空间激光通信系统中大气湍流的自适应补偿方法

阐述了如何将自适应光学技术应用于空间激光通信系统工程中,以补偿大气湍流效应对激光束传输的影响.自适应光学的核心内容是实时校正光束波前畸变,以提高光学系统的成像质量,在光波质量方面,进一步的目标是要提高到接近衍射极限的水平,主要由波前探测、波前控制和波前校正三部分组成.本文还具体分析了自适应光学系统中时间带宽与空间带宽的匹配问题.空间激光通信系统和自适应光学系统都是非常复杂的系统工程.若将自适应光学技术有效地应用于空间激光通信系统.必然会使空间激光通信技术的发展迈上新的台阶.     

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.     

空间激光通信光学系统对信号光偏振特性影响研究

在相干光通信系统中,信号光与本振光的偏振特性的不一致会改变光信号的偏振态,会影响相干通信系统的效率。信号光经过空间光通信光学系统时,通过部分光学元件时并不是垂直入射,对空间光通信光学系统进行建模,利用仿真软件得到了光束经过系统中元件偏振态分布特性。分析产生偏振改变的原因,并在最后给出了信号光经过该系统后的偏振态改变量与补偿办法。     

经卡式光学天线发射的高斯光束衍射特性的研究

激光通信发射系统一般都是采用卡塞格林式望远镜作为发射天线,由于激光通信采用的光源波形为高斯光束,卡式光学系统的主次镜光学结构为环形结构,以往对均匀波经圆孔光阑后的衍射特性并不适用于激光通信。对基尔霍夫衍射公式进行了简化,利用数值计算的方法,利用仿真软件得到了高斯光束通过卡式光学天线之后的远场衍射分布特性,并与近场菲涅尔衍射分布特性进行分析比对,给出了卡式光学结构的最佳遮拦比为0.2,理论上可以达到1.5倍的近衍射极限发射束散角,在工程计算中有一定的应用价值。     

光学系统设计缺陷的空间光线追迹分析

利用空间光线追迹方法，模拟一激光光束实时变换系统的光学变换特性，对该光学系统的设计缺陷进行分析，提出改进方案     

光学系统设计缺陷的空间光线追迹分析

利用空间光线追迹方法，模拟一激光光速实时变换系统的光学变换特性，对该光学系统的设计缺陷进行分析，提出改进方案。     

大气信道无线激光通信系统设计方法研究

大气信道是制约无线激光通信链路性能提高的一个重要约束条件。为了提升通信系统性能,使其能适应远距离、高速率、低误码率的传输需求,在进行系统级设计时根据大气信道激光传输特性进行总体设计与分析是十分必要的。首先对大气激光传输特性展开研究,在实验的基础上对大气湍流、大气衰减效应进行了分析;然后从大气信道约束的角度出发,分析了大气信道中光端机的光学发射天线、光学接收天线、通信系统、瞄准跟踪等子系统的设计方法以及相应的设计参数和优化方法;最后给出了一套大气信道无线激光通信系统的总体设计实例。     

单管半导体激光器光学系统热特性

激光器光学系统的热效应会影响激光的传输和激光器的使用,为了研究热效应对半导体激光器光学系统的影响,利用ANSYS有限元软件对多单管激光器单元模块进行了热应力分析.模拟分析了光学器件对应输出功率的热特性,并通过Matlab软件利用Zernike多项式进一步拟合分析了输出功率对应系统光学器件的光学特性.结果表明:光学元件在热效应的影响下像差主要为像散,为后续像差补偿方式的设计提供指导.     

基于多芯片封装的半导体激光器热特性

激光器光学系统的热效应会影响激光的传输和激光器的使用,为了研究热效应对半导体激光器光学系统的影响,利用ANSYS有限元软件对多单管激光器单元模块进行了热应力分析.模拟分析了光学器件对应输出功率的热特性,并通过Matlab软件利用Zernike多项式进一步拟合分析了输出功率对应系统光学器件的光学特性.结果表明：光学元件在热效应的影响下像差主要为像散,为后续像差补偿方式的设计提供指导.

     

空间激光通信光端机发展水平与发展趋势

激光通信技术和传统通信技术相比具有极大的优越性和广阔的应用前景,其中光端机是实现空间激光通信的核心系统.论述了近年来发达国家在光端机研发方面所取得的成果,讨论了光端机研发的发展趋势.在未来多型平台之间进行组网激光通信的背景下,对光端机上一对多通信光学天线的各种设计方案进行了梳理,从几个方面评价了各种设计方案的优缺点,并对网络化通信的光学天线关键技术提出了一些新的思考和分析.     

