对光纤阵列激光告警器定向算法的改进

为了在不增加光学接收窗口数目的情况下提高光纤阵列激光告警器的定向精度,采用了一种新的告警定向算法,该算法将光纤延迟波形图从二维扩展到三维,并基于幅值强度矩阵进行角度解算,同时加入了虚警抑制。实际测试中对定向算法改进前后的告警角度分辨率进行对比,其绝对误差由5°改善到了2°。结果表明,该改进算法可以显著地提高告警器的定向精度。     

光学窗口和激光腔片的低熔点玻璃封接技术

一、引言 气体激光器一般都要求将光学窗口或激光腔片与激光管口气密地封接在一起。随着气体激光的发展,光学窗口或激光腔片材料的品种越来越多,封接气密性的要求也越来越高,出现了不少新的封接技术和工艺。 概括起来,理想的窗口或腔片的封接技术和工艺要满足一定的要求。 比较常用的传统封接方法是光胶和采用环氧树脂之类有机粘结剂的胶封。前者是比较理想的封接方法,但加工工艺复杂,精度要求高;后者的工艺过程虽然简单,但也存在一     

基于"猫眼"效应的激光回波功率理论分析

激光主动侦察技术是利用光电系统的光学窗口对入射激光具有很强的反射回波的"猫眼"效应来实现对复杂漫反射背景中的光学窗口侦察、定位.对基于"猫眼"效应的激光回波功率从理论上给出了详细的公式推导,并进行了应用分析和定量计算.这对激光主动侦察中的激光器功率、作用距离等参数选择有着重要的意义.     

设计激光波长测量实验,有效激发学生学习兴趣

本文探讨了一种测量激光波长的实验设计方法,利用CD光盘片作为反射光栅来测定激光波长。这种方法操作简单实用,而且利用精度为1mm的普通刻度尺可以对激光波长的测量达到10nm量级,具有相对较高的测量精度。该实验设计方法新颖,取材简单,可以有效激发学生的学习兴趣。     

基于多变环境条件下的光学窗口设计

主要阐述了在多变环境条件下,热和压力对零光焦度光学元件-窗口设计的影响,提出了热梯度引起光学窗口热畸变和光程差变化的计算方法,利用热和压力对光学窗口进行强度分析,然后计算出安全的最小窗口厚度,并给出了光学窗口的安装方法.     

激光数字波面干涉仪的光学面形绝对检测

当光学干涉技术应用于光学表面测量时,利用外差干涉、锁相及条纹扫描干涉,已可以获得相当高的测量精度。例如我们于1985年研制成的激光数字波面干涉仪就是其中一种,这种实时数字干涉仪采用同步相位调制技术,通过对多幅干涉图的采样平均,可将本机内外的随机扰动降至最小,从而使测量的重复精度     

激光多普勒测速:用光纤探头测量涡轮机叶端间隙

激光多普勒测速(LDV)是一种利用多普勒效应测量流体或气体流动方向和速度的最简单方法.该技术利用流体中的两束交叉激光束,通过分析由运动着的微粒产生的反射光的频率特性,将频率与流体的流速相比较,便可由多普勒效应获得测量结果.德国Dresden理工大学的科研人员利用含光纤端部探头和衍射光学元件的激光多普勒测速装置在世界上首次成功开发出一种基于激光多普勒方法的现场测量涡轮机单个叶片端头间隙的技术,这种方法的测量精度比现有的电容法的测量精度至少高2倍多.     

在布儒斯特入射下的声光偏转器

在声光偏转器中,我们可以通过扩展光束来提高可分辨的光点数N,通常是靠适当选择光源和偏转器之间的光学透镜位置来实现.然而,在大功率激光源的情况下,我们希望减少光学元件数目.解决扩展线宽偏振光束的另一种方法是沿光学表面斜入射.在通常情况下,这种声光互作用要求入射面的光是线偏振光,并且满足布儒斯特条件.这样我们即可在没有抗反射涂层的情况下得到百分之百的透射系数.这种方法主要用在内腔式激光调制器中.对于该调制器而言,偏转并非是主要目的.本文将证明,尽管存在一些限制,但在声光偏转器出射面上利用布儒斯特条件还是很有用的,下面我们将进行一些分析.     

