入射光偏振方向对LiNbO3晶体近光轴电光调制的影响

分析了在垂直LiNbO3 晶体光轴方向加电压,光沿近光轴方向传播时,入射光偏振方向对电光调制器的影响.通过计算加电场后双折射光程差的变化和偏光振动方向的转动,画出在正交偏振镜下不同起偏方向的锥光干涉图,得到干涉图随起偏方向变化的规律:由偏光振动方向转动引起的消光区域随起偏方向的转动而转动,在起偏和检偏方向上始终消光,在与起偏方向成±45°角方向始终全透光,并且消光线的交点即感应双光轴头不随起偏方向的转动而变化,始终在折射率变大的感应主轴上.     

偏振干涉成像光谱仪中的格兰泰勒棱镜透射比

透射比是评价格兰泰勒棱镜性能优劣的一个重要指标,分析了偏振干涉成像光谱仪中重要偏光部件即格兰泰勒棱镜的分光机理,运用光线追迹方法,推导出了晶体光轴不平行时棱镜透射比精确理论计算公式;通过计算机模拟对其传输特性进行了详尽分析,得出了系统透射比随晶体光轴倾斜角和波长变化的关系曲线;给出了在满足系统透射比条件下格兰泰勒棱镜晶体光轴误差被限定的有效区间范围。这一结论为偏振干涉成像光谱仪的优化设计提供了理论指导和技术支持。     

Wollaston棱镜晶体光轴的垂直偏差对分束特性影响分析

为了了解晶体光轴精度对Wollaston棱镜性能的影响,给出了光晶体轴存在纵向垂直偏差时Wollaston棱镜分束角的精确表达式,与常规Wollaston棱镜分束角进行分析表明：o光的分束角变小,d光的分束角不受影响：当Wollaston棱镜两部分的晶体光轴存在横向偏差时,棱镜的分束角及消光比均不受影响,但棱镜的透射比...     

远程高速激光外差信号的高灵敏度探测器研究

针对多轴、高速和超精密激光干涉测量系统对光电接收器在探测灵敏度、响应带宽和稳定性等方面的特殊需求,提出一种基于远程探测的高带宽激光外差信号探测方法。首先,针对多轴激光干涉测量中多个传统光电接收器热耗散大、严重影响测量精度的问题,设计远程光纤探头,将光接收与光电信号处理部分完全分开,彻底消除光电接收器热耗散对测量系统的影响;其次,针对单光轴光功率微弱、难以探测和稳定性差的问题,设计具有主动温度漂移特点的APD高压反向偏置电源,在提高光电接收器探测灵敏度的同时增强其温度稳定性;设计的光电探测器能够实现远程光耦合传输,耦合效率能达到38%以上,最大探测灵敏度为0.52μW,测量带宽可达17.5MHz,满足多轴、高速超精密激光干涉测量系统对光电接收器的性能需求。     

晶体光轴的不平行对Glan-Thompson棱镜性能影响分析

为了分析Glan-Thompson棱镜两部分光轴不平行对棱镜性能的影响,利用冰洲石晶体的双折射特性,得到了两类晶体光轴不平行时Glan-Thompson棱镜出射光束偏离角、消光比和透射比的理论计算公式.结果表明,晶体光轴的不平行不会对棱镜的消光比造成影响;而晶体光轴的横向不平行会对出射光束透射比产生一定影响;晶体光轴的...     

水平式激光发射系统光轴平行度误差分析

对于激光发射系统,激光轴与电视光轴的平行度是保证其指向精度的关键。相对于传统的光电经纬仪,该系统光轴平行度误差是一动态误差,变化规律较为复杂。为修正激光发射系统激光轴与电视光轴的平行度误差,建立了光轴平行度误差模型,由此掌握该系统光轴平行度误差的变化规律。在总结了影响光轴平行度的主要系统误差源的基础上,分析各项误差对光轴平行度的影响,利用矢量旋转与坐标变换,建立了激光轴经折返镜后在空间坐标系内的指向模型,由此得到两光轴平行度误差模型,通过电视跟踪系统测量两光轴平行度误差值,并采用最小二乘法拟合得到误差模型中各待定系数。实验结果表明:拟合后的光轴平行度达到2.6″,模型能够基本描述两光轴平行度误差的变化规律。     

负双轴晶体光轴角和光线轴角推导的新方法

为了有助于人们更好的理解和区分双轴晶体的光轴角和光线轴角,以及对光在晶体中传播的理解,本文以负双轴晶体为例,根据光轴和光线轴的定义,从菲涅耳波面法线方程和光线方程出发,推导出了光轴角和光线轴角的表达式。作为对此新方法的验证,通过几何作图法得到了一致的结果,由此证明这一新方法是正确的。     

