不同类型偏差对激光聚焦系统聚焦性能的影响北大核心CSCD

基于光学设计软件ZEMAX,通过Monte Carlo光线追迹法,对比研究了采用三种设计方式的二次反射聚焦系统在不同类型角度偏差下的聚焦性能参数的变化。结果表明:任何微小的角度偏差都会导致聚焦性能急剧下降和聚焦位置大幅偏离。聚焦系统存在角度偏差时,不同设计方式的聚焦系统会形成不同形状的点火区域,这将导致激光推力器产生完全不同的飞行的轨迹和姿态。     

激光微束仪的激光聚焦系统研究

提出一种新的激光聚焦系统，它由一个空间滤波系统和８０×聚焦物镜组成，后者为一个双反射式球面系统。用这个激光聚焦系统，激光微束仪能获得直径小于０．５～１μｍ的聚焦光斑。光斑尺寸和空间滤波系统的针孔光阑直径有关。     

声表面波标签三次反射的分析

声表面波(SAW)射频标签中排列在一行的反射栅形成的三次反射造成了编码信号间的幅度不一致,破坏了有、无反射栅间的幅度动态范围,提高了对标签解码的要求。该文利用脉冲响应模型,推导了三次反射与每条反射栅的位置、反射系数和透射系数的关系。通过计算反射栅均匀排列的脉冲幅度编码标签的三次反射,与已有文献结论对比,验证了模型的有效性。仿真了非均匀排列、幅度补偿的脉冲位置编码标签的三次反射,提前预测了最大三次反射出现的位置和大小,为确定标签的查询周期、最后一条反射栅的反射系数以及增加相位编码信息设计提供了参考。     

高功率激光加工中光束聚焦的分析和模拟

在高功率激光加工应用中,不同的加工形式对激光光束的聚焦性能要求不同,因而采取的聚焦方式也不一样.研究介绍了高功率激光加工中激光光束聚焦的几种常用方式,包括透镜聚焦、球面镜反射聚焦和离轴抛物面镜反射聚焦.系统地分析了这几种聚焦方式各自的优缺点及其应用领域,并且对这几种聚焦方式进行了模拟分析,形象、直观地反映出各种聚焦方式的聚焦效果.     

高功率CO_2激光切割机的精密聚焦系统

研制了高功率CO_2激光二维切割精密聚焦系统，应用结果表明：该系统稳定性高，提高了生产效率和产品质量。     

激光侦听系统的自动聚焦优化实现

针对激光侦听系统在远距离工作时由于激光的固有发散角导致目标处光斑过大,造成接收信号质量较差的问题,采用对发射激光进行自动聚焦以优化系统侦听性能的方法。基于Altera公司的Cyclone IV系列FPGA开发平台,结合测距模块与电动变焦镜头,实现了激光自动聚焦功能。利用数字图像相关法对接收散斑图像序列进行计算,从而获取目标语音信号,并将其与原始语音信号进行频谱相似度计算以衡量侦听性能。实验结果表明,通过自动聚焦使激光的光束发散角减小为原来的0.23%～0.28%(0～40 m),相较对照系统而言,有效侦听距离增加了200%～400%,侦听性能得到了显著提升。     

激光推进环聚焦数值模拟研究

设计了激光推进环聚焦系统,在考虑入射激光束与光船聚焦系统主轴偏离情况下,建立研究环聚焦性能的数学模型,并数值模拟研究了环形"点火"线的形状、大小、能流密度以及点火区域空间特性.数值分析结果表明:环聚焦系统在喷管内产生半径约为49 mm的环状点火区域,比点聚焦产生的点状点火区域要大一个数量级,从而使吸收室内工质加热更加均匀;当激光束从垂直入射到偏离入射变化时,聚焦能量不再均匀地分布在圆形环线上,而是向x轴聚积,整个点火区域呈扁环状,因此,近椭圆柱状喷管设计将极大地提高激光能量转换效率.     

