差分补偿光线漂移的准直方法

在长距离直线度、同轴度测量时,光线漂移是影响激光准直精度的最主要因素.本文提出了一种差分补偿光线漂移的方法.分光器用作位置敏感器件,利用两个四象限探测器分别探测分光器的第一次反射光和通过猫眼逆向反射再经过分光器的第二次反射光,最后利用差分方式消除光束漂移对光线基准的影响.实验结果表明:在8～18 m的距离范围内,漂移误...     

平行度误差激光准直法测量技术研究

为了实现平行度误差的精确测量, 提出了基于位置敏感探测器(PSD)激光准直法的平行度误差测量方法, 并设计了实验测量系统。该系统利用倒置望远镜结构二次透镜变换的方法, 对准直激光束的发散角和光斑大小进行平衡, 通过光学五棱镜转折光路, 由PSD将测量位移经信号调理电路和数据采集及处理系统, 实时得到测点相对于基准的位置, 再以最小包容区域法快速评定出被测要素和基准要素两者之间的平行度误差。结果表明, 系统相对不确定度为0.077%, 具有较高的测量精度。该研究为平行度误差的精密测量技术提供了有效测量方法, 具有一定的现实指导意义。     

激光光束特定方向准直方法与技术

基于光束漂移量反馈通过PZT驱动的微角度控制,实时动态检测和控制激光光束特定方向的平漂量和角漂量,以达到出射光束特定方向的高稳定性。准直系统中对光束平漂量和角漂量进行了分离检测,并各自构成了平漂量和角漂量反馈控制执行系统,减小了平漂量和角漂量反馈控制中的相互耦合,提高了准直精度及准直效率。实验表明,该方法特定方向准直精度可达5×10-8rad。     

高精度激光寻北仪误差补偿技术研究

基于激光陀螺的寻北仪,具有寻北精度高及稳定性好等优点,在军事和民用领域都得到了一定的应用。为了实现激光寻北仪的高精度指标,传感器参数标定的准确性至关重要,但由于转台精度的限制,影响传感器参数的标定,造成激光寻北仪寻北精度的下降。该文对基于转台的标定进行了研究,采用系统级标定方法,通过建立标定参数误差补偿模型,利用卡尔曼滤波收敛参数,得到更准确的标定参数。最后,对激光寻北仪进行了系统级的标定,通过静态寻北实验表明了标定误差补偿法的有效性,保证了高精度激光寻北仪的寻北精度。     

提高激光准直精度的途径

在激光准直高精度直线度测量中，激光漂移是影响其测量精度的主要因素。激光光线漂移分为光漂、光线弯曲和随机抖动三种类型，针对不同的产生漂移的原因，需采取适当的补偿方法来解决激光漂移问题，提高激光准直测量精度。本文对不同类型提高激光准直精度的方法进行了归纳，并分析了各方法的优缺点。     

无缝钢管激光视觉准直技术

应用多个激光线结构光传感器对无缝钢管进行光切,求出各个光切面中心点的空间三维坐标,由此确定钢管轴线的直线度。本文提出了无缝钢管直线度激光视觉测量方法,推导了数学模型,进行了实验研究,给出了实验结果。     

圆柱透镜对半导体激光光束准直性能的改进

根据光线传输的基本原理，通过计算和推导，用解析式表达并讨论了半导体激光器快轴方向发散光束通过圆柱透镜后的准直特性、光强分布和光能转换效率与圆柱透镜的半径、介质折射率、介质损耗、安装距离等可调参数以及界面反射的关系。说明了安装位置直接影响到准直效果；透镜半径、折射率和介质损耗不仅影响到准直后光斑的大小、光强分布和光能转换效率，而且影响到偏振状态的重新分布，因此，要获得最佳准直效果必须略微离焦安装；还需根据具体使用要求综合考虑各参数对光斑大小、光强分布和光能转换效率的影响，以采用适当的参数，并考虑是否进行增透处理。为正确认识和使用微圆柱透镜改善半导体激光快轴方向光束的发散，提高光束质量提供了理论依据。     

