一种产生多光束阵列的新型分束器

介绍一种产生多光束国的二元光学分束器。使用这种分束器时不需附加其他光学元件，便可直接产生会聚的多光束点阵。     

基于数字微镜阵列的平顶光束空间整形

为了满足激光光斑质量高、扫描快速的目的,采用数字微镜阵列和误差扩散法对单平顶和多平顶的光束整形原理仿真,利用680nm激光建立了实验系统,并进行了光束整形验证。采用光束填充因子、光场调制度、均方根误差3种评价参量对整形结果进行评价,并对采用数字微镜阵列进行光束整形的能量利用率进行了测量和分析。结果表明,单平顶和多平顶整形的光束填充因子由整形前的36.1%分别提高到62.3%和56.7%;光场调制度由73.3%分别降到25.6%和30.3%。利用该光束空间整形方法,可得到高质量的多平顶光束,在快速激光扫描领域有一定的应用价值。     

阵列涡旋光束在不稳定分层海洋中的远距离传输

阵列光束在大功率激光合成、远距离通信、高质量输出等方面发挥着重要作用。本文利用相位屏法模拟海洋湍流,研究了径向阵列涡旋光束与矩形阵列涡旋光束在具有外尺度的不稳定分层海洋中的传输特性,并将其与单涡旋光束的传输特性进行了对比,分析了三种涡旋光束在海洋湍流中的光强与相位分布。结果表明：两种阵列涡旋光束传输一段距离后不再保持初始的阵列分布,子光束之间会相互影响,产生了干涉条纹。在相同的条件下,单涡旋光束的漂移比两种阵列涡旋光束大,束宽比两种阵列涡旋光束小,而且径向阵列涡旋光束的漂移比矩形阵列涡旋光束大,束宽比矩形阵列涡旋光束小。在较远距离处,单涡旋光束的闪烁指数比两种阵列涡旋光束大,而且矩形阵列涡旋光束的闪烁指数比径向阵列涡旋光束大;在较强湍流和远距离处,三种涡旋光束的束宽逐渐减小。     

阵列光束在湍流大气中传输的光强闪烁研究进展

相比单束光,阵列光束由于各光束之间互不相干,可以减小大气湍流引起的接收光强起伏。特别在激光照明和通信等应用场合中,非相干合成光束可以明显提高照明均匀性和减小通信误码率。简要介绍了相干合成阵列光束在湍流大气中传输的光强闪烁研究进展。针对非相干合成阵列光束在减小光强闪烁的优势,回顾了非相干合成阵列光束在激光主动照明、星地激光大气通信方面的实验研究结果;详细总结了子光束为不同类型的非相干合成阵列光束的理论研究方法和结果,包括不同波长光、基模高斯光、部分相干高斯光和艾里光。实际中子光束一般为部分相干光,它们互相之间存在相干性。提出了下一步应深入开展研究的问题为阵列光束大气的光强闪烁。     

加载光学涡旋的多光束圆形Airy光束的产生与传输

通过对具有加载光学涡旋的圆形Airy光束传输性质的研究,理论分析了笛卡尔坐标系下,利用分区域法加载光学涡旋的多光束圆形Airy光束的产生,并通过傅里叶变换与角谱传输定理,理论模拟了该光束的传输特性,讨论了加载不同拓扑荷数光学涡旋对光束传输特性的影响。结果表明:拓扑荷数的大小对聚焦位置影响不大,但随着拓扑荷数的增加,焦平面上光束中心处的空心尺寸变大,并且光束的突然自聚焦强度降低。由于该研究具有同时产生并在多光束上加载不同拓扑荷数光学涡旋的优点,在光操控多微粒领域及激光治疗等领域具有潜在的应用价值。     

大功率半导体激光器阵列光束整形新进展

大功率半导体激光器阵列(LDA)的应用日益广泛,但受其发光机制的限制,光束质量较差.为满足应用要求,必须对LDA光束进行整形处理.介绍了LDA光束整形的基本原理和关键技术,按照光束传播特性的不同,将整形技术分为两大类,即几何光学光束整形和衍射光学光束整形方法进行了阐述.在阐述典型例子的基础上,分析和比较了各种整形方法的优点和不足.     

