基于双光楔的激光模拟训练系统弹道模拟研究

为了实现激光模拟训练系统的弹道模拟,以双光楔光束偏转性质为基础,研究了通过控制双光楔的旋转角度来控制激光光轴的偏转,并根据光折射理论计算推导了双光楔角度控制方程。结果表明,模拟训练系统激光光束指向精度高于1mrad,能够满足实际需要。该系统可用于坦克等直瞄重武器的实兵对抗训练。     

双光楔两自由度波束导向的理论分析

从经典的折射方程出发,建立了双光楔两自由度波束精确导向的物理模型,分析了光楔转动位置对激光波束指向的影响,建立了双光楔波束导向的数学方程,推导了双光楔波束控制方程,并对双光楔导向速度作较详细的分析.     

旋转双光楔系统用于像移补偿的技术研究

摄像机在曝光时间内与目标的相对运动会产生像质模糊,且速高比(或速距比)越大,模糊状态越严重。目前,光学式像移补偿方法主要采用反射镜元件,针对其存在像旋校正机构复杂、运动定位控制难度大、摆扫式易产生光学振荡等缺点,提出了应用旋转双光楔系统进行像移补偿的新方法。建立了双光楔系统的动态作用矩阵数学模型,分析了光楔组件在各种独立运动状态下的出射光矢量轨迹,进行了软件仿真。根据实际的像移补偿需求,给出了双光楔系统的设计结果及控制方法。仿真和分析结果表明:双光楔系统具有结构紧凑、控制方法简单、运动平稳、补偿能力强等显著优点,对于大速高比(或速距比)的应用场合具有重要的实际意义。     

液晶空间光调制器用于光束偏转控制的衍射效应

液晶空间光调制器(LC-SLM)能实现光束动态偏转,而它的像素结构以及相位回卷方法造成的衍射效应使其光效率降低.通过数值仿真和实验分析了像素结构造成的衍射效应,给出了像素填充因子和衍射效率的关系.利用256 pixel×256 pixel的液晶空间光调制器构建动态光束偏转实验装置,使入射光束偏转不同角度时测量远场光斑强度,得到衍射效率随光束偏转角的变化关系.理论分析与实验结果表明,填充比越小,像素结构造成的衍射效应越强,衍射效率降低;当填充比为0.85时衍射效率的测量值仅为51.3%.相位回卷方法使液晶空间光调制器形成类似闪耀光栅结构,随着光束偏转角度的增大,衍射效率降低.     

向列相液晶中高阶衍射图像的特性

研究了垂直排列C60掺杂的向列相液晶(5CB)记录光折变光栅衍射像的特性。利用二波耦合实验,以较小入射角的信号光束与参考光束在样品中干涉并形成光折变光栅。在远离样品的观察屏上可观察到高阶衍射像。对衍射像进行分析发现,信号光一侧的二阶衍射像被放大,而在参考光一侧的负一阶衍射虽没放大,但产生了180°旋转,理论分析与实验观察结果非常吻合。     

旋转双光楔光路引导系统Matlab仿真研究

由于光楔在高精度微孔加工中起着对激光光束引导作用，为了提高激光微细孔加工质量，给出了一种提高光楔对激光微加工精度分析的方法。首先提出了单光楔矢量等效概念，基于单光楔矢量定义对双光楔矢量模型进行了建立与分析，并得出了多个光楔进行矢量叠加的新方法；其次，应用Matlab 编写了仿真软件，仿真得出了激光束经过两个相同光楔后的轨迹，并指出了由于运动系统的不同步对激光微孔加工中打孔质量的影响，进行了误差定量分析并给出了误差计算公式。文中结论对高精度激光微孔加工控制系统设计时的性能指标提供参考。     

掺铁铌酸锂(LN:Fe)的各向异性自衍射

本文研究了单光束辐照下LN:Fe晶体中的变偏振现象,观察到了e光变ο光的光环;ο光变e光的扇形光像.观测了光强随时间变化的弛豫曲线和温度效应.用时间分辨简并四波混频解释了这一自衍射现象,也对产生这一现象的噪音栅形成机制作了探讨.     