激光聚变装置光束自动准直系统的研究进展

光束自动准直系统应用于惯性约束聚变的高功率激光装置,研究了光束自动准直的原理和关键技术,介绍了国外光束自动准直系统的发展状况,展望了高功率激光装置自动准直系统的未来发展趋势。     

高精度激光准直系统的研制与分析

阐述高精度激光准直系统的总体构成及特点,着重分析高斯激光束经过薄透镜的变换规律、最佳准直区域以及激光准直光学系统的设计思路.给出系统光电接收转换元件的主要技术参数、直线度误差测评软件的设计方法和用于高精度激光准直系统实现直线度误差的静态、动态测量方法和直线度误差的主要评定方法.利用开发的测评软件,对系统进行了实验测试,给出了实验结果,并对该系统的应用作了展望.     

星载激光测距仪扩束系统的高精度装调

星载激光测距仪扩束系统为无焦系统,对光学装调有着苛刻的要求,装调精度是决定激光测距仪工作能力的关键因素。利用计算机辅助装调技术,确定光学系统对光学元件的敏感度和补偿调整参量。针对镜间距影响该系统性能参数的特点,提出采用高精度三坐标测量技术和双光路定心技术对扩束系统装调。最后,采用 1 064 nm干涉仪对光学系统像质进行测试,使用套孔法对束散角进行测量。测试结果表明:该星载激光测距仪扩束系统RMS优于0.225,束散角为0.41 mrad,满足设计要求。     

一台高准确度的激光波长计

染料激光器及高分辨激光光谱研究需要波长的绝对测量。为此,研制了这台高准确度波长计。 一、基本原理和设计考虑 在图1中,当参考和待测的激光光束同时射入干涉仪,在它们彼此同轴条件下,角锥反射镜沿导轨匀速移动一定距离,分别记录下两激光干涉条纹数,就可以求得待测激光的波长λ_2: λ_2=n_2/n_1·N_1/N_2λ_1 (1) 式中λ_1、λ_2分别为参考和待测激光真空波长;N_1、     

基于滤波的准直光束漂移反馈补偿方法研究

针对光束漂移对超精密激光准直测量影响大且其 难以从实际测量信号中有 效提取的问题,提出一种基于滑动均值滤波的准直光束漂移反馈补偿方法。方法通过滑动均 值滤波器抑制干扰噪声影响,从实际微弱检测信号中有效提取出其中的光束漂移成分及其 变化趋势,并将其作为反馈量;进而利用压电偏转 镜对光束漂移量进行实时反馈补偿,以抑制其对激光准直测量稳定性的影响。实 验结果表明,经本文方法补偿的激光器出射光束在140s内1m准直距 离处,光束漂移量标准 差X方向从2.66×10－8 rad下降 到4.13×10－9 rad,Y方向从1.74×10－ 8 rad下降到3.97×10－9 rad,有效地提高 了激光准直测量光束的方向稳定性。     

Double beam near-infrared spectrometer for compensation of background water absorption and instrumental drift in intensity

A double beam near-infrared spectrometer is developed to compensate the water absorption and instrumental drift in intensity. The spectrometer may be used for both single and double beam measurements,and the two operation modes are compared. The results show that the double beam technique eliminates instrumental drift in the single beam measurement and therefore the stability of the system increases by more than 20%. The compensation of the double beam system on water absorption is verified by the measurement of fat content in milk. The results show that the spectrum data based on double beam mode get better calibration model and lower prediction error than traditional single beam mode.     

VRM腔高光束质量高功率双波长激光器

研制的双波长短脉冲激光器采用大模体积腔+渐变反射率输出镜技术,对二极管泵浦棒状激光介质产生的热透镜及热退偏进行补偿,在500 Hz下实现了谐振腔短脉冲能量140 mJ,脉宽约17.76 ns的1 064 nm激光输出,20 min能量不稳定性RMS值小于0.3%,激光光束质量M21.6。该实验结果与采用MOPA技术路线谐振腔+预放的方式技术指标相当,但采用谐振腔的技术路线结构简单紧凑。采用水热法生长抗灰迹效应的GTR-KTP晶体作为倍频晶体,相位匹配方式选择Ⅱ类相位匹配,倍频后532 nm激光单脉冲最高能量96 mJ,最高倍频效率68.6%,激光光束质量M22.1。通过能量调节设计,实现了线偏振态1 064 nm和532 nm激光功率连续可调共光轴输出。     