光束跨波动水空界面传输的表征与验证

在跨水空界面可见光通信（W2A-VLC）中,动态水面波浪会导致光束折射、接收到的光信号强度随机波动。本文重点研究规则波浪和随机波浪对光无线传输的影响,采用实验与理论仿真相结合的方法,研究跨波动水空界面的可见光传输,分析光信号传输的物理响应及其链路性能。先通过实验测试激光二极管（LD）窄光束传输,获得接收端光斑的统计特性,然后将其与蒙特卡罗仿真结果进行对比,结果发现规则波浪和随机波浪引起的光子能量分布的统计规律不同。接着从发光二极管（LED）宽光束传输的角度验证LD的传输特性,即：将LED视为窄光束的集成,进行仿真和真实的W2A-VLC实验验证;仿真结果与实验结果一致,从而从宽光束角度证明了窄光束的统计规律。     

高斯阵列光束自耦合特性的实验研究

根据广义Huygens-Fresnel原理和修正von Karman谱模型,推导出了径向分布高斯阵列光束经非相干合成后在大气湍流中传输时的光强分布解析表达式,并对阵列光束自耦合特性随传输距离和径向分布半径的变化情况进行了数值分析,最后对径向分布半径不同的阵列光束自耦合特性随传输距离的变化进行了测量。实验结果表明:高斯阵列光束在大气湍流中水平传输时,随着传输距离的增加阵列光束会从某一距离处耦合成一束,且合成光束的平均光强呈类高斯分布;相同传输条件下,径向分布半径越小,阵列光束的自耦合特性越好。     

对卡塞格林式多程放大器中环形光束传输的数值模拟

利用光线追迹法以及分步傅里叶-贝塞耳变换法,考虑了光阑对光束的拦截和通光作用以及激光放大过程中的增益饱和效应,对环形腔调Q钕玻璃激光系统振荡器输出的光束经卡塞格林式放大器多程放大后的光场演化过程进行了数值模拟,并进行了实验验证。分析得出现有系统中输入输出镜的阶跃反射率分布是导致输出环形光束质量不好的主要原因,并重点对放大器的腔镜部分进行了优化设计,提出了反超高斯反射率分布的输入镜与超高斯反射率分布的输出镜相组合的腔镜对结构。数值模拟结果表明,该腔镜对的使用可大大改善输出环形光束的质量。     

截断光束在湍流中传输的光束质量

基于广义惠更斯-菲涅耳原理,推导出截断光束在湍流中的束宽解析表达式,并近似求解了湍流距离的表达式。利用光束束宽及湍流距离,研究了湍流对截断光束的光束质量的影响。研究发现截断光束在湍流中的扩展随传输距离的增大而增大。此外,湍流距离zT随截断参数啄和相干参数琢的增大而减小,即啄和琢越大,湍流对光束扩展的影响则越大,光束质量越差。本文对主要结果给出了相应的物理解释。     

基于方向图综合和空域插值的大型阵多波束形成技术

为了克服大型阵阵元级多波束形成的造价,复杂度和子阵级多波束形成的抑制栅瓣困难的问题,提出了一种方向图综合与空域插值相结合的方法,该方法既可以实现在任意方向上形成多个波束,又可以避免使用大量的数字权,简化了波束形成网络,具有较高的工程实用价值。计算推导和仿真结果均表明此方法是有效的。     

阵列多波束雷达的优化设计

针对阵列多波束雷达主要参数的优化设计进行了理论分析,提出了阵列多波束雷达的空域覆盖、接收波束和接收通道的设计原理、误差分析和工程实现,给出了实验系统的实际效能结果及其分析。这对优化雷达系统参数、合理利用雷达资源有一定的工程指导意义。     

基于多波束网络的宽带阵列接收系统

宽带阵列接收系统因其瞬时带宽大、动态范围大、灵敏度高等特点,在电子战系统中有着重要应用。针对以较小的硬件代价解决宽空域、高灵敏度接收多个宽带信号的需求,提出了基于多波束网络实现宽带阵列信号接收的解决方案,该系统主要包括射频前端、多波束网络、宽带变频及宽带数字接收机。详细论述了多波束网络损耗模型及级联噪声系数模型,扩展了包含合成器的阵列接收系统噪声系数结论;并从系统的角度分析灵敏度指标,对同类工程系统的设计具有参考意义。系统测试结果表明,灵敏度优于-94dBm,瞬时动态范围大于40dB,已在某侦察系统中取得成功应用。     

