群相可控光学延迟线色散特性分析

分析了光学相干层析(OCT)成像系统的色散特性。分析表明,系统色散与振镜离焦量成正比关系,且在一倍焦距以内为负色散,在一倍焦距以外为正色散。设计了纵向分辨率为8 μm的OCT系统,测得振镜位于傅里叶透镜焦点外0.5 mm处时,系统产生的色散值约为77 fs²,实验结果与理论相符合。     

基于磁杆直线电机的光学延迟线研究

在太赫兹时域波谱系统中,通过光学延迟线的时间延迟实现对太赫兹时域信号的采集,而传统的光学延迟线存在扫描速度慢、光学延迟分辨率低等问题。为此,提出了一种采用磁杆直线电机作为驱动和传动一体装置,并加入光栅测量系统的光学延迟线改进方案。测试结果表明,该方案可实现长距离内高速、精准往复运动,同时提供高达512 ps的延时范围和0.033 fs(位置定位精度0.01μm)的光学延迟分辨率,显著提高了太赫兹时域波形振幅的稳定性。     

基于渐开线原理的快速光学延迟线装置

为了提高光学延迟线装置的性能,基于渐开线原理设计了快速光学延迟线(FODL)装置。分析了渐开线的基本原理并建立了数学模型,推导了光学延迟线装置的延迟距离公式。对光束通过延迟线装置后的光斑畸变进行了理论与实验分析。最后,搭建迈克尔逊干涉系统,对延迟线装置的延迟线性度、延迟平稳性、延迟距离和扫描频率进行了实验验证。结果表明:对于快速光学延迟线装置,入射光斑的半径越小,旋转平面反射镜的旋转角度间隔越小,出射光束的光斑畸变越小。该装置的延迟距离为40.036mm,延迟时间为133.453ps,线性度误差为0.419%,平稳性误差为0.806%,扫描频率为20Hz。与常用光学延迟线装置相比,该装置能够提供较大的延迟距离和较高的扫描频率,同时具有线性度好、平稳性好等优点,满足快速光学延迟线的使用要求。     

基于Polaris控制的光学自由曲面快刀伺服技术研究

快刀伺服技术具有加工效率高、加工精度高、表面质量好等优点,被广泛运用于光学自由曲面加工。本文设计了音圈电机驱动的快刀伺服装置,建立了快刀伺服系统数学模型,构建加速度、速度复合前馈控制算法,进行了位置保持、阶跃、正弦跟踪的闭环性能测试,表明快刀伺服系统满足加工要求。基于快刀伺服系统控制器功能协调了刀具轨迹生成中快刀伺服装置运动和机床运动的同步关系,以离线计算加工方式实现快刀伺服技术。完成了典型非回转对称中的斜面加工实验,测得的粗糙度达到44 nm,表明设计研制的快刀伺服系统可以获得纳米量级的表面质量。     

测量光路中调焦音圈电机特性的仿真分析

对测量光路中调焦音圈电机的特性进行了分析,通过对音圈电机特性的仿真,定性分析音圈电机设计参数对电机特性的影响情况。从建立音圈电机的数学模型出发,利用仿真软件Simulink实现音圈电机的建模、特性仿真。得到仿真结果后,通过适当调整电机的设计参数,分析电机特性的变化。仿真结果表明,音圈电机动子质量、磁钢磁密等参数的变化都对电机的响应时间、平稳性、稳态误差有较大的影响。在原设计的基础上,可适当地增加电机动子的质量以及磁钢磁密来减小响应时间和稳态误差。这些分析结果为音圈电机的加工、测量基础光路中调焦功能的实现奠定了基础。     

恒星光干涉仪中倾斜镜系统的研制

本文介绍了倾斜镜在恒星光干涉仪中的作用及倾斜镜系统的组成和工作原理,对倾斜镜系统中的ＡＴ８９Ｃ５１控制单元、高压驱动电源、压电陶瓷微位移装置ＰＺＴ以及倾斜镜的机械结构设计进行了详细的讨论,并给出了倾斜镜闭环实验调试平台。     

光学低通滤波器的结构设计分析

为了设计一个较为理想的光学低通滤波器(OLPF),在分析双折射晶体的光学特性基础上,运用光学传递函数方法对各种结构的OLPF进行分析,给出了各种结构的幅频特性曲线。分析表明,晶片厚度决定滤波器的截止频率,因此采用多片式OLPF的设计可以加强滤波器对高频部分的频谱响应,从而形成较为理想的光学低通滤波器。     

基于磁悬浮技术的带式输送机托辊结构设计

分析了磁悬浮托辊的结构,同时阐述了该结构的工作原理,并针对磁悬浮托辊的永磁轴承相关设计工作做了重点研究。为了验证该设计的实际情况,在磁悬浮托辊工作特性的基础上,进行了关于承载特性的实验,得出所研究的磁悬浮托辊在承载特性方面能够满足工作要求。     

磁悬浮永磁电机的结构设计与分析

介绍了磁悬浮永磁电机的工作原理,并设计了磁悬浮永磁电机的总体结构以及各部分结构,然后依据相关资料设定了磁轴承整体结构的参数,并通过相关理论公式计算得到磁轴承的相关尺寸。利用ANSYS软件对电机磁轴承部分进行计算,通过分析结果中的磁力线分布、磁感应强度和气隙磁场情况,再对结构进行优化设计。     

基于时域结构的光学相干层析系统的调试

基于时域结构的光学相干层析系统由于光线多次通过,按照光路可逆原理调整会很困难.在理论分析和多次实验基础上,现总结出一套快速调试方法,大大缩短光路调试时间.详细分步骤描述了纵向傅里叶快速扫描光学延迟线和横向扫描部分的调试方法,给出快速寻找干涉系统光程匹配点的调试方法.利用构建好的光学相干层析系统进行层析成像实验调试,纵向...     