海面激光诱饵能量反射特性研究

建立了1．06μm波段激光的海面反射模型,分析了1．06μm激光诱饵的海面能量反射特性,通过试验数据,进行了理论计算。绘制了激光反射能量与观察点的方位角和高低角之间的关系曲线,为海面激光诱饵的布设提供了依据。     

激光聚焦次镜支撑小型三自由度机构运动分析

提出了利用一种可实现一个移动和两个转动的小型3自由度(3-DOF)并联机构来控制支撑激光聚焦次镜的方案。采用传统的欧拉角描述动平台运动方式,建立了小型3-PRS机构的运动学模型,分析了机构的正、逆运动学性能,进行了包括约束雅克比矩阵的建立和伴生运动的求解。基于运动学分析,定性分析了机构的奇异位形。联合ADAMS与MATLAB,计算了机构的可达工作空间,动平台绕x轴最大运动角度为15.167 1;绕y轴最大运动角度为13.319 4;沿z轴方向的移动大约为9.954 1 mm,分析证明该小型3-PRS机构完全满足支撑激光聚焦次镜结构的设计要求。     

基于声波控制激光焦点的打孔系统

激光焦点的位置控制是激光打孔中需要解决的技术问题之一,在现有的几种激光焦点控制方法中,其技术核心均为如何通过传感器进行有效的信号测量.对于不同材料的激光打孔技术,研制一种适合材料的焦点位置监测系统就显得尤为重要.通过对不同方法的比较和试验,阐述了一种基于声波传感器的激光打孔焦点控制系统,系统通过加工过程中产生的声波作为控制信号,实时对激光焦点位置进行在线的监测和控制,通过对金刚石进行激光打孔试验,并对比传统控制方法,得到了满意的结果.     

消除中心遮拦的反射式激光扩束新方案

反射型扩束器由于其独特的优点得到了广泛的应用,但系统存在的中心遮拦现象,使得高斯光束在扩束过程中有４０%左右的能量损失．本文提出了一种采用两个不同锥体反射镜构成的激光扩束新方案,消除了这种由于中心遮拦而带来的能量损失,并分析了对这种结构形式进行变化后得到的其他几种方案．     

光楔列阵线聚焦系统的研制

报道七单元光楔列阵线聚焦系统的设计原理和焦线特性的测试结果。     

激光跟踪瞄准系统的扩束系统设计

根据远距离激光跟踪瞄准系统对出射激光束的准直要求,设计了一个倍率18的激光扩束系统,系统地介绍了设计方法.按照高斯光束的透镜变换理论,计算了该扩束系统的正确离焦量,分析了系统的焦点偏移量对出射光束束腰位置和束腰半径的影响,指出扩束效率对焦点偏移量非常敏感,预测了精密调焦机构要注意的问题.     

星载激光告警探测系统设计

采用光谱识别型与成像型相结合的原理,提出了两种凝视型星载激光告警探测系统的 设计方案,并利用CODE V和ZEMAX光学软件对两种探测系统进行了仿真模拟与优化。这 两种探测系统能对目前典型的四种波长,即1. 315μm、2. 7μm、3. 8μm和10. 6μm的红外激光进行预警,其理论分析和仿真结果都达到了指标要求。     

新型激光打靶器的设计

为了提高适应性和实用性,我们设计了一种新型的靶枪分离型激光打靶器。该打靶器采用数字调制方法,把信息加载在光脉冲序列中通过发射系统发射出去,接收系统通过扫描和解码过程把信息取出.另外采用聚合物光纤作为靶面与探测器阵列之间的光学通道,有效地增强了系统的抗干扰能力。本文介绍了该打靶器的基本工作原理,并对硬件和软件的设计作了详细分析。     

激光束在红外探测器焦平面聚焦特性研究

基于非致冷式焦平面红外热像仪,数值模拟了红外激光光束经过长距离传输后,在焦平面处的聚焦特性．比较了平顶模和高斯模,在焦点处的能流分布,以及照射光线同热像仪光轴不一致时,聚焦光斑在焦平面处的强度分布．     

大气激光通信系统发散角的设计与仿真

提出了一种利用光纤环形器实现收发同光路的大气激光通信系统,有利于实现系统的光路简化及模块化。该系统采用无信标光,利用信号光进行对准和通信;根据通信距离不同采用调焦结构调节光束发散角。设计了一种利用外部套筒螺旋进行调焦的机构,相较于传统的调焦机构,该调焦机构具有结构简单、尺寸小等优点,利用搭建的大气激光通信系统进行了实验,取得了较好的效果,1.5km左右时系统的通信速率为1.25Gb/s。     

激光推进技术

对近40年来国内外激光推进技术研究的发展进程和现状进行了综述;论述了激光推进研究的3个基本组成部分和研究的重点问题,分析了未来激光推进研究的发展方向;并对激光推进的分类、与传统化学推进方式相比的优势、激光推进的主要性能参数以及激光推进研究中常用的实验方法进行了较为详细的介绍;最后对笔者研究组近年来在超短脉冲激光烧蚀推进...