双光楔实现外腔半导体激光器波长精密调谐研究

提出利用旋转双光楔的方法来实现外腔半导体激光器波长的精密调谐.双光楔中,较大楔角的光楔用于粗调,较小楔角的光楔用于细调.与传统的Littman结构光栅外腔半导体激光器相比,通过这种方法,波长的精密调谐无需机械调谐装置,手动即可实现;对调谐的机械要求以及对振动的敏感性降低,波长选择精度相应大大提高.     

光学自增强效应与衍射效率的提高

利用含时光折交双光耦合方程数字模拟计算了掺铁铌酸锂晶体中双光耦合的动态过程,分析了空间电荷场及其位相、光折交光栅位相等光折交参量的变化过程,解释了光折变自增强效应,提出了提高光折交光栅衍射效率的有效方法．     

无衍射光束中心光斑的特性研究

为了将无衍射光应用于大景深成像系统中,分析了无衍射光束中心光斑的变化规律。利用菲涅耳衍射理论,讨论了无衍射成像系统中点光源在透镜焦点及焦点前后所产生的无衍射光斑形式。并根据准单色光理论,推导出准单色点光源在不同位置产生的中心光斑的尺寸和强度计算公式。最后,用红色高亮发光二极管作为准单色光源进行了验证实验。实验结果表明,无衍射光束中心光斑的半径随点光源距透镜距离的增大而减小,其强度随点光源距透镜距离的增大而增强。所得的结果为无衍射光应用于成像系统提供了理论依据。     

旋转折射光楔对控制模型在机载光电探测设备中的应用分析

在现代机载光电探测设备中,旋转折射光楔对起着扩大探测视场和搜索范围的重要作用.首先基于几何光学和光的标量衍射理论对旋转折射光楔对的折光特性进行了数学分析;然后结合其在机载光电探测设备中的功能要求,研究了一种旋转光楔对控制模型,并基于该控制模型设计了旋转折射光楔对的控制算法;最后,通过仿真实验证明了该控制算法的正确性和可...     

双光楔在激光测距机光轴校正中的应用

为了减轻激光测距机的重量和优化光轴校正结构,设计采用旋转双光楔校正结构。通过建立光轴平行性偏差与旋转双光楔角度量化关系模型,推导出对应公式,并应用于某轻武器光电火控的研制实践。结果表明,该校正方法能有效减小激光测距机的体积和重量,该校正结构具有环境稳定性好、校正简便、维修性好的特点,校正精度可达0.1mrad。     

胶合剂折射率对格兰-汤普逊棱镜性能影响的分析

为了分析胶合剂折射率对Glan-Thompson棱镜性能的影响,采用理论分析的方法,得出棱镜视场角以及光正入射和斜入射时棱镜的透射比与胶合剂折射率的关系式。在此基础上,针对几种确定长度孔径比的Glan-Thompson棱镜,利用计算机拟合,取得棱镜视场角及透射比随胶合剂折射率变化的关系曲线,并进行了实验验证。结果表明,对于不同长度孔径比的棱镜,最大视场角不同,且对应不同的胶合剂折射率值;胶合剂折射率等于e光的主折射率时,棱镜有最大透射比;由于棱镜的长度孔径比、最大视场角、透射比以及胶合剂折射率之间有相互制约的关系,采用长度孔径比为2.5的棱镜设计和折射率为1.45~1.46的胶合剂是一种较佳的方案。这一结果对优化Glan-Thompson棱镜的视场角和透射比是有帮助的。     

