大气激光通信光束同轴对准检测方法

利用大气湍流对光束的扩展、背投成像原理和卡塞格林望远系统,提出了一种适用于大气激光通信捕获、对准和跟踪系统的光束对准检测方法,并对其进行理论分析和实验验证。该方法利用光斑形状和光斑形心位置综合解算光束的横向偏移量和轴向偏转量,解决了一般方法无法分辨出光斑在接收焦平面的移动是由于光束横向偏移还是轴向偏转引起的问题,以及光束横向偏移量无法被精确检测的问题。实验结果表明,该方法可有效地对光束对准状态进行检测,最终实现分辨率为2.2μrad的角度偏转量和分辨率为0.25mm的横向偏移的检测。     

激光整形器件在光镊中的应用及进展北大核心CSCD

光镊是一门利用光的动量与物质相互作用产生光势阱效应以实现粒子捕获的重要技术,该技术被广泛应用于纳米或微米级微粒的捕获及操控领域。当今技术和需求的发展对光镊系统的光束变换提出了更高的要求,因此需要对捕获光源的光束进行整形,获得光镊所需的光场分布。以激光光束整形的器件为主线,分别介绍在光镊系统中使用棱镜、衍射光学元件、液晶空间光调制器、数字微镜器件、光纤等光学元件进行捕获光源光束整形的情况。列出了这些器件组成的典型整形光路,以及近年来这些器件在光束整形方面的研究进展。同时还介绍了在捕获光源的整形设计中,上述方法的各自特点及相应的捕获能力。     

自由空间光通信ATP技术的研究

自由空间光通信将成为一种可行且非常具有吸引力的通信方式．光束的捕获、跟踪和对准（ATP）是自由空间光通信中必须解决的关键技术之一，介绍了ATP系统的工作原理．详细论述了ATP系统组成、伺服控制系统的组成与工作流程、光束跟踪算法及其捕获方法．给出了该系统误差信号的处理方法．     

一种基于自动删除算法的PN码捕获技术研究

针对多径干扰对频率选择性信道下伪码捕获性能的影响,提出了一种基于自动删除算法的PN码捕获方法。该串行相关捕获系统通过一个基于排序数据方差的自动删除单元平均恒虚警检测器来删除参考滑窗中的干扰样本,并且不需要多径干扰数目的先验信息。对系统的平均捕获时间及检测性能进行了计算与仿真,与传统的自适应捕获方法相比,改进后捕获算法的性能得到较大的改善。     

一种基于捕获跟踪策略的光束发散角分析方法

根据捕获跟踪策略和激光检测理论，给出了直接探测情况下最佳光束发散角的表示式。利用这一表示式，分析了背景光功率和探测器暗电流效光功率对系统性能的影响，为大气激光通信系统中激光光束发散角的设计提供了参考依据。     

基于激光捕获的加速度测量原理及仿真

传感质量的非接触式支撑是实现高精度加速度测量的重要技术途径.目前的高精度加速度计大多采用静电悬浮技术或磁悬浮技术实现对传感质量的非接触式支撑.利用激光捕获技术实现对传感质量的非接触式支撑,最大程度地减少接触式支撑方式带来的加速度测量误差.基于微结构的多光束光纤光阱系统是一种配置简单、易于小型化和集成化的光阱形式,因此,是实现小型化、高精度加速度计的现实方案.建立了基于双光束光纤光阱加速度测量系统模型.加速度测量系统分为捕获与传感、微位移检测、光学闭环3个模块.在介绍各模块功能的基础上,重点研究了双光束光纤光阱系统的力学性质.利用射线光学的方法,对双光束光纤光阱中Mie粒子的轴向力进行了理论分析和数值仿真,并通过参数优化得到了10-7g/μm的加速度测量灵敏度.结果表明:基于多光束光纤光阱的光学加速度计方案可以得到较高的测量精度.     