激光模拟步枪打靶系统的研究

本文阐明了激光模拟步枪打靶系统,详细地讨论了激光发射装置的光学问题,从相干传递函数(CTF)的角度确定了激光发射的光学系统的口径,并给出了一个激光发射装置的光学设计结果。     

红外空空导弹气动光学传输效应分析方法

精确制导武器在大气中高速飞行时,受到复杂绕流流场影响,接收的目标图像产生畸变退化,形成气动光学效应,降低成像探测系统的精度。以半球头罩红外空空导弹为研究对象,通过计算流体力学方法得到典型飞行状态下头罩外流场参数分布。针对传统流场网格正规化处理精度损失问题,提出运用广义回归神经网络和Barron算子方法获取空间任意点折射率及其梯度值。考虑平面光线追迹局限性,使用变步长龙格库塔法实现三维空间光线追迹,从光路偏折和波前传输性能分析不同飞行状态下气动光学光路传输效应对红外探测系统的影响。结果表明:该方法能很好地复现目标红外辐射在进入探测器前的近场传播过程。     

光机电

<正>离轴三反光学系统通过鉴定我国在离轴三反光学系统先进制造技术上实现重大突破。由中国科学院长春光学精密机械与物理研究所完成的离轴三反光学系统通过了科技成果鉴定,为我国空间光学遥感器的跨越式发展打下了坚实基     

影响人眼视觉质量的光学因素

人眼作为一种光学器官,存在着一些光学缺陷。从物理学的角度,分析了小瞳孔的衍射效应、眼球光学系统的像差、瞳孔尺寸、照明度和光学散射等对人眼视觉质量的影响,重点分析了由眼球的屈光介质引入的光学像差对人眼视觉质量的影响。对于平常人眼,影响视网膜的成像质量主要受波前像差和衍射的综合作用影响。瞳孔变大时,衍射效应逐渐减弱。人眼的光学像差是影响人类视觉效果的主要因素。就各种不同光学像差性质而言,眼睛成像质量的最大缺陷是球面像差和色像差。     

激光多普勒速度计的发展

激光多普勒测速系统是用一束单色激光照射到流体中的杂质质点上,测出其散射光的多普勒频移,然后换算成流体的速度。比之热线风速计等这项技术的主要优点是能测出流体中很小范围内的局部速度,而又不扰动原来的流动。本文着重评论了这种光学方法的基本原理、光学系统、它的理论模型、和讯号检测系统;分析了系统参数对信号强度、空间分辨率和测量精度的影响;还指出了此光学方法目前的应用和将未的发展方向。     

激光束斜入射光学系统参数计算

本文论述了在设计激光光学系统时,激光光束斜入射到光学系统中光束参数的计算方法,并给出了计算公式。     

基于ADN2841的高速率空间激光通信调制电路的设计

空间激光通信具有传输容量大、保密性好、抗干扰能力强等优点,已经成为通信领域的研究热点,然而采用分立元件实现高速激光调制驱动电路极其困难,因此设计了采用激光器驱动芯片ADN2811实现的空间激光通信调制电路。首先介绍了空间激光通信的高速率调制方法和ADN2841的基本工作原理,分析了ADN2841的主要特点及在空间光通信高速率调制中的典型应用电路。提出针对14脚蝶形封装直调激光器的激光通信发射调制电路设计方案,并根据实验及调试,总结了ADN2841应用时的经验和需要注意的问题。     

折射式红外变焦光学系统内部杂光分析

针对折射式红外变焦光学系统内部的杂散辐射,设计了焦距240-60mm、系统F/#为4、视场11.96°-2.84°、工作波段为3.7-4.8μm的制冷型中波红外变焦光学系统。该系统为二次成像结构,并且有100%的冷光阑效率。利用杂散光分析软件Light Tools,建立光学机械结构模型并判断出关键表面,分析得到探测器像面接受的热辐射,根据信噪比推断出目标的最小辐亮度。采用光路倒置的方式分析光路中各光学表面产生的冷反射大小,分析了光学系统在不同焦距时的冷反射效应,结果表明该光学系统具有较好冷反射抑制效果。     

微型自适应光学系统

北京理工大学完成了“ 863”计划中的“微型自适应光学系统及其应用研究”课题。所研制的系统可有效地实时校正光学系统主镜热变形和重力变形、介质扰动等引起的波前变形,以提高光学系统的成像质量。 　　微型自适应光学系统与通常的自适应光学系统相比,具有体积小、重量轻、成本低、适用面宽、可作为独立组件插入光学系统等优点,可在航空航天光学系统、激光加工、医用光学、测试计量等光学仪器与系统中获得广泛应用。微型自适应光学系统@理光     

激光光斑中心位置计算方法的研究

在某些测量过程中,当激光经过光学系统成像时,因像差影响,而使光斑发生变形,在计算激光光斑中心位置时,计算结果会产生偏差.为解决这个问题,本文通过对经由光学系统射出的激光光斑的图像进行分析,利用Zernike系数与传统的Seidel像差系数建立联系,并基于对彗差的计算,进而校正计算光斑的中心位置,以期达到较高的测量精度.