微形貌观测镜变焦系统的设计

提出的微型变倍微形貌观测镜光学系统是以微型内窥观测系统作为整个系统的前固定组、以变倍组和补偿组构成双组元全动型变倍系统,以CCD作为固定像平面的观测系统。利用高斯光学计算公式建立了系统的数学模型,计算了变焦透镜组的运动曲线。选定了该系统初始结构,进行了像差优化计算,给出了像差曲线和最终的设计数据,符合像差要求。该系统具有3种应用形式,整个系统是连续变倍内窥式微形貌观测镜,其前固定组是内窥式微形貌观测镜,其变倍系统是连续变倍微形貌观测镜。变焦范围6×～16×,分辨最小细节可达2.5μm左右。     

YAG激光打标机变焦f-theta镜扫描系统

为Nd∶YAG激光打标机设计了变焦距f-theta镜扫描系统,以使它适用于不同的打标面积而不必更换镜头,系统由四片透镜组成,材料分别为BK7、SF18和SF11,系统总长度为122.96mm,工作波长1064nm。利用f-heta镜的负畸变效应和机械变焦原理,将四片镜设计组合成两个可变档系统,系统的有效焦距分别为f-theta镜的两个常用焦距：350mm和400mm,相应的扫描范围分别为220mm×220mm,250mm×250mm,扫描角都为±18°。系统像面在0视场、0.7视场和全视场的光斑都落在相应的爱里斑以内,系统的MTF曲线接近相应的衍射极限曲线,最大波像差小于四分之一波长,系统的最大场曲和最大f-theta相对畸变都很好地满足了国内激光打标机的精度要求。     

新型离轴反射式变焦光学系统设计

介绍了一种基于初级像差理论和矢量像差理论的机械补偿式新型离轴三反变焦系统的设计。提出了反射变焦系统初始结构的确定方法,对初级像差方程进行了约束优化,得到了满足要求的部分共轴初始结构参数。指出了利用矢量像差理论进行离轴反射变焦系统设计的必要性,提出了弥补共轴系统不足的离轴反射变焦光学系统的设计方法,分析了相应的去除遮拦、矫正像差的设计理论,并结合具体的设计指标,采用CODEV光学设计软件,设计出符合系统指标要求的离轴三反变焦光学系统,并对其进行了像质评价。结果表明,成像质量良好,满足总技术指标的要求。     

一种连续变焦凸轮优化设计及试验验证

具备连续变焦功能是目前先进红外热像仪的重要特征之一,而变焦凸轮是驱动连续变焦光学系统中各镜组运动的关键部件。为了设计出良好性能的变焦凸轮结构,本文首先应用动态光学理论推导出变焦光学系统的像移补偿组公式得到像移补偿组的轨迹曲线,然后利用序列二次规划法（sequential quadratic programming, SQP）优化算法来减小动态光学曲线的压力角,结合光机设计理论运用Creo进行凸轮曲线生成及凸轮槽切除从而获得变焦凸轮结构。再基于有限元分析理论对凸轮结构进行分析,最终通过变焦系统运动及成像结果确认本文方法可行。     

强激光系统中硅镜变形数值分析

本文运用数值传热学中全隐差分格式交替方向块迭代法,对周边绝热强激光照射非稳态条件下硅镜的温度及挠变形进行了数值模拟,给出了形变随激光功率、光斑直径、镜片直径、镜片厚度以及照射时间等参数的变化规律,并对镜片局部最高温度的变化作了探讨和分析.     

连续变焦红外热像仪结构设计及装调工艺研究

本文研究了连续变焦红外热像仪的结构设计和装调工艺。在设计阶段进行了振动、冲击仿真分析。提出了连续变焦组件的光机装调工艺方法。搭建了小视场与安装基准偏轴度的测量方法。完成了该红外热像仪的光轴一致性检测和光轴稳定性验证试验。检测和试验验证结果表明各项关键机械性能指标优良,证明该红外热像仪的整机系统结构设计满足工程化应用需求。     

波前编码对同轴反射系统失调像散钝化研究

矢量像差理论表明,一个已经校正过初级像差的光学系统,在微小失调量状态下仍会出现特定的像差表现,而工作在恶劣环境下的机载、星载光学系统这种情况尤为明显。波前编码技术已被证实对一阶、三阶像差有一定的钝化作用,基于波前编码原理,从矢量像差的角度研究了三次相位板对光学系统失调产生像散的钝化作用,并以卡式折反系统为例做了仿真验证。研究显示,波前编码计算成像系统对于元件倾斜引起的失调像散不敏感,系统轻微失调时仍能保持良好的成像效果,这对于降低光学系统的装调难度以及增强机载、星载光学系统的环境适应性具有一定的意义。     

新颖变焦双视场长波红外光学系统设计

介绍了一种新颖变焦双视场长波红外光学系统设计实例,适用于制冷型320×256凝视焦平面探测器.通过变倍组在一次像面前后移动实现变焦,同时实现近处景物调焦和温度补偿.该系统仅由5片透镜组成,可实现焦距为183 mm/61 mm两档变焦,工作波段为7.7.7～9.3 μm,F/数为3,满足100%冷光阑效率.具有变焦新颖、结构紧凑、像质高、透过率高、成本低等优点.     