激光聚变装置光束自动准直系统的研究进展

光束自动准直系统应用于惯性约束聚变的高功率激光装置，研究了光束自动准直的原理和关键技术，介绍了国外光束自动准直系统的发展状况，展望了高功率激光装置自动准直系统的未来发展趋势。     

直接序列扩频系统的一种快捕方法

对于采用较长PN码序列的DS扩频系统,序贯检测捕获方法是一种有效、实用的快捕方法。本文着重介绍了序贯检测同步捕获系统的工作原理、构成和捕获性能。最后,通过一个实例把序贯检测捕获方法的捕获性能和一般定长检测捕获方法的捕获性能作了比较,计算结果表明,前者的平均捕获时间比后者的快2～5倍。     

T矩阵方法计算双层球形粒子的受力

为了分析聚焦光束对多层粒子的捕获效率,结合矢量衍射积分、 T 矩阵方法以及Maxwell应力张量积分,通过理论推导给出了双层球形粒子的 T 矩阵的详细表达式,并对双层球形粒子在聚焦光场中的受力进行了数值计算,详细分析了内层折射率和内层尺寸对光场捕获效率的影响。结果表明,只有内层折射率在一定范围内,聚焦光束对双层球形粒子才具有捕获作用,随着内层折射率增加,最大后向捕获效率先增加后减小至零,对于空心粒子,内层尺寸越大,聚焦光束对粒子的捕获作用越弱,且平面波的捕获作用比高斯光束更强。此双层球形粒子的受力计算可以拓展到多层的复杂粒子的情形。     

基于矩阵光学的光镊设计

光镊已经成为研究单分子生物物理特性的一个基本工具, 因而光镊设计是一个极为重要的课题。光镊捕获光路一般由激光器、扩束系统、光束调控系统、共焦系统、光束耦合系统和大数值孔径的物镜组成, 通过保持物镜后瞳充满度来实现光镊稳定性。本文根据几何光学, 利用矩阵光学进行光镊捕获光路计算, 得到了各个透镜间距、透镜和光束调控系统距离、物镜后瞳处光斑大小与光束调控系统处光斑大小的关系、光束调控系统处光斑大小和入射激光光斑大小的关系。本文计算结果表明光镊横向位置和物镜高度无关, 并指出了物镜后瞳位于成像透镜后焦面、光束调控系统位于共焦系统后透镜像方焦面处, 才能在光镊阱位纵向操控时保持物镜后瞳充满度不变。本文工作为光镊设计和调整提供了非常简洁而有效的理论指导。     

激光束波面畸变的全息诊断与补偿

本文报导一种补偿激光波面畸变的新方法。我们以象散光束为例,根据轴向全息图能够给出该光束补偿系统的状态。而且,利用双狭缝滤波和“交叉滤波”技术能够提取出具有位相调制或者是具有振幅起伏的近场波面。从而为在高功率激光系统中应用主动补偿象差技术提供了可能性。     

平面相控阵天线波束控制技术

以平面相控阵天线为研究对象,在给出阵面天线方向图函数模型的基础上,详细描述了波控码的计算方法;分析了波束控制的系统架构,提出了查表法与分布式计算相结合的波控码计算方法,阐述了其软件处理流程,并与传统方法对比分析了该方法的技术优势。通过对阵面天线方向图的仿真分析,该方法可以控制波束指向,实现一维扫描与二维扫描、单向扫描与全向扫描,并具有很好的控制精确度。对波控系统的设计可以推广到其他阵列天线模型上。     

大功率半导体激光束变发散角整形系统设计方法

在研究了大功率半导体激光器(HPLD)光束特性的基础上,提出了实现大功率半导体激光束变发散角的设计方法。针对线源像散激光光源设计了由两个垂直放置的平凸柱透镜组成的可变激光束发散角的整形系统。在满足光束发散角要求的前提下,通过离焦使其出射光束的发散角在一定范围内连续改变。建立了两个柱透镜移动量与光束发散角关系的数学模型。利用商用光学软件对整形系统进行了模拟,结果表明,光束发散角被压缩在一定范围内连续改变,从而可实现对不同范围物体照明。     