一种基于PSD传感器的LED光轴校准方法

提出了一种利用位敏探测器（PSD）的光电位置校准技术,对LED光轴与机械轴的偏差进行测量的方法,通过检测LED光束中心的位置,获取其准确的光轴坐标值,最后的实验验证了该方法的有效性。     

便携式多光轴平行性检校系统的研制

为满足野外检测多波段光电设备光轴平行性的检校需求,研制了一套便携式多光轴平行性检校系统。系统采用反射式卡塞格林光学系统和ZnS晶体靶板,为被校系统提供无穷远的十字分划目标并以此作为瞄准基准,完成对被校系统电视轴和红外轴之间的平行性检校;采用CCD系统完成分划板十字线和靶纸上激光光斑的采集,并利用数据处理系统检测出分划板十字中心与激光光斑中心位置的偏差量,完成对被校系统激光光轴与可见光轴之间的平行性检校。利用高精度光学角规对所研制的检校系统进行了标定,精度可达亚秒级。实验结果表明,该检校系统测量电视轴与红外轴之间平行性标准不确定度为2″,检校激光瞄准轴与发射轴平行性标准不确定度为5″。     

反射率对入射角扫描测定单轴晶体的折射率

通过分析波矢沿任意方向的单轴晶体的折射率,在光轴位于入射面内时,给出了入射光分别为s光和p光的反射率拟合函数。利用改进的反射率扫描仪,测量了CaCO3晶体的s光和p光反射率随入射角变化情况,由理论拟合获得单轴晶体的两个主折射率,分别为no=1.6559和ne=1.4851。这种方法不需要对样品进行加工,其精度达到0.0001。另外,对于晶体光轴未知的情况,采用改进的布儒斯特技术分别测出三个晶体表面的布儒斯特角,由此可以确定光轴的方向。     

Measurement of Optic Axis Direction Based on Interference Fringe Method

In order to conquer the defect in low precision and small range for measuring optic axial angle based on conoscopic interference method, interference fringe method is proposed. It is not the distance deviating from melatope but fringe numbers to decide optic axial angle. Fringe numbers are divided into integer portion and decimal fraction portion, the decimal fraction portion is calculated by non-linear interpolation method and integer portion is determined by the relative placement of interference fringes in the principal section. Extremum arithmetic of digit image is proposed and can be used to determine the interference fringes conveniently and precisely. After different niobate crystals were measured, the result shows that measurement range of optic axial angle is increased efficiently and measurement error is reduced to 0.1°.     

强激光光束像传递测量系统离焦量干涉法测量

在强激光波前测量像传递系统中,4-f光传输系统透镜之间装调过程产生的离焦量引入了一个相位调制。首先从实验上测量了像平面处波面横向剪切干涉图样,利用矩阵光学和Collins衍射公式推导出了离焦量和激光波面横向剪切干涉条纹之间的理论关系,并得到了在无离焦情况下激光传输的空域和频域方程。对实验测量得到的干涉条纹空间灰度曲线利用最小二乘法进行了余弦曲线拟合,得到干涉条纹空间尺度,利用理论关系计算得到了离焦量的数值,实现了对像传递系统装调过程的定量描述。     

转轴径向运动误差干涉测量的信号处理方法

转轴径向运动误差是转轴的重要误差项之一,严重影响数控机床等转轴相关设备的精度和性能。利用激光干涉配合伺服转轴可以实现转轴径向运动误差的测量,但由于待测转轴和伺服转轴的自身转速不匀、伺服响应延迟、跟踪不稳等原因,干涉测量信号存在持续微幅相位抖动,进而造成非线性误差难以有效修正,相位解算精度不高,测量误差大。针对这一问题,提出一种零值截取-阈值判定的干涉信号处理方法,成功消除了相位抖动的影响。设计并搭建了一套转轴径向运动误差的激光干涉测量装置,针对实测信号的处理结果表明,相比于传统修正方法,文中提出的修正方法使得转轴径向运动误差干涉测量信号解算的重复性由4.8 μm减小到0.2 μm,与标准仪器的对比误差由3.5 μm降为2 μm。     