用激光器研究大气对精密光学测距的影响

美帝陆军将利用一种激光仪器来研究地球大气对光学精密测距的影响。设计这种“激光超精密测距仪”样机,是为了测量40哩远处反射目标距离的毫米级改变。测量两点间距离的一种最精确的方法,是测祖光束往返这段路程所需的时间。虽然这种方法是间接的,但却可能获得将近10-6的精度。目前的精度限制起因于待测线上大气压力和温度的微小差别,以及由此而引起的、数量尚未确定的光速改变。利用这种具有激光特色,因而能提供高度平行性、高度方向性光束的新仪器,他们将研究减小这些大气误差的方法。     

用激光进行光学准直

美帝珀肯·埃耳默公司首次为光学加工应用特别设计了一种新型激光准直装置。公司讲,用这种低功率激光准直进行测量的精度比用通常的光学加工高5倍。除提高精确度外,这种激光准直装置还可由少数的不熟练的人员操作。     

顾及点密度与未知角分辨率的地面点云分类

为了解决地面激光点云角分辨未知和点密度变化的问题, 提出了一种顾及密度变化与未知角分辨率的地面激光点云分类方法。采用随机邻域分析的角分辨率估算法改进传统点密度计算方法, 结合角分辨率提出顾及密度变化的格网特征提取方法, 并将本文中所提出的方法在3组数据上进行了实验验证。结果表明, 该角分辨率估算方法的估算误差小于0.002°, 能够准确地估算点云角分辨率; 与传统点密度特征相比, 本文中提出的相对投影密度可以提高点云分类的整体精度, 以及在车、杆状物等地物类别上的分类效果。该方法能准确估算点云角分辨率, 以较高精度实现点云分类, 可为大规模地面激光点云的密度自适应处理提供参考。     

激光星间链路中振动补偿技术研究

提出了一种在激光星间链路过程中的卫星平台振动补偿方案。采用CCD探测器代替角度传感检测振动,简化了卫星光通信跟瞄系统。在激光星间链咯中,卫星平台角振动对光束的跟瞄有较大的影响,采用前馈补偿方式实现较好的抑制。在实验室中建立了卫星平台振动模拟装置和前馈振动补偿系统,针对卫星平台的实际振动情况进行了模拟实验。结果表明,对于100Hz卫星平台角振动,当CCD采样频率大于1kHz时,补偿后的瞄准误差与补偿前相比下降了71％。     

Bragg grating-based laser sensors systems with interferometricinterrogation and wavelength division multiplexing

We describe the use of fiber Bragg grating based lasers as sensors. An interferometric detection technique is presented for interrogating laser wavelength shifts due to measurand induced laser cavity strain with high resolution from both single-mode and multimode lasers. The principle of integrating multiple sensors to form an array is demonstrated using a wavelength division multiplexing approach     

直线导轨四自由度同时测量方法的研究

提出了一种基于半导体激光单模光纤组件同时测量直线导轨四自由度误差的新方法。以单一准直的激光束作为测量基准,用角锥棱镜和分光器分别作为直线度误差、角度误差测量的敏感器件,实现了水平和竖直方向直线度及俯仰角、偏摆角四个自由度误差的同时测量。分析了系统的测量原理,进行了稳定性、重复性以及与美国API 5D测量系统比对实验,理论分析和实验结果表明,系统测量直线度的分辨率小于0.1μm,角度的分辨率小于0.5″,在测量距离为2 m的条件下,直线度、角度测量精度分别为±1.0μm/m,±0.5″。测量方法具有结构简单、移动部分不带电缆和现场测量方便等优点。     

基于旋转折变型长周期光纤光栅对的高分辨率扭曲传感器

报道了一种基于光纤环形激光器和旋转折变型长周期光纤光栅(R-LPFG)对的高分辨率扭曲传感器。激光器的环形腔中包含由一对相同R-LPFG)形成的Mach-Zehnder干涉仪(MZI)。R-LPFG是利用CO2激光器在扭曲单模光纤(SMF)上写入的,通过激光器输出波长的漂移量及漂移方向可以实现对施加在MZI上的扭曲量和扭曲方向的同时测量。由于激光器的输出具有线宽窄和对比度高的优点,因此本文的扭曲传感器比普通的无源扭曲传感器测量更加精确。该扭曲传感器在±100rad/m范围内的灵敏度为0.084nm/(rad/m);当光谱仪(OSA)的分辨率为10pm时,传感器的扭曲分辨率可达0.12rad/m。     