光阵列相干合成相位误差的探测与自适应校正研究

介绍了一种用于探测和校正激光阵列相位噪声的新方法。新方法基于探测光强极值算法(DBPIP),既能用于平移相位差(Piston)的探测也能用于倾斜相位差(Tilt)的探测。从理论上分析了新方法的原理,并搭建了基于能动分块反射镜的两路激光阵列相干合成实验系统加以验证。结果表明,闭环后平移相位差的均方根(RMS)值可控制在λ/19以内,光束倾斜范围控制在25μrad(约0.5倍衍射极限角)以内。实验验证了新方法用于探测平移相位差和倾斜相位差的有效性,而且新方法能满足相干合成所要求的控制精度。     

自跟踪相控阵接收系统标校方法研究

无人机多目标测控系统可采用相控阵体制实现。对于相控阵系统除了天线之外还包含了信道设备,相控阵系统中各通道的标校对于和、差波束的形成至关重要。通过实例介绍了一种相控阵系统中通道标校方法,该方法借助1台矢量电压表,对各通道从场放入口到和、差信号中频输出口的幅度和相位进行了标校。通过对标校误差对系统和差波束形成的影响分析,给出了工程实现中对通道标校误差的指标分配要求。     

遗传算法在传感器阵列多波束图设计中的应用

由于在水声系统中实际阵列模型往往与理想阵列模型失配,导致基于理想阵列模型设计的波束图在实际应用中严重畸变,从而不能有效地抑制旁瓣干扰,严重影响系统性能.针对常规的波束设计方法应用到实际任意形状阵列时不能有效收敛到期望的最佳波束图,提出了一种基于遗传算法的多传感器阵列波束设计方法,以实现对任意形状阵列的多波束优化设计,获取期望特性的波束图或最佳可得的波束函数.结合运用水池实验测量的16元十字阵的数据,给出了方法基本步骤与多波束设计结果.设计波束满足了应用需要,说明了方法的应用可行性和有效性,且具有很强的宽容性.提出的算法对于实际多传感器系统的多波束设计具有重要意义.     

实现频率步进相控阵雷达宽带宽角扫描的一种方法

相控阵雷达天线在进行宽带宽角扫描时，天线波束会“色散”，使得到的距离像展宽，从而降低了系统分辨率。频率步进信号是常用的合成宽带信号，该信号在各脉冲周期内均是窄带的。因此，频率步进相控阵雷达可以通过脉间配相的方法，解决相控阵天线波束随频率“色散”的问题，使其能够在宽角扫描下合成宽带信号，获得高分辨的目标距离像。该方法具有设备变动小易于实现的优点。     

凯芙拉环氧复合材料烧蚀阈值实验研究

激光辐照某种材料当其表面未发生任何物理化学变化时,其表面反射率不会发生任何变化;当材料表面发生了烧蚀,产生了物质的变化时,反射率会集聚下降。通过积分球光电管系统监测表面反射率,判定反射率变化的拐点来得到Kevlar/epoxy材料的激光烧蚀阈值。     

基于LabView的全自动激光Z扫描实验系统

激光Z扫描方法是非线性光学测试的一种主要方法。针对Z扫描实验系统实验数据量大、稳定性要求高的特点,使用Labview开发了全自动激光Z扫描实验系统。该系统可对激光Z扫描实验进行全自动化控制,并对实验数据进行保存和处理。实验表明,该系统能大大提高测试效率和可靠性,获取一条由数百个数据点构成的完整的Z扫描曲线仅需要十多分钟。     

基于三光斑的激光束离焦量实时检测方法

为了提高强激光系统中输出光束的光束质量,提出了一种利用三光斑来探测离焦的方法,该方法能够在探测器上横向探测光束轴向上三处位置的光斑尺寸,通过三光斑间的尺寸关系可计算出光束的离焦量,进而根据离焦量进行闭环校正。实验中通过调节整形系统对光束的离焦量进行离焦补偿,使得光束离焦量从（4.90.2） mm校正至（0.30.1） mm。实验结果表明,该方法结构简单,能够测量各种因素引起的强激光的发散会聚度,给出了离焦补偿的可靠判据,为解决强激光热效应造成的光束发散提供了一种新方法。