胶合层对Rochon棱镜偏向角和光强透射比影响的研究

Rochon棱镜是激光偏光技术中最常见的一种起偏分束棱镜。Rochon棱镜胶合剂的折射率不同时，出射o、e光的光强透射比会不同。另外，胶合层的前后表面并不总是严格平行，因此其偏向角和光强透射比（或光强分束比）要异于正常情况下的值。利用偏振光学的知识和Origin软件计算分析了胶合层的折射率及前后不平行对Rochon棱镜透射比（或光强分束比）和偏向角的影响。结果表明：o、e光的透射比和Rochon棱镜的光强分束均随胶合剂折射率礼的增大而增大，且n越接近于1，其光强分束比也越接近于1；Rochon棱镜的光强分束比受胶合层倾斜角θ的影响较大，且胶合层倾斜方向不同，o、e光透射比的变化情况也不同；θ对Rochon棱镜偏向角的影响与其对o、e光透射比的影响相反。     

一种Wollaston式偏光棱镜分束特性的研究

为了对一种修正式对称分束Wollaston棱镜的分束特性进行系统分析,利用折射定律和菲涅耳公式,以632.8nm波长为例,给出了出射光与水平方向的夹角随修正角、结构角之间的变化关系曲线、光强分束比随结构角的变化关系以及入射角对棱镜分束角和出射光束对称性的影响曲线。结果表明,通过对出射端面的修正可以实现Wollaston棱镜的严格对称分束;o光、e光分束角主要取决于棱镜结构角,受棱镜修正角影响较小;光强分束比随结构角的增大变化幅度较小;当光线以小角度入射时,入射角主要影响棱镜分束角对称性;入射角在-3°~3°之间变化时,两出射光线的不对称度小于6°,可以保证较好的对称分束效果。该研究为该棱镜的设计和应用提供了理论指导。     

利用全反射原理精确测量棱镜折射率

依据全反射原理和自准直测角法,实现了对棱镜折射率的精确测量。通过使用高准直半导体激光器将激光入射到棱镜内部与空气分界面上,逐步旋转棱镜或改变棱镜的入射角,得到待测棱镜的反射光强随入射角变化曲线。在曲线左侧收尾处出现一个台阶,其反射光强随入射角增大迅速衰减。全反射临界点,对应的入射角为全反射角。用两次自准直测角法精确测量棱镜底角。通过该方法,分别对两块不同棱镜的折射率进行了测量,测量棱镜折射率精度为±1.24×10-4。     

基于表面等离子体共振的光纤传感技术研究

提出一种基于棱镜型表面等离子体共振光强度调制的光纤传感新方法。基于理论模型,分析了棱镜的介电常数和介质的折射率对SPR传感器共振角的影响,在此基础上讨论了光强调制型SPR测量方法的可行性。该方法与已有的光强度调制型棱镜SPR传感方法相比具有测量方便和可长距离应用等优点。     

Wollaston棱镜正反向的分束角及分束角的对称性

为了了解Wollaston棱镜正反向使用时分束角及分束角的对称性,采用数学运算和实验测试相结合的方法,进行了理论分析和实验验证,取得了较为理想的数据。由分析可知,Wollaston棱镜正、反向分束角及分束角对称性不同是因为反向入射时第1块棱镜中的o光在第2块棱镜中成为e光波时,其光矢量振动方向和晶体光轴不平行,对应的不再是主折射率所致。结果表明,Wollaston棱镜正向使用时的分束角略大于反向入射时的分束角,且Wollaston棱镜结构角越大,入射波长越短,则正、反向分束角的差值越大。     

利用棱镜耦合器测量光波导衬底的折射率

本文提出了测量LiNbO_3衬底折射率的新方法,用棱镜耦合方法并测量光的强度在棱镜底面处全内反射恰遭到破坏的角度计算折射率。该方法可以用于分析待测铌酸锂基片是否可以用作衬底。     

Design of a multi-channel free space optical interconnec-tion component

A multi-channel free space optical interconnection component, fiber optic rotary joint, was designed using a Dove prism.When the Dove prism is rotated an angle of α around the longitudinal axis, the image rotates an angle of 2α. The opticalinterconnection component consists of the signal transmission system, Dove prim and driving mechanism. The planetarygears are used to achieve the speed ratio of 2:1 between the total optical interconnection component and the Dove prism.The C-lenses are employed to couple different optical signals in the signal transmission system. The coupling loss betweenthe receiving fiber of stationary part and the transmitting fiber of rotary part is measured.