最小成本公差优化程序

一九八七年，我们发表了“光学系统经济公差探讨”一文，主要从理论上简单了光学系统经济公差的思想及数学模型。本文在以前工作基础上发展和改进了评价函数，选取并改善了优化计算方法，编制了求解公差程序，加入了模拟加工运算，进行了加优化公差后镜头像质的验证，从而使光学系统经济公差理论和方法更加完善，程序更具有实用意义。     

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。     

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。     

自由空间激光通信四象限探测器性能研究

在自由空间激光通信中,精跟踪单元的探测器经常选用四象限探测器(QD),探测器的性能影响跟踪精度,为了研究四象限探测器在不同条件下的性能,提出变步长的方法,分析光斑大小对动态范嗣和探测灵敏度的影响情况,在满足仿真精度的前提下,缩短了仿真时间.在光斑能量服从高斯分布的情况下,分析背景光、光电响应度和死区对动态范围和探测灵敏度的影响,特别研究非均匀背景光的影响.结果表明,随着光斑半径的增加,光斑位置检测的动态范围在增大,位置探测灵敏度在降低.相同光斑半径条件下,对于服从艾里分布的光斑的位置探测灵敏度高于服从高斯分布的光斑,而动态范围小于后者,非均匀背景光对探测器性能的影响比均匀背景的影响大.     

大气光通信中大孔径接收性能分析与孔径尺寸选择

大孔径接收是克服大气光通信中大气湍流影响的有效途径之一.在有限孔径接收光强起伏理论基础上,建立了平均信噪比与无湍流影响时的探测器输出信噪比、孔径平均因子以及光强起伏方差之间关系的数学模型,并给出了系统误码率计算公式.通过数值计算得出了在给定误码率(BER)设计指标时,不同大气湍流参数条件下,接收孔径直径与无湍流影响时的探测器输出信噪比之间的关系曲线.     

飞机间激光通信捕获过程中动态补偿算法研究

为有效地消除飞机间相对速度对捕获性能的影响,从阐明相对速度对捕获过程的影响机理入手,根据测量得到飞机平台的运动和振动数据,推导出动态补偿公式,提出了基于动态补偿的空间激光通信捕获算法,并对捕获算法的性能进行了对比分析。结果表明：相对速度严重影响捕获统计覆盖率;为了满足捕获统计覆盖率的要求,采用普通的捕获算法所需要的最大捕获时间和平均捕获时间明显增加;基于动态补偿的捕获算法能大大改善捕获系统的性能,提高捕获概率,减少捕获时间。     

机载激光通信稳瞄吊舱设计与跟踪精度测试

针对飞机姿态扰动和强烈震动条件下激光通信中的光轴稳定问题,研制了粗精复合跟踪机构,并对减振器安装结构形式进行了分析,完成了减振系统设计和伺服系统仿真。在此基础上开展了飞机姿态和振动特性测试,根据测试结果,绘制了振动试验曲线。进行室内仿真检测和外场飞行测试的试验结果表明,在大气信道条件下,粗跟踪吊舱跟踪精度优于23.97 μrad,精跟踪精度优于7.03 μrad. 对比实验室和外场测试环境的差异,可知大气干扰引起的光斑闪烁是导致跟踪精度下降的主要原因,为系统指标分配和吊舱跟瞄精度的提高提供了参考。     

复合腔和频554.8 nm黄-绿光激光器

介绍了一种光纤耦合激光二极管阵列(LDA)同时泵浦Nd:YAG和Nd:YVO4晶体输出554.8nm连续波的全固态黄-绿光激光器。黄-绿激光是由Nd:YAG晶体的946nm激光和Nd:YVO4晶体的1342nm激光非线性和频产生,两条谱线在各自晶体的对应能级跃迁分别为4F3/2-4I9/2和4F3/2-4I13/2。实验中采用复合腔结构,利用KTP晶体II类临界相位匹配进行腔内和频,当注入到Nd:YAG和Nd:YVO4晶体的泵浦功率分别为30W和20W时,获得了1.13W的连续波554.8nm黄-绿激光输出,光束质量因子M2<1.22,这是目前为止该波长已见报道的最高功率输出值。实验结果表明:采用Nd∶YAG和Nd∶YVO4两种激光晶体进行腔内和频是获得黄-绿激光的高效方法,并可以应用到其他两种激光晶体进行腔内非线性和频,获得更多不同波长的激光输出。     

飞机对卫星激光通信上行链路建模与功率分析

针对飞机对卫星激光通信上行链路,对背景光、激光大气传输衰减、接收器的接收效率和光强起伏等影响链路性能的因素进行了理论建模和分析;在此基础上,考虑OOK调制和直接检测并结合APD的Webb-Gaussian模型,建立了链路误码率模型.通过数值仿真,得出误码率与入射到APD上的信号光功率之间的关系;分析发现误码率随信号光功率的增加而下降,并且下降速率与信号光功率近似满足对数线性关系.最后,计算得出了链路误码率达到10-7时,发射端所需的最小出瞳功率为0.873W.