基于SIW的多波束波导缝隙阵列天线设计

基片集成波导(SIW)是一种新型的波导结构,具有低插损、高Q值、易于加工和设计等优点,在雷达、通信和导航等领域有很好的应用价值。本文应用SIW技术设计与仿真了一个Ku波段基于Butler矩阵馈电网络的多波束波导缝隙阵列天线。仿真结果表明该天线通过俯仰维实现同时4波束,提供±45o覆盖,具有良好的方向图和驻波特性。它采用一体化设计方式,大大减轻阵列天线重量和减小尺寸,具有较高的工程实用性。     

提高多波束发射阵合成效率的方法分析

对影响多波束发射阵合成效率的各种因素进行详细分析,通过对相位、幅度、频率和功率四种影响因素的分析,从相位均衡、幅度均衡、频响均衡和功率补偿四个方面出发,提出了提高多波束发射阵合成效率的有效措施。     

有源多波束天线方向图测试方法研究

论述了利用高精度三轴天线测试转台,测试有源多波束天线立体方向图的方法。简述了天线立体方向图的测量程序。给出了用二维坐标表示多波束立体方向图的方法,并简述了利用MATLAB软件对测试数据进行处理获得多波束天线立体方向图的方法,对方向图测试误差进行了分析。最后,给出了某工程有源多波束天线方向图的测试结果。实践证明:该方法是切实可行的。     

星载DBF多波束发射有源阵列天线

 低轨通信卫星大容量、终端小型化要求卫星采用多波束天线技术来实现高增益、宽覆盖.本文针对低轨CDMA通信系统,设计了具有近"等通量"覆盖的平面阵列多波束发射天线,该天线由61微带单元天线阵、61个发射射频通道和数字波束形成网络组成;数字波束成形网络对输入的16个波束信号进行正交化、加权处理输出61路中频信号,由发射射频通道完成上变频和信号放大,最后通过天线阵辐射出去在空间形成期望的16个赋形波束覆盖.文章详细介绍了天线的实现方法和试验结果,通过对16波束发射天线原理样机的测试,结果表明天线各指标都符合设计要求,有效验证了天线系统设计的正确性.     

基于卫星平面阵列多波束天线波束空间的 自适应调零和干扰源定位技术

 本文建立了卫星平面阵列多波束天线的基本模型,并给出了平面阵列多波束天线的阵元空间和波束空间的基本概念.研究了基于卫星平面阵列多波束天线波束空间的自适应调零和干扰源定位技术并给出了仿真结果.理论分析和仿真结果表明:基于平面阵列多波束天线波束空间的自适应调零和干扰源定位技术可以在卫星通信系统中得以应用,可以极大的提高卫星通信系统的抗干扰能力.     

虚像相位阵列的二维成像原理及其应用

虚像相位阵列（VIPA：virtually-imaged phased array）是一种具有大角度色散的光学器件,利用其大角色散的特性,可以用来制作高分辨率滤波器和色散补偿器。将虚像相位阵列和衍射光栅结合实现二维成像是光谱处理领域的重大进步。从二维成像原理出发,详细介绍其在研制高分辨率和高信噪比的光学滤波器、实现复杂的二维光谱处理以及光谱成像等研究领域的最新应用。     

基于遗传算法的任意栅格星载多波束平面阵列方向图综合

讨论了一种基于遗传算法的综合任意平面阵列方向图的方法。算法直接将复数作为遗传算法的编码,省去了一般遗传算法的编码、解码步骤,简化了计算过程,节约了计算时间。采用两种交叉算子,能够较好地克服早熟收敛和收敛对初始群体的依赖。仿真结果表明,该方法能够对任意栅格阵列实现复杂形状方向图的赋形,并且在实现主瓣赋形的同时能够实现良好的旁瓣抑制。