计算机求解的光学系统经济公差最优化模型

采用经济效益为宗旨的光学系统经济公差理论，可以在满足先学率统整体性能指标的前提下，合理地放宽公差，从而提高产品的经济效益。如何把这一理论应用于实际生产过程，其中一个关键环节，就是要有效地解决公差优化的求解问题。本文从优化方法选择，惩罚函数的构造，优化结果的非线性修正三个方面对该问题加以讨论，最后给出了一个实际应用结果。     

湍流边界层对空-地光通信系统性能的影响

由湍流边界层产生的气动光学效应是空-地激光通信系统设计需要解决的关键技术.在研究了相关的湍流边界层理论的基础上,分别对飞行高度、速度、激光通信系统的机上位置和波长对机栽光学平台像差的影响逐一进行分析,并利用matlab进行了数字仿真.仿真结果表明:飞行高度要尽可能地高,速度要尽可能地慢,同时激光通信系统要尽可能地向机体前方移动.对于波长的选取,既要考虑系统的对比度又不能忽视对分辨率的影响,只有这样才能得出一个使系统处于最佳状态的波长λ*,以上这些措施都可以将气动光学像差降低到最小.     

潜望式激光通信终端的扰动抑制与动态跟踪方法

潜望式激光通信终端系统内部执行机构的力矩脉动以及外部扰动等因素,会影响通信链路建立过程中伺服系统的跟踪精度与稳定性。为提高伺服系统的抗干扰能力与跟踪性能,采用降低执行结构的力矩波动、提升系统运行速度平稳性的方法,对系统的低速平稳性以及动态跟踪过程进行测试和分析;通过通信终端控制系统的动态跟踪实验,验证控制策略的有效性。实验结果表明：在最大速度为0.131°/s、最大加速度分别为0.137°/s²、0.329°/s²的平台扰动条件下,方位轴和俯仰轴的粗精复合跟踪精度都可以达到2 μrad以内,验证了通信终端伺服系统的抖动抑制能力及其系统的动态跟踪性能。     

以成本最小为目标函数制订光学公差

本文从提高光学系统经济效益的宗旨出发,提出了以成本最小为目标函数,以对比传递函数允许改变量和加工能力为约束条件,制订光学公差的思想、方法和计算公式。     

星载激光通信载荷高体分SiC/Al主镜及支撑结构设计

为了降低激光通信载荷在轨工作中空间环境对于光学系统的影响,提高通信质量以及跟踪精度,使用综合性能较好的高体分SiC/Al作为主镜材料,并通过有限元分析确定了主镜结构的几个重要优化参数。提出了一种一体式主镜柔性支撑,该结构避免了使用不同材料支撑组件线膨胀系数不匹配而产生的应力集中,提高了主镜面形的温度稳定性,并在此基础上降低了主镜及其支撑的总体质量,实现了光学系统的轻量化。仿真分析表明,该结构在重力释放条件下,主镜面形误差PV值为/52,RMS值为/275。工作环境发生4℃温度变化的情况下,主镜面形误差PV值为/11,RMS值为/71。主镜及其一体化支撑基频为208 Hz,主镜单独轻量化率为55.3%,进行一体化设计后主镜及支撑相比传统设计轻量化率为19.87%,能够满足总体指标要求。     

空间激光通信离轴两镜反射望远镜自由曲面光学天线设计

同轴两反结构作为空间激光通信光学天线时常存在接收视场小、发射效率低等缺点。同时,因中心遮拦造成的能量损失,也会大大降低通信系统的瞄准和捕获概率。针对此缺陷,提出采用离轴两反天线结构并引入自由曲面设计以提高通信系统的性能。由初级像差理论推导得出离轴两反系统的初始结构,并采用Zernike多项式自由曲面面形,增加系统设计自由度,提高系统平衡像差的能力。给出入瞳口径与焦距相同的同轴两反和离轴两反系统的设计实例,并比较二者的光学传递函数MTF、点列图、衍射包围圆能量、波前误差等。结果表明:离轴两反自由曲面天线的像质明显优于同轴两反天线,因而该种天线结构的使用可提升空间激光通信系统的整体性能。     

发展空间激光通信,提高对地观测效能

基于对地观测技术用于全球实时探测,在获得地球表面及深部的时空信息中具有重要的作用,分析了我国对地观测面临的主要问题及解决途径,论述了空间激光通信在对地观测中的作用及要解决的关键技术,对空间激光通信在我国对地观测中的应用提出了几点展望与建议.     

基于Labview虚拟仪器技术的粉尘浓度测控系统研究

针对某工业产品在特定浓度粉尘的使用可靠性检测需求,本文设计了一种基于朗伯-比尔定律和labview虚拟仪器技术的粉尘浓度光电测控系统。在阐述其测控原理的基础上,搭建了测量和实验装置实物。通过称重实验对测控系统精度进行验证,结果证明系统满足1.8±0.2g/m3的粉尘浓度测控精度要求,本文所研究的测控系统的优点在于各控制参数精确可控,同时由于借助虚拟仪器技术,可视化程度更好。     

临近空间激光通信光学系统气动光学仿真分析

临近空间飞行器高速运动引起的气动光学效应对空间激光通信光学系统性能将产生影响。本文在研究了气动光学理论的基础上,采用计算机仿真方法,针对飞行高度、速度与光学系统像模糊之间的关系进行分析,结果表明激光通信光端机搭载临近空间平台时,在高度较低和超高音速飞行时,不能忽略气动光学效应的影响,在总体设计中必须加以考虑。     

大气光通信中大气湍流影响抑制技术研究进展

大气湍流导致大气光通信链路的误码率上升。湍流影响抑制技术的研究成果有利于提升大气光通信的性能,提高链路的通信速率及距离。首先总结了大气湍流对光通信影响机理的最新研究成果,指出了不同大气湍流效应对光通信的影响形式,其中包括光强闪烁、光束漂移、到达角起伏、相位起伏、光束扩展等。综述了大气湍流影响抑制技术的研究动态和新进展,并根据抑制技术原理的不同,详细地论述了大孔径接收、分集、部分相干光传输、时域处理与阈值优化、自适应光学等技术。从抑制原理和效果出发,对各种大气湍流影响抑制技术进行了分析和讨论,最后简述了进一步开展工作的方向。