空间激光通信中的光学系统

给出了空间激光通信系统中光学系统的构成并分析了各个部分的功能,介绍了几种形式的光学天线及空间激光通信中的自适应光学技术。在光学天线的分析中,指出卡塞格伦天线用于空间激光通信所具有的优势,分析了卡塞格伦天线的性能以及设计中要注意的问题。     

卡塞格伦天线光传输特性研究

本文对卡塞格伦光学天线系统的传输理论进行了分析,在此基础上对卡塞格伦光学天线的传输特性进行了仿真实验分析,通过实验发现偏轴将直接影响卡塞格伦天线的传输效率和藕合效率,期望本文的研究能够为卡塞格伦光学天线特性问题的研究提供可行的思路和方法。     

双波段分幅侦察相机

本发明提供一种分幅式航空侦察相机,它有一个卡塞格伦光学系统。工作时,一个物镜将辐射对准一个     

基于空间光通信卡塞格伦天线弊端的探讨

对于任何通信系统而言，天线能否正确发射和接收有效信号是人们最为关心的问题。对于点对点的激光通信系统而言，由于激光与电波迥然不同的特点，在天线系统的设计上更需严格要求。在空间光通信系统中，光学天线是一个物镜系统，通过折射、反射和折射一反射光学系统实现，目前应用比较广泛的是牛顿系统、格林系统以及卡塞格伦系统。讨论了卡塞格伦天线系统．该系统的结构（双反射式）决定了存在遮挡比造成光能量浪费的潜在问题，也就是所谓的渐晕现象。另一个问题是像差，也就是卡塞格伦天线系统要获得良好的像质必须以牺牲视场为代价。基于这两点提出了减小渐晕的几种新方案，并从减小像差上进行了理论分析。     

反射式红外成象系统的设计考虑

本文讨论了10微米反折射扫描光学系统的光学设计问题。其扫描原理是以前所用的扫描方法的推广。尽管这类系统习惯上使用折射型光学元件,但某种情况下也允许使用卡塞格伦反射镜作为主收集光学元件。具有两个平凸锗透镜的卡塞格伦系统最简单并且元件数量最少。文章讨论了此系统的设计和组装原理,权衡考虑及总的最佳设计问题。该系统已制造出来,其性能跟预计的一样。     

红外激光束经卡塞格伦系统衍射后的远场分布

把卡塞格伦系统等效为圆环光阑,利用高斯光束的贝塞尔级数展开,首次得到了红外激光束经卡塞格伦系统衍射后的远场分布表达式,对所得结果进行了讨论,并和均匀光波场的情形进行了比较。     

双馈源偏置卡塞格伦天线研究

文章根据偏置卡塞格伦天线设计原理,通过双馈源、副反射面的正反面将两种不同结构的偏置卡塞格伦天线结合在一起,研究出一种双馈源-单副反射面-双主反射面的新型偏置卡塞格伦天线。该天线充分利用了偏置双反射面天线的扫描特性好、可避免遮挡效应等优点,在两个不同方向上产生双波束,实现双方向扫描,拓宽了卡塞格伦天线的应用领域。     

4.5m卡塞格伦天线的安装与调试

长期以来卡塞格伦天线以其自身的接收性能优越,操作维护方便而广泛应用于广播电视系统、邮政系统、银行系统等各个行业。文章详细讲述了4.5米卡塞格伦卫星接收天线的安装、调试和维护的过程。     

湍流大气中激光束经卡塞格伦天线后的传输

将卡塞格伦天线系统等效为一个环形光阑和括束器的组合,通过将环形光阑展开为复高斯函数的叠加,并利用广义的惠更斯-菲涅尔积分公式得到了准直的光束经卡塞格伦天线系统后衍射场的强度解析表达式。研究了湍流大气中光束经卡塞格伦天线衍射的传输特性及光强分布随折射率结构常数和天线遮挡比的影响。该研究工作将对大气激光通信中的端机性能的评估具有一定的意义。     

卡塞格伦光学天线系统的光传输特性分析

对激光束经卡塞格伦光学天线系统后光传输特性进行了理论分析和仿真,研究了影响它的一些因素。建立了卡塞格伦光学天线系统的测试平台,对天线的偏轴、热变形和像差等因素对天线的传输效率的影响进行了实验测试,并提出了改进措施。     

直角内圆锥面全反镜折叠腔激光器的输出特性

为简化高功率激光器谐振腔结构,提高激光谐振腔的稳定性特别是热稳定性,增加基模体积,改善光束质量,采用直角内圆锥面反射镜作为全反镜,平行平面镜作为输出镜组成新型激光谐振腔.实验结果表明,在圆锥全反镜失调角小于37.3′时,圆锥折叠腔激光器的单脉冲输出能量下降小于5%,且近场输出光斑没有明显变化;经模式仪分析表明,圆锥折叠腔激光近场光强分布均匀.圆锥反射镜折叠具有非常强的抗失调能力,结构简单,便于安装调整,特别适合于恶劣环境下的强激光系统应用.     

