大口径KDP晶体夹持方式对面形的影响

对大口径KDP晶体的夹持方式以及夹持对面形的影响进行了研究。利用ANSYS建立KDP晶体侧面和正面夹持的有限元模型。研究了侧面均布荷载、侧面均匀及非均匀两点荷载作用时KDP晶体面形,得出了总荷载大小是影响晶体面形的关键因素。讨论了理想状态和实际状态下KDP晶体正面夹持面形,得出了元件表面平面度是影响晶体夹持面形主要因素。通过分析和计算,找到了降低元件平面加工精度对晶体正面夹持面形影响的理论技术方案。     

KDP晶体全外围夹持方案理论分析

在超大超薄KDP晶体紧密装校过程中,由于夹持力与重力作用,导致晶体面形发生形变.本文提出了KDP晶体全外围夹持方案,并对KDP晶体垂直状态下的各种受力模型进行应变分析.理论分析结果表明:对称支撑与均匀施力对晶体面形影响较大;当满足对称支撑和均匀施力的情况下,上侧面四个胶钉施力小于25N时,能够满足在线物理实验要求.     

大口径平面光学元件面形检测中激光光斑质心定位

如何快速准确计算透镜焦面上的光斑质心坐标是大口径平面光学元件面形检测系统的核心问题之一,直接决定面形检测的精度和重复性。定义一个半径为r的探测窗口,根据到中心距离建立一维卷积模板,在光斑覆盖区域中寻找窗口内能量和局部最大的位置,确定光斑有效区域;再使用传统重心法计算有效区域质心;最后应用3准则进行误差处理。实验结果表明,该算法检测精度为0.1像素,各指标比传统阈值加权质心定位法提高约1 倍,面形测量的面形相似性和PV 比阈值加权法更贴近干涉仪检测结果。目前,通过长时间的实验验证与改进,已成功运用于实际项目中。     

大口径传输反射镜在装配紧固力下的面形误差分析

400mm级通光口径的大型传输反射镜是我国在建的高功率固体激光装置中的关键部件,反射镜的面形精度对最终的激光打靶精度有直接影响。针对反射镜所采用的螺纹紧固型装配固定方式,通过结构有限元分析和波面拟合方法研究了理论螺纹紧固力和反射镜面形变化定量作用规律。考虑零部件的制造误差、材料以及人为操作等变化因素的影响,实际中各个螺钉的紧固力在一定范围内呈随机分布,基于蒙特卡罗模拟仿真方法研究了实际螺钉紧固力的不确定性对反射镜面面形精度的影响,得出了满足面形精度要求的临界紧固力大小,为现场反射镜装配工艺的校准和优化提供了理论借鉴。     

时空结合的近景运动目标检测

运动目标检测是智能视频监控中图像序列分析的基础和研究热点,针对时域算法在检测近景大目标缓慢运动时,仅能检测出目标边缘、内部存在大量空洞等完整分割问题,提出了一种结合时空特征的近景运动目标检测算法。该算法在时域运动历史多模态均值背景模型的基础上,运用图像空域信息研究前/背景分割技术,通过能量最小化模型、网络构造及网络流理论,把目标检测转换成最大流/最小割问题。实验表明,该算法能在复杂环境中克服光照缓慢变化、背景扰动和摄像机轻微抖动,有效转换前/背景,准确完整地分割大运动目标。     

大口径反射镜的ANSYS有限元分析及实验研究

为了研究大口径反射镜的面形,在广泛调研大口径反射镜应力控制技术的基础上,从理论模型和实验两个方面同时进行。利用ANSYS建立大口径反射镜模型,得到其重力作用下的形变和受力面积变化的DPV-S关系曲线。建立了反射镜面形变化实验验证平台,对垂直放置的反射镜在不同方向上加力,利用干涉仪实测上侧面加压和背部支撑时的形变。实验验证了理论模拟结果,二者相差仅仅0.002μm～0.122μm。结果表明,这对今后进行类似的实验研究提供了值得借鉴的面形检测方法,为寻求优化的大口径反射面形控制装校方案奠定了基础。     

两端支撑夹持结构参数对三倍频转换效率的影响

在高功率固体激光器的终端光学组件中,为了提升三倍频转换效率,对大口径薄型KDP晶体采取两侧支撑的夹持方法,并利用有限元分析软件建立了夹持系统的仿真模型。在此基础上,计算分析了晶体以不同倾斜角度放置时,支撑条数目和长度等夹持系统结构参数对晶体附加面形、相位匹配角及三倍频转换效率的影响。研究结果表明:晶体两侧支撑条总数为4时,大口径薄型KDP晶体附加面形的峰谷值和均方根值、晶轴变化的平均值和三倍频转换效率随支撑条长度的变化不大,且可获得理想的三倍频转换效率。解决了反复调试KDP晶体面形质量的问题而缩短了工程装校时间。     

平面三维精密定位平台设计与研究

设计了一种能在单一平面内实现平面X、Y和转角θ方向调整和定位的平面三维精密定位平台,该平面三维精密定位平台采用伺服电机作为驱动源,四套十字交叉导轨作为关键执行机构的结构形式,在研究了其在平面内运动的数学模型和运动轨迹基础上,设计了利用组态网开发的PC控制系统,实现了平面三维精密定位平台姿态的实时检测和快速精确定位.     

高功率激光系统中大型光机组件的装配精度研究

大型高功率固体激光装置神光III中的48路强激光束组由许多大型精密光学系统组成,按照装置的研制要求实现这些光机系统的高精度装配是一项巨大的技术挑战。以具有亚微米级误差控制要求的大型反射镜组件为对象,提出了理论建模分析、数值计算仿真、工程现场试验研究三个层次相融合的反射镜组件装校精度分析研究方法。针对光机系统的装校精度建立几何误差传递和面形畸变形成的理论分析模型;并借助三维几何误差计算和结构有限元分析的专业化工具,分析预测了反射镜组件装配过程中的空间位姿误差以及夹持预紧作用下的镜面畸变作用;在工程环境下进行了反射镜组件的实体装配及其检测试验工作,检验了理论分析方法在实际工程中的适用性。这一方法对激光聚变装置中光机组件的精密装校研究有着普遍指导意义。     

大口径光学元件面形检测中重叠激光光斑的分离

在大口径光学元件面形检测系统中,激光光斑的检测及后续处理是基础,直接影响面形检测的精度;针对光学元件面形检测中激光光斑重叠的问题,提出了一种激光光斑重叠分离算法;该算法首先用一种减背景与乘法滤波相结合的方法对光斑图像进行预处理,再用两次阈值法分割图像以获取光斑目标,最后采用距离变换、重叠判别及估算圆心相结合来分离重叠的光斑;实验中,对3种重叠类型不同的光斑进行分离,结果表明,算法能有效地分离重叠的激光光斑;目前,该算法通过长时间的实验验证与改进,已成功运用于实际项目中.