利用宽谱光源及偏光干涉测量保偏光纤拍长

提出了一种用宽谱光源及偏光干涉效应测量保偏光纤拍长的新方法。利用光纤陀螺等光纤传感器常用的宽谱光源，以及2个性能一般的线偏振器件，与被测保偏光纤组成测试系统。宽谱光通过测试系统后，由于偏光干涉效应出现光谱形状的波动，波动周期受保偏光纤拍长的调制，通过调制周期可计算获得被测保偏光纤的拍长。该方法实验装置容易搭建，对偏振器件及操作精度的要求很低，对被测光纤的具体结构没有要求，任何保偏光纤的拍长都能测量，适用范围广，拍长测量精度可达0．1mm。     

基于迈克尔逊干涉液晶双折射率的测量方法设计

为了通过实验得到向列相液晶材料的双折射率,利用迈克尔逊干涉原理设计了一种新的测量方法。在迈克尔逊干涉仪中放入楔形液晶盒,通过调节入射光的偏振方向分别实现了对寻常光和非寻常光折射率的精确测定。结果表明,该测量方法将折射率测量转换为长度的测量和干涉条纹的计数,简单易行、测量精度较高,对理论研究和实际开发液晶显示器件是非常重要的,在液晶材料和液晶器件生产中具有一定的推广价值。     

高双折射保偏光纤拍长测试及Mueller矩阵分析

为了测量高双折射保偏光纤的拍长,采用偏光干涉效应的方法,构建由宽谱光源、带保偏尾纤的起偏器和光谱分析仪组成的全光纤光路测试系统。从理论上用Mueller传输矩阵方法推导了到达光谱仪的光强公式,利用该方法构建实验系统对熊猫型保偏光纤的拍长进行了测试,获得了该保偏光纤拍长的测量数据。结果表明,由待测保偏光纤的偏光干涉效应引起的光强波动以一定的周期间隔表现在光谱变化上,波动的相对幅度与待测保偏光纤主轴与起偏器的保偏尾纤主轴夹角有关,当夹角均为±45°时波动的相对幅度最大。只要在实验中测量出光谱波动的周期,就能够根据理论计算出给定波长处的保偏光纤的拍长。     

A rotating inertial navigation system with the rotating axis error compensation consisting of fiber optic gyros

An effective and flexible rotation and compensation scheme is designed to improve the accuracy of rotating inertial navigation system (RINS). The accuracy of single-axial RINS is limited by the errors on the rotating axis. A novel inertial measurement unit (IMU) scheme with error compensation for the rotating axis of fiber optic gyros (FOG) RINS is presented. In the scheme, two couples of inertial sensors with similar error characteristics are mounted oppositely on the rotating axes to compensate the sensors error. Without any change for the rotation cycle, this scheme improves the system’s precision and reliability, and also offers the redundancy for the system. The results of 36 h navigation simulation prove that the accuracy of the system is improved notably compared with normal strapdown INS, besides the heading accuracy is increased by 3 times compared with single-axial RINS, and the position accuracy is improved by 1 order of magnitude.     

宽带全极化垂直昆虫雷达设计及校准关键技术研究

宽带全极化垂直昆虫雷达是一种利用宽带信号实现空中单只昆虫分辨,利用多极化通道实现昆虫全极化测量的雷达系统。当被测昆虫体型在不同极化轴向的电磁波反射功率可明显分辨时,该雷达可利用“当极化方向平行于昆虫体轴时,回波功率最大”的基本原理,通过测量昆虫极化散射矩阵,获取昆虫体轴方向,对研究昆虫定向迁飞规律具有重要的作用。当前垂直昆虫雷达采用机械旋转馈源的方法,分时测量昆虫目标的极化散射矩阵,该方法同时受机械旋转误差、极化分时测量时目标运动的误差以及极化通道稳定性随有源电路时变所引入的测量误差,测量精度不高,为了实现昆虫的高分辨全极化散射特性测量,本文提出了一种高极化隔离的频率步进正交相位编码的宽带波形设计以及极化内定标方法,开发了一部宽带全极化垂直昆虫雷达系统,最终通过理论方法仿真分析与外场试验测试,证明了该雷达系统可实现昆虫同时全极化宽带的稳定测量,验证了昆虫体轴朝向的测量精度。      

阵面机械轴误差对相控阵雷达测角精度影响分析与验证

天线阵面机械轴误差在多个维度上共同影响相控阵雷达测角精度,实际应用中难以测量、分析和验证,是高精度相控阵雷达实现精确测角迫切需要解决的关键问题之一.基于机械轴误差对相控阵雷达测角精度影响模型,推导出实际条件下空间直角坐标系到阵面直角坐标系的变换矩阵,对相控阵雷达波束指向公式进行修正,详细分析了机械轴误差及波束扫描角变化...