双贴合无光焦度校正板在主反射镜前的两镜系统的像差特性

在光学系统中特别是反射系统中经常通过加无光焦度校正板来减少或消除其他元件所产生的像差。讨论了双贴合无光焦度校正板放在主镜前的双反射球面系统，根据像差理论分析了消像差的条件，研究了系统中各种参数的变化对系统高级残余像差的影响。结果表明主镜的相对孔径越大，系统的残余像差增加；正透镜在前的校正板结构优于负透镜在前的结构；选择合适的校正板单透镜的光焦度，可使系统的高级残余像差最小。     

焦线可控的光楔列阵均匀线聚焦系统

研制了一种可连续改变焦线宽纵比的光楔列阵均匀线聚焦系统。线长变化后，焦线宽度、光强分布均匀性、靶面位置仍然不变。实验研究与理论分析结果一致。     

基于声波驱动的高速变焦液体透镜振动特性分析

高速变焦液体透镜在快速移动物体的目标捕捉方面具有重要的应用.高频声波激励方法在理论上能够实现毛细腔边沿(靠表面张力)约束液滴的高速往复运动,但是相关工艺试验研究是目前该技术成熟应用的关键.文章在对毛细腔贯通液滴共振理论分析的基础上,基于3D打印技术开发了一种采用双源声波激励毛细腔贯通液滴进行振动的实验装置.在分析能量损失的基础上,采用激光多普勒测振仪分析了相关工艺参数对毛细腔贯通液滴振动频率和振幅的影响,总结了相关规律,为实现高速变焦液体透镜技术的应用奠定了基础.     

变反射率镜激光谐振腔输出光束特性分析

推导了变反射率镜激光谐振腔输出光束的传输特性，求得了其光斑大小Ｗ（ｚ），并对结果进行了分析。     

三次反射激光聚焦系统的设计与实现

基于激光推进推力矢量控制,提出、设计并加工了一种三次反射激光聚焦系统。指出了一次反射尖锥面、二次反射环锥面和三次反射高次曲线环面的设计方法,说明了聚焦系统的加工工艺和安装调试过程,并进行了聚焦特性的测量实验。结果表明,脉冲CO2激光功率密度经三次反射激光聚焦系统达到空气击穿阈值,实验中观察到等离子体发光现象。不同设计条件下聚焦形状不同,其聚焦相对位置在一定范围内可调节。     

基于声波控制激光焦点的打孔系统

激光焦点的位置控制是激光打孔中需要解决的技术问题之一,在现有的几种激光焦点控制方法中,其技术核心均为如何通过传感器进行有效的信号测量.对于不同材料的激光打孔技术,研制一种适合材料的焦点位置监测系统就显得尤为重要.通过对不同方法的比较和试验,阐述了一种基于声波传感器的激光打孔焦点控制系统,系统通过加工过程中产生的声波作为控制信号,实时对激光焦点位置进行在线的监测和控制,通过对金刚石进行激光打孔试验,并对比传统控制方法,得到了满意的结果.     

小机芯离焦检测系统特性的新型测量方法

利用聚焦预搜索原理,测量出小机芯离焦检测系统特性的关键参数：离焦偏置、离焦灵敏度和线性区范围。首先将周期电压输入小机芯的聚焦力矩器使小机芯进行聚焦预搜索,同时得到聚焦误差曲线;然后根据聚焦误差曲线计算出小机芯离焦检测系统的特性,利用聚焦误差曲线S状脉冲的出现时刻计算出离焦偏置,利用S状脉冲的斜率和峰峰值得到离焦灵敏度和线性区范围;最后给出测量实例。该方法采用电信号测量小机芯的离焦检测系统特性,无需进一步的聚焦闭环控制以及互维精密工作台,具有设备简单、易于实现等特点。     

结合视觉感知的调焦窗口构建

为使靶场光测设备在进行基于图像的自动调焦过程中建立适当的调焦窗口以降低计算量并克服背景干扰,提出了结合视觉感知机制的调焦窗口构建方法。对图像进行金字塔分层获得多层子图;采用Gabor滤波器和基于高斯差分(DoG)的模型模拟人类大脑视皮层细胞功能,对子图层进行信息提取和特征融合,获得基于视觉感知的特征图;对该特征图进行阈值去噪,以减少干扰,并以边界扩展法建立适合于后续处理的矩形调焦窗口。实验结果证明,对于各种调焦状态下的图像,尤其是深度离焦状态,都能快速、准确地针对目标构建适当的调焦窗口,处理720pixel×576pixel的目标图像耗时小于130ms。该方法能够满足靶场的实际要求,为整个调焦过程实时建立稳定、准确的调焦窗口,具有广泛的工程应用价值。     

带角变反镜的组合放大器在神光Ⅱ装置上的实验研究

为了实现神光Ⅱ装置的功率平衡 ,研究了在组合主放大器中插入角变反镜的新方案。报道了新方案在神光Ⅱ装置上获得的工程研究结果 ,包括方案设计要点、在线性能测量与考核以及能量平衡总体实验结果     

一种变频调速恒压供水系统设计方案

文中结合某供水系统工程案例,介绍了一套基于PLC的变频调速恒压自动控制供水系统的设计方案。系统由可编程控制器、变频器、水泵电机组、压力传感器等构成。系统采用工控机和PLC的控制方式,完成了系统数据采集和通信、水泵机组的变频控制、画面显示、系统监控管理等功能模块的设计,实现了变频调速恒压供水自动控制。     

用正交光楔列阵获得连续可调的均匀方形光斑

提出用两组相互正交的光楔列阵系统获得方形光斑，其特点是光斑尺寸在一定范围内连续可调，形状不受入射光截面形状影响，光斑强度空间分布均匀性好，且受入射光强度分布的影响很小。对该系统作了详细的理论分析和数值计算。