高功率脉冲激光器抗失调谐振腔的研究

为简化高功率激光器谐振腔结构,提高激光器特别是高功率脉冲激光器的稳定性,增加基模体积,改善光束质量,采用直角内外圆锥面组合反射镜作为全反镜,平行平面镜作为输出镜组成新型激光谐振腔。使用高功率脉冲CO2激光器,研究了新型激光谐振腔的单脉冲输出能量和直角内外圆锥面组合反射镜失调角的关系以及新型腔激光器在全反镜失调时输出光斑的改变,并和平凹稳定腔脉冲CO2激光器进行了比较。实验结果表明,若两种激光器的全反镜失调角相同,组合锥面全反镜谐振腔激光器的单脉冲输出能量降低的程度不到平凹腔激光器的50%。在组合锥面全反镜失调角达到6′时,新型激光谐振腔激光器输出光斑形状没有明显变化。新型激光谐振腔的抗失调稳定性远超过平凹稳定腔。     

某空间相机反射镜的温度变形分析

在某空间光学系统一块反射镜的设计中,虽然采取了很多积极的措施来减小温度变化的影响,但由于能受到太阳直接照射,其空间热环境非常恶劣,因此仍需对其进行热变形分析。为此,对空间光学结构热分析的一般流程进行了讨论。对热变形分析过程中关键的温度场映射问题进行了研究,比较了两种温度场映射的方法。对于所研究的反射镜的热变形问题,选取了通过热传导分析建立温度场的方法进行了分析。分析结果表明,利用热传导建立温度场计算出来的镜面变形PV和RMS值的变化与实验结果是一致的,该方法具有普遍的适用性。     

同轴环形螺旋谐振腔设计分析

提出了一种适用于同轴环形放电结构气体激光器的环形螺旋谐振腔,并给出了理论分析。该谐振腔由一螺旋面反射镜和一球面反射镜构成,可充分提取激活区的能量并输出单束激光。该结构易于实现同轴环形放电激活区中的功率萃取。     

基于双前馈+双神经网络自适应快速反射镜的解耦控制

基于柔性铰链结构支撑和音圈电机驱动的两轴快速反射镜是一个两输入两输出强耦合系统,X轴和Y轴间的耦合大幅降低了反射镜的定位精度,采用传统的PID控制算法很难实现高精度的解耦控制。针对中心对称和轴对称结构形式的两轴快速反射镜,理论分析了两轴快速反射镜耦合来源—直流耦合分量和非直流耦合分量;建立了X轴和Y轴间的耦合物理模型;提出的双前馈+双神经网络自适应解耦控制算法分别补偿直流耦合分量和非直流耦合分量。实验结果表明:该控制算法与传统的PID控制算法相比,耦合度从5%左右降低到1.0‰以内,从而定位精度从2.5%左右提高到0.5‰以内。     

两镜反射系统的初始结构求解方法

基于三级像差理论提出了一个求解两镜反射系统的初始结构的方法。在仅仅知道系统的焦距长度f,两镜之间的间隔d和后工作距离l′₂时,利用该方法能够方便而有效地计算出系统的初始结构参数。该方法的显著优点是以两镜之间的距离作为求解系统初始结构的条件,在系统的几何尺寸受到限制时,非常方便和有效。同时,由已知参数可以方便地计算主镜遮拦比和次镜放大率。最后分析了4种典型的两镜反射系统,并给出了设计实例,结果表明,此方法是相当精确的。     

Performance of an Adaptive Optics System with Dual Deformable Mirrors

One deformable mirror (DM) in conventional adaptive optics system can not meet the needs of large scale and high order aberration compensation. In this paper, a dual DMs way is presented, which needs the decoupling of dual DMs. In dual DMs adaptive optics (AO) system, the decoupling algorithm of dual DMs is deduced. Stroke of one of DMs is large, spatial frequency of the other is high. According to the algorithm, the large stroke DM (LSDM) corrects low order aberration only, and the high spatial frequency DM (HSFDM) corrects other aberration. The experimental result for two 61-DM AO system is presented. The result indicates that the experimental performance of dual DMs AO system is almost the same with that of the conventional AO system using single DM with ideal stroke and equivalent spatial frequency.     

百焦耳级受激布里渊散射相位共轭激光系统

研制了一套输出能量在100 J以上的大能量高功率钕玻璃激光系统。在设计中,对光路排布进行了优化,对系统放大增益进行了数值模拟,采用像传递技术和受激布里渊散射(SBS)相位共轭技术,提高了激光束的输出质量。Nd:YLF前端输出的单纵模脉冲激光经过两级双程放大和一级助推放大,获得了106 J的能量输出。针对在大口径高能高功率激光系统中应用受激布里渊散射相位共轭镜的要求,设计了一种新型的受激布里渊散射相位共轭镜结构,这种结构克服了传统独立双池的缺点,完全适用于高能高功率激光的双程放大结构。     

Performance of an Adaptive Optics System with Dual Deformable Mirrors

One deformable mirror （DM） in conventional adaptive optics system can not meet the needs of large scale and high order aberration compensation. In this paper, a dual DMs way is presented, which needs the decoupling of dual DMs. In dual DMs adaptive optics （AO） system, the decoupling algorithm of dual DMs is deduced. Stroke of one of DMs is large, spatial frequency of the other is high. According to the algorithm, the large stroke DM （LSDM） corrects low order aberration only, and the high spatial frequency DM （HSFDM） corrects other aberration. The experimental result for two 61-DM AO system is presented. The result indicates that the experimental performance of dual DMs AO system is almost the same with that of the conventional AO system using single DM with ideal stroke and equivalent spatial frequency.     

采用激光并使用热释电探测器的甲烷浓度分析仪

介绍了一种以InP／InGaAsP半导体激光器作测量光源，以钽酸锂热释电探测器作光电转换器件、以8031单片机为核心为实现的双光束单色甲烷浓度分析仪。该分析仪由探测器系统、信号放大与处理系统及显示输出系统三部分组成．其中，探测器系统主要包括激光器、准直镜、扩束镜、分束镜、全反镜、红外窗口、气路、取样泵、窄带干涉滤光片及钽酸锂热释电探测器等；信号放大与处理系统主要包括前置放大电路、选频放大电路、采样保持电路、模-数转换电路、整形放大电路及8031单片机等；显示输出系统主要包括显示器、打印机及声报警器等。文中还描述了该分析仪的工作原理与基本结构，讨论了其中的技术难点及其相应的解决方法。