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。     

单轴晶体光学元件的光路追迹计算

本文提出一种方便应用于球面晶体光学元件的光路追迹计算方法。导出了一组较为简单的晶体空间光路计算公式。利用几何光学空间光路追迹方法,用计算机计算了几种晶体光学系统的非常光成像点列图。     

截断参数对高斯光束俘获力的影响

以射线光学模型为基础,研究功率恒定的高斯光束对折射率大于周围介质折射率的球形微粒的俘获力时,通过改变截断参数可以在尽可能高效利用激光光束能量的前提下使更多会聚角较大的光线经过透镜,从而产生更大的光学梯度,进而产生更大的俘获力.     

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     

研究光学镜头猫眼效应的物理光学传输分析方法

提出了研究光学镜头猫眼效应的物理光学传输分析方法。该方法以ZEMAX光学设计软件建立的光学镜头模型为基础,采用动态数据交换技术（dynamic data exchange,DDE）获取镜头结构参数;以Collins衍射积分公式为基础,结合矩阵光学理论以及将硬边光阑窗口函数展开为有限个复高斯函数之和的方法,进一步推导了高斯光束通过具有基本结构参数的光学镜头后并返回的一般解析传输公式。结果表明,利用该方法仿真得出的猫眼效应反射光在反向传输过程中的空间分布与实验所得极为相似,证明了应用该物理光学传输分析法研究猫眼效应的科学性。     

光学谐振腔中光束的完备态与自再现波型

本文用光学传输矩阵理论给出了光学谐振腔中光束的本征态与完备态,分析给出了在菲涅耳数 N_F 足够大时光腔光束的特征与完备描述.讨论了在各种光学谐振腔中的自再现波型。从理论上给出了描述光腔基模特性的统一处理方法。     

光学微扫描显微热成像系统超分辨力图像处理方法研究

为提高已研制光学微扫描显微热成像系统的空间分辨力,基于改进的频域图像配准技术和凸集投影超分辨力算法,提出了显微热成像系统光学微扫描超分辨力图像处理方法。给出了该方法的原理及步骤,采用不同重构方法行了仿真研究,给出了评价参数和结论。利用光学微扫描显微热成像系统采集低分辨力显微热图像序列进行了超分辨力处理实验,实验结果表明本文提出方法的有效性,光学微扫描显微热成像系统的空间分辨力得到提高从而可满足需要高分辨力显微热分析的场合。该方法还可以应用于其它不可控光学微扫描成像系统中,具有广泛的应用前景。     

用FD-BPM模拟不同折射率下光纤的光场分布

利用有限差分光束传播法(FD-BPM)模拟出在不同折射率下的均匀光纤、锥形光纤及光纤对接中的光场分布,着重分析光纤的不同折射率分布对光纤传输能量以及光纤传输中造成能量损耗的影响,为研究不同折射率下光纤的能量传输特性奠定了理论基础.     

反常涡旋光束在梯度折射率介质中的传输特性

利用柯林斯(Collins)积分方法,导出了反常涡旋光束(Anomalous Vortex Beam,AVB)在梯度折射率(Gradient-index,GRIN)介质中的传输公式,分析了AVB光束在GRIN介质中的传输特性,讨论了光束参数和GRIN系数对传输特性的影响.研究表明,AVB光束在GRIN介质中传输时,轴上...     

高马赫航空遥感器光学窗口的光机热分析

为了获得航空光学遥感器高质量成像,分析了高马赫飞行下温度和压力对光学窗口光学性能的影响。首先利用有限元分析软件计算出窗口玻璃在指定温度场或压力场和边界条件作用下的变形量;然后根据得到的窗口玻璃表面节点的位移变化,再以Zernike多项式为接口拟合镜面变形,将计算出的Zernike拟合系数带入光学分析软件ZEMAX中进行分析;最后结合某光学系统对比分析了温度场和压力场作用下的光学系统传递函数图。通过对比结果分析可知,高马赫飞行时,窗口玻璃上产生的温度场对光学系统的传递函数的影响比窗口上的压力场大得多。结果表明,高马赫飞行中,窗口玻璃的设计应更多程度的考虑温度影响。此分析可为高马赫工况下光学窗口的设计提供一定参考。     

平方慢度解析射线追踪层析成像

地震层析成像能提供较高的分辨而成为当今地震勘探领域的一个新热点.以动力学特征为基础的射线追踪代表了地震层析成像的一个方向.解析射线追踪是将介质离散为一系列的单元,并设各单元的速度分布是一定的.本文将介质网格离散化,每单元的平方慢度为线性分布,基于射线扰动理论,由汉密尔顿函数法进行解析射线追踪和傍轴射线追踪.利用平方慢度梯度为常数的分布函数进行解析射线追踪其表达式结构简单而又精确,在程序实现上是很方便的.通过几种二维介质模型进行正演计算,说明其运算速度是很快的.并与最小走时射线追踪法比较,其精确度也是很高的.通过程序的改进这种平方慢度的解析射线追踪将有效地应用于实际.     

微波着陆引导系统多径效应的数字仿真

为分析和评估多路径效应对MLS测角误差影响,提出了一种基于几何光学和射线寻迹理论的MLS多路径角度误差数字仿真新方法. 该方法依据几何光学和几何绕射理论在获得多径信号与直达信号电压比的基础上,通过射线寻迹计算多径直达信号相位差,而后对叠加包络的角度误差方向图分解为波束内和波束外多路径误差进行研究,实现角度误差数字仿真. 利用该方法对某机场典型环境的多路径问题进行了数字仿真,并将仿真结果与经典模型进行了对比,验证了其可行性.     