半导体环形光延时线的非线性传输特性研究

长链的串联谐振腔结构可构成慢光传输的光延时线色散补偿器件,能有效补偿光纤传输的色散,补偿光纤长距离传输造成的脉冲失真。从非线性薛定谔方程的数值解法出发,详细分析了长链微环谐振器的周期性波导结构的各种非线性效应。分析并得到了几个关键系数(二阶色散,三阶色散,非线性系数)对长链微环结构的影响,做出了工作模式分区图以及在不同光学参数下的长链微环谐振结构的传输特性。该分析方法对于半导体环形光延时线的结构设计以及性能优化具有一定的指导作用。     

精密光纤延迟线的设计及实验验证

为了解决光纤延迟线研制中高延迟精度和低插入损耗相互矛盾的问题,提高延迟线制作的工程可行性,提出了由基于光纤组合透镜准直器,角锥棱镜反射镜的光学结构和滚珠丝杠等机械结构组成的延迟线系统模型。介绍了光纤延迟线的构成和基本原理;根据项目研制的具体要求,重点设计了波长在1 550nm的关键器件——光纤准直器和角锥棱镜;然后,进行了光学辅助机械结构的设计和组装;最后,采用光纤激光器完成了光学校准和数据测试。实验结果表明:该延迟线在延迟距离为1~9.6cm时,耦合效率均在80.6%以上,并且时延的重复性很好,精度较高,可以满足雷达、通讯、电子对抗等各种不同电子系统的需求。     

微压入仪的设计与柔度分析

设计了基于仪器化压入技术的具有纳米测试精度的微压入仪,仪器集驱动、检测、控制和数据分析等功能于一体.采用音圈电机加载,无传动机构,减少了中间误差;通过高精度电容式位移传感器和应变式载荷传感器采集信号;设计了基于PID算法的闭环控制系统,编写了控制软件.通过有限元方法分析了加载时机架和试样的变形,标定了仪器柔度,仪器总体柔度约为1.8×10-8m/N,远小于目前商用仪器化压入仪的柔度,从原理上保证了测试结果的准确性.     

可编程微波光纤延迟线时延特性分析与测量

本文采用激光器、光调制器、可编程光纤延时阵列及光探测器等构成了新型的微波光纤延迟线系统,对系统的发射、传输和接收三个组成模块进行了理论分析,建立了各模块及系统的数学模型,对系统的传输特性和时延特性进行了仿真.结果表明,此类微波光纤延迟线可视为线性系统.并采用矢量网络分析仪对系统进行了实测,幅频特性和相频特性在合理频带范围内均接近于理想情况,群时延测量结果与理论计算一致,延时精度达到10 ps以内.     

Study of lubricated impact using optical interferometry

An experimental study of lubricated impacts between a steel ball and a flat glass surface has been performed. The experimental set-up consists of a Ø70 mm ball mounted on a pendulum which impacts onto a lubricated glass disc. The contact region is studied by means of optical interferometry using a monochromatic light source, a microscope and a high-speed video recording equipment.

The lubricants are of PAO type and the viscosity ranges from 27 to 2600 mm² s⁻¹ at the test temperature. The impact velocity is varied between 0.08 and 0.29 m s⁻¹.

A dimple occurs at the centre of the contact where the lubricant is trapped. The influence of viscosity and impact velocity on the dimple's depth and diameter is studied.     

Design and analysis of a mini linear optical pickup actuator

This paper describes a mini linear optical pickup actuator. To reduce the size, inner yokes are designed to guide the mover and outer yokes of permanent magnets are removed. Magnetic circuit method is used to determine the thrust force. Virtual path method is proposed to analyze the open magnetic circuit analysis. The magnetic circuit of the proposed actuator can be a closed circuit due to the virtual path model of the outer magnetic flux. The validity of virtual path method is evaluated by comparing to the FEM analysis. Structural vibration is investigated using FEM and the design of the mover is modified to improve the vibration characteristic. Dynamic characteristic experiments shows that the performance of the proposed actuator is enough to be used as a coarse and fine seeking actuator simultaneously and the thrust force margin for loading a focusing actuator is guaranteed.     

Synchronization of complex dynamical networks with random coupling delay and actuator faults

This paper addresses the issue of passivity-based synchronization problem for a family of Markovian jump neutral complex dynamical networks (NCDNs) with coupling delay and actuator faults. Also, by considering the effect of random fluctuation in complex dynamical network systems, the occurrence of coupling delay are taken in terms of a stochastic distribution, which obeys the Bernoulli distribution. To handle the fault effects in actuators of proposed complex network systems, an actuator fault model is considered. The main objective of this paper is to develop a robust state feedback controller such that for all possible actuator failures and random coupling delays, all nodes of the proposed Markovian jump NCDNs is globally asymptotically synchronized to the reference node in mean square sense and guarantee the output strict passivity performance. By developing a suitable Lyapunov–Krasovskii functional and utilizing the Wirtinger-based integral inequality, the required a set of sufficient conditions for the synchronization of proposed system is established in form of linear matrix inequalities. Finally, three numerical examples including a 3-dimensional Lorenz chaotic model are provided to demonstrate the correctness and superiority of the proposed control scheme.