统

基于猫眼谐振腔结构的He-Ne激光器,设计了激光基本特性综合实验系统. 使用该系统可以同时实现激光基横模与高阶横模观察、纵模观察、频率分裂及模竞争实验的演示.     

激光供能无人机的一种优化跟踪算法

航天事业的发展以及新能源技术的开发,使得小型电动无人机在现代战争、科学研究等方面具有较高的应用价值。激光无线能量传输技术能有效解决小型电动无人机续航时间短的问题,极大提高了无人机的工作能效。以无人机激光供能系统结构原理为基础,针对小型电动无人机激光无线供能的特点,提出了一种最大功率点优化跟踪方法:即采用恒定电压法（CV法）和萤火虫算法（FA法）相结合的优化控制算法,在激光投射到无人机上的光伏电池板上后,通过对无人机激光无线充电过程中最大功率点的跟踪,提高激光利用率及充电稳定性。并且通过数值仿真,验证了所提算法的准确性和适用性。     

吸收光谱光路的设计与误差

固体、液体和气体物质的吸收光谱是大学普物、光学专业的一个基本实验．如何在普通的设备和实验条件下，较为准确地测量吸收系数？本文从朗伯定律出发，介绍一种“对数测量法”光路．并对实验中出现的“负吸收系数”等误差作了分析．文中还介绍了消除材料样品对探测光的反射误差的固体、液体样品架．     

双线阵CCD交汇测量系统结构优化与精度分析

双线阵CCD交汇测量系统在检测目标着靶点坐标方面具有十分广泛的应用。在介绍双线阵CCD交汇测量原理的基础上,综合分析了交汇测量精度与系统结构参数之间的关系,建立了相应的数学模型,给出了最优结构参数设计的方法。利用计算机仿真技术对其进行了分析,得出在相应技术指标要求情况下的最优化系统结构,并给出了靶面坐标测量误差的三维分布图。     

K镜光机结构优化设计与智能误差分配

以K镜消旋系统为例,针对光机结构中多误差源耦合和误差分配的问题,采用蒙特卡洛算法进行误差分解,并提出了类粒子群优化算法,对误差源进行智能误差分配,以指导工程化的加工公差分配和结构优化极限.首先,对一套悬臂式K镜消旋系统的光机结构引起的消旋指向精度进行误差来源分析;然后,通过蒙特卡洛算法结合粒子群优化方法对误差源进行智能...     

低温环境模拟舱室门封构件的热设计与优化

低温环境模拟舱室(设计温度为-205℃～+100℃)的设计关键是尽量减少舱室对外各个接口处的漏热,尤其是门封处。文中针对低温舱室多种门封构件进行了漏热分析,确定了合适的门封构件。为减少漏热,在门封构件内加入液氮热沉,以吸收外部的漏热,减小向内部的漏热。完成了液氮盘管搭接位置的设计,大大减少了外部对内部的漏热量。     

IGCC系统有无约束设计优化概念与方法

本文全面论述IGCC系统设计优化的概念与方法。阐述有、无约束的系统设计优化基本概念;归纳开拓有、无约束的系统设计优化方法;通过对采用不同方法设计的系统实例的模拟分析,揭示有、无约束系统特性规律;还通过系统特性规律的分析比较,剖析有无约束设计时系统性能的差异及其影响因素。本文研究成果将为IGCC联合循环系统设计优化和运行控制提供新思路和方法。     

四代光源储存环磁铁支撑设计及仿真优化

储存环机械支撑的静力变形、调节精度决定各物理元件的定位精度,其动态响应特性间接影响着束流的稳定性,机械支撑是各物理元件的安装基础,保证磁铁、真空室、束测元件正确的安装、运行,发挥出相应的物理性能。主要从支撑的静力变形和固有频率两个方面对机械支撑进行优化设计。以深圳产业光源（SILF）共架支撑为例,利用SolidWorks和Ansys软件对储存环磁铁机械支撑进行设计、拓扑优化。详细阐述了储存环机械支撑设计、优化的过程,并将最终优化完成的支撑模型与磁铁模型进行装配,在尽量接近真实工况的基础上对整体支撑进行仿真计算,以确保支撑整体能够达到设计指标。     

国产优化300／600MW汽轮机通流部分气动设计──第一部分：设计体系与通流设计特点

本文介绍了用于大功率汽轮机通流部分气动设计的准三维／全三维设计体系。使用该设计体系把复合倾斜叶片、可控涡流型等先进的汽轮机气动设计思想，成功地应用到了３００／６００ＭＷ汽轮机的改型设计中，以期较大程度地改进机组的热力性能。     

国产优化300／600MW汽轮机通流部分气动设计 第二部分：叶栅优化与完善化设计

本文介绍叶栅优化与完善化设计方法。针对３００／６００ＭＷ汽轮机高、中、低缸叶栅不同的气动和几何特点，运用Ｓ１流面正、反问题和杂交问题程序，对叶栅进行优化或完善化设计。试验研究和工程实践表明这套设计方法是成功的。     

激光多模式毛细管电泳检测器的光学设计及优化

提出一种基于毛细管电泳的激光多模式检测器.为设计并优化其光路构型,进行了理论分析和数学推导,并采用Matlab仿真,得到光路中各参量优化取值范围.在热透镜通道,激发光束腰半径越小,则热透镜效应越强.而探测激光束腰半径、束腰与样品距离、样品与探测面距离三个参量综合决定检出信号强度;在回射干涉通道,聚焦透镜焦距应较短,它与毛细管距离对检测影响很大,而与激光器、与探测面的两距离对检测影响相对较小;热透镜效应对回射干涉检测影响不明显,如要严格消除,可将两通道错开一适当距离.     

几种任意步距步进相移算法的误差分析与对比

介绍了到目前为止的几种任意步距步进相移算法,并针对相移干涉仪的两种主要误差———移相误差和探测器非线性误差进行了计算仿真,进而比较分析了它们对这这些误差的抑制能力,其结果可为实际应用合理地选择算法提供理论依据。