夏克-哈特曼波前传感器光斑质心探测方法比较与分析

夏克-哈特曼（简称哈特曼）波前传感器被广泛应用于光学测量、激光大气传输、医学等领域。由于哈特曼波前传感器是根据光斑质心的偏移量来重构畸变波前,因此,哈特曼阵列光斑质心的探测精度直接影响了波前重构的精度。本文从哈特曼波前传感器的测量原理着手,对几种阈值法质心探测技术及窗口法质心探测技术进行了比较和分析,得到了质心计算误差均在0.1pixel左右,可在实际不同应用时选择不同的质心探测方法。     

声线跟踪法的改进—变径声粒子跟踪法

对房间声学计算机模拟方法中的经典方法之——声线跟踪法进行了分析。借用声粒子的概念,提出了用跟踪变径声粒子进行房间声学仿真的方法。在拥有较高仿真速度的同时,该方法克服了声线跟踪法中接收器区域大小选择的困难。用Visual Basic 6.0编制了仿真程序并进行了仿真实验。     

复杂多散射环境下EM-TRM成像技术应用研究

将电磁时间反转(EM-TRM)技术与射线追踪(Ray-tracing)方法相结合,建立了复杂多散射环境下隐蔽目标成像模型。通过该模型开展了数字仿真,分析了模型环境的多散射效应,并对单目标和多目标的情况进行EM-TRM成像实验。仿真结果表明,在复杂多散射背景下,EM-TRM技术可对隐蔽目标实现高分辨和高对比度的成像。     

Formation mechanism and modulation of electromagnetically induced transparency-like transmission in side-coupled structures

Based on Fabry model and finite-different time-domain(FDTD) method, the plasmonic structure composed of a metal-insulator-metal(MIM) bus waveguide and a side-coupled resonator was investigated. It is found that the transmission features can be regulated by the cavity width and coupling distance. Electromagnetically induced transparency(EIT)-like transmission can be excited by adding an identical resonator on the pre-existing structure. Combining the foregoing theoretical analysis with coupled mode theory(CMT), the formation process of the EIT-like transmission was detailedly analyzed. EIT-like transmission can also be excited in plasmonic structure with two detuned resonators. By altering the structure parameters, the transparency window can be purposefully modulated. With the merits of compact structure and simplicity in fabrication, the proposed structures may have a broad prospect of applications in highly integrated optical circuits.     

Fast algorithm and numerical simulation for ray-tracing in 3D structure

Beginning with the method of whole path iterative ray-tracing and according to the positive definiteness of the coefficient matrix of the systems of linear equations, a symmetry olock tridiagonal matrix was decomposed into the product of block bidiagonal triangular matrix and its transpose by means of Cholesky decomposition. Then an algorithm for solving systems of block bidiagonal triangular linear equations was given, which is not necessary to treat with the zero elements out of banded systems. A fast algorithm for solving the systems of symmetry block tridiagonal linear equations was deduced, which can quicken the speed of ray-tracing. Finally, the simulation based on this algorithm for ray-tracing in three dimensional media was carried out. Meanwhile, the segmentally-iterative ray-tracing method and banded method for solving the systems of block tridiagonal linear equations were compared in the same model mentioned above. The convergence condition was assumed that the L-2 norm summation for mk, 1 and mk. 2 in the whole ray path was limited in 10-6. And the calculating speeds of these methods were compared. The results show that the calculating speed of this algorithm is faster than that of conventional method and the calculated results are accurate enough. In addition, its precision can be controlled according to the requirement of ray-tracing.     

大视场红外搜索系统的光机结构设计

设计了具有小型化、集成化的兼具大视场和高分辨率的红外搜索系统。首先阐述了系统的工作原理：采用扫描成像方法将9个凝视视场的图像拼接获得大视场高分辨图像;光学系统结构由偏移视场棱镜组、扫描镜和成像镜头三部分组成,光学设计的单个凝视视场范围为6.87°×5.50°,通过上述扫描方式拼接后获得6.87°×45.10°的大视场,对系统的成像质量进行了分析与评价,在20lp/mm时系统MTF接近衍射极限;重点介绍了扫描镜机构中传动装置以及图像采集时序设计,完成加工装调后系统重量52kg,扫描装置运转平稳,光机设计结果均达到设计要求。     

AUTOCAD绘图软件包与声线跟踪程序的链接

本文提出一种将在国际上广泛应用的AUTOCAD辅助设计与绘图软件包及声线跟踪分析音质的程序加以链接的方法。为此,研制出两个应用程序EXTATTDX及EXTUERTE用来从AUTOCAD建立的设计文件中取出声线跟踪程序所需的信息。本文给出EXTATTDX程序框图并给出一些应用实例。这一链接的成功,不仅加速厅堂音质分析的过程,而且使我们有可能在设计方案阶段及时进行声学评价。     

窗传热损失的计算方法

由窗洞口引起的传热损失不仅同窗构造有关,还同与其相连续的构造及连接方式有关,应用自编的二维计算软件,计算不同构造形式的窗洞口的传热损失,并引进线传热系数的概念对计算进行简化,同时给出不同结构墙体及不同窗户类型情况下整窗传热系数,以供设计者参考。