Development of a totally active magnetically suspended gyro

A magnetically suspended gyro (MSG) is developed and its performances is estimated. In the MSG, a disk-type rotor is connected to a synchronous motor through a fluid bearing and the motor is fixed to the frame of the floator. The floator is suspended by magnetic force without any mechanical contact so that highly accurate measurement is possible. In accordance with this concept, a three-degrees-of-freedom (DOF) active MSG was developed. However, because of poor damping in the passive suspension and the low resolution of the displacement sensors, the measurement accuracy was relatively low. To solve these problems, a six-DOF (totally) active MSG is designed and fabricated. The frame of this gyro is an octagonal. The motion of the frame is controlled by eight electromagnets. The performance of the gyro is evaluated through measurement of the double-axis angular velocity. The advantages of totally active suspension are investigated. Sufficient damping rapidly reduces the influence of disturbances. Then, the influence of sensor noise is examined. The results of this examination show that the accuracy of the angular velocity measurement is improved by using highly sensitive displacement sensors. Next, the dynamic range is measured. This experiment shows that the MSG can provide precise angular velocity measurement in a low-frequency region.     

由透过率差解算单次激光脉冲入射角的实验研究

为了解决非成像型激光告警器大视场与高角分辨率的矛盾,提出了一种基于干涉滤光片组合的透过率差测量激光入射角的新方法,以一种优选的干涉截止滤光片组合为核心,建立了初步的实验装置,实验测量了某型激光测距机单次激光脉冲的入射角,证实了该方法的可行性.结果表明:入射角20°～55°范围内,该装置透过率差的测量精度优于8%,对单次激光脉冲的入射角解算精度优于5°,在0°附近,入射角解算精度不足10°,接近60°时,也有所下降;0°～60°范围内,入射角解算精度总体上具有"中间高,边缘低"的特点.     

New technique to accurately interpolate the complex reflection spectrum of fiber Bragg gratings

We demonstrate theoretically a new method to accurately interpolate the complex reflection spectrum of fiber Bragg gratings with a finite length at any desired frequency resolution. The required sampling resolution is significantly smaller than can be expected by directly using the sampling theorem for obtaining a low-error characterization of the reflection spectrum. A further decrease in the required sampling resolution by a factor of two is obtained by sampling both the complex reflection and the complex transmission functions. The new reconstruction technique may enable to significantly reduce the time needed to characterize fiber Bragg gratings and to interrogate fiber Bragg sensors.     

Target Detection and Localization Using MIMO Radars and Sonars

In this paper, we propose a new space-time coding configuration for target detection and localization by radar or sonar systems. In common active array systems, the transmitted signal is usually coherent between the different elements of the array. This configuration does not allow array processing in the transmit mode. However, space-time coding of the transmitted signals allows to digitally steer the beam pattern in the transmit in addition to the received signal. The ability to steer the transmitted beam pattern, helps to avoid beam shape loss. We show that the configuration with spatially orthogonal signal transmission is equivalent to additional virtual sensors which extend the array aperture with virtual spatial tapering. These virtual sensors can be used to form narrower beams with lower sidelobes and, therefore, provide higher performance in target detection, angular estimation accuracy, and angular resolution. The generalized likelihood ratio test for target detection and the maximum likelihood and CramÉr–Rao bound for target direction estimation are derived for an arbitrary signal coherence matrix. It is shown that the optimal performance is achieved for orthogonal transmitted signals. Target detection and localization performances are evaluated and studied theoretically and via simulations.     

基于FPGA的测角脉冲细分电路的设计

对传统的数字化转角测量方法进行了简要介绍,提出了一种能够提高测角分辨率的脉冲细分技术,并结合激光陀螺输出信号对该方法进行了误差分析。接着利用FPGA对此项技术进行了硬件实现,具体描述了电路各部分的工作原理及程序设计,并使用QuartusⅡ软件对电路进行了仿真。最后,对某型激光陀螺输出信号进行周期采样,对电路进行了实验验证。结果表明该技术能够有效提高转角测量分辨率,电路工作稳定,取得了预期的效果。