激光三角法高精度测量模型

为提高检测准确性,提出激光三角法高精度测量模型,由变阈值亚像素灰度重心提取算法和CCD倾角误差补偿模型两部分组成;光斑中心定位算法对激光检测准确度起关键作用,针对已有激光中心定位算法的缺陷,提出了变阈值亚像素灰度重心提取算法,通过梯度函数和高斯拟合算法设定阈值去除光斑边缘噪声区域对中心定位的影响,并利用多项式插值提高灰度重心法精度;同时为提高实际工业生产环境中的测量准确性,建立CCD倾角误差补偿模型;应用激光三角法高精度测量模型,以STM32F407为硬件核心建立系统,以锥螺纹为被测物进行实验;实验结果表明:该测量模型实现了对锥螺纹信息的准确采集,且精度明显高于传统的灰度重心法,可以将锥螺纹检测的误差控制在10 m内。     

高功率矩形光斑激光非相干空间合束

激光表面热处理技术是进行金属材料表面强化和改性的最有效手段之一。为实现高速、柔性激光表面热处理,按照矩阵平行排列18束光纤输出的972 nm半导体激光束,通过光束准直和空间非相干合束,获得了具有矩形光斑特征的10 kW级合束激光。在理论分析准直激光束的半径、相邻光束间距与合束激光的光斑搭接率之间变化规律、采用Code V光学设计软件建立合束器结构模型及TracePro光学仿真软件模拟合束激光光斑能量分布的基础上,完成了10 kW级18×1矩形光斑激光非相干空间合束器的研制。在200 mm的合束长度内实现了具有单一矩形光斑形貌、最大合束功率10.249 kW、焦斑尺寸31 mm×11 mm、中心波长972.34 nm、谱线宽度2.27 nm的合束激光输出。     

热传递对异面腔四频差动激光陀螺温度漂移补偿的影响

为了减小四频激光陀螺零漂的温度敏感性,对数学补偿模型和安装结构热设计进行了研究。通过高低温实验研究了四频激光陀螺零漂与温度的关系。第一次采用普通铜支架将四频激光陀螺固定在屏蔽盒内,由于两放电支路的温度变化不对称,温度变化率是数学补偿模型的显著项。第二次设计了专用铜支架,使两放电支路的温度对称地变化,因而温度变化率在数学补偿模型中的重要性大大降低。改进支架之后,补偿后的零漂残差从0.018 Hz降低到0.01 Hz,即便采用温度多项式补偿模型也能达到0.012 Hz。这些结果表明:在设计四频激光陀螺系统时,安装结构热设计能够提高数学模型补偿的效果,温度补偿是提高四频激光陀螺的精度的有效方法,在-40~60℃温度范围内补偿后的百秒标准差达到0.013/（（）h）。     

大型构件尺寸微小变化的高精度激光干涉测量

本文研究了大型构件尺寸微小变化的高精度激光干涉测量方法。指出在长干涉光路中 ,空程误差是一个主要误差因素 ,同时分析了空程误差与环境状况的关系。本文研究中设计了一种真空管 ,有效地克服了空程误差的影响 ,在通常的环境条件下 ,对于大型构件的尺寸微小变化的测量 ,获得了高于 3× 10 -8的相对精度。     

二维位移测量中激光漂移实时补偿方法研究

激光漂移是影响二维位移测量精度的主要因素之一。为了消除激光光源漂移对二维位移测量结果的影响,提出了一种双光路激光漂移实时补偿的方法。在二维位移测量系统中,根据测量光路结构工作机理建立了激光光源平漂和角漂对位移测量产生误差的模型,通过参考光路监测激光的漂移量,并利用误差模型将漂移量经过转换后补偿到测量结果中。理论分析表明,本文方法能够实现对平漂和角漂的完全补偿。分析了实际光路布置中的结构参数误差对补偿效果的影响,基于此选择光路的结构参数。实验结果显示,使用双路激光漂移补偿方法后,可以使8h内的X方向和Y方向的漂移量分别减少55.1%和73.3%。