自由空间激光通信捕获控制系统

为了完成快速高概率的捕获,设计并构建了自由空间激光通信捕获控制系统,主要由主控计算机、GPS/INS捷联导航系统、数传电台和控制软件等部分组成.主控计算机采用嵌入式操作系统Windows CE,控制系统采用多线程同步技术和事件驱动方式处理多个通信串口的数据,减少了处理数据的延迟时间;同时,系统采用快速高精度指向算法,实现高精度的粗对准;使用复合光栅螺旋扫描方式和可对速度补偿的捕获算法,减少了捕获时间,提高了捕获概率.基于野外试验数据对捕获控制系统性能进行分析评估.结果表明,系统指向误差小于1°,捕获时间小于30 s.目前,该系统已经研制完成并投入使用,效果良好.     

多点同时空间激光通信系统高效偏振分光技术研究

在多点同时空间激光通信系统中,为实现多信号光束的高效隔离,对系统中的收发分光分系统进行了研究与设计,采用了并不常用的偏振分光方式可有效减少系统波长数量。通过实验发现使用普通偏振分光棱镜的系统隔离度较低,约为-57.27d B,为此对普通棱镜进行了改进,将其非工作面削成斜角,使杂散光偏出接收探测器视场,得到异形分光棱镜,通过实验验证偏振隔离度为-64.1d B,有了一定的提高。     

基于增量式光电编码器细分的自适应滤波技术研究

利用光栅副调制原理,在建立了光栅副调制几何光学模型与物理光学模型的基础上,提出了一种针对增量式编码器细分的自适应滤波方法。分析莫尔条纹光电信号输出波形不确定的原因,通过自适应滤波方法将高频信号滤除保留基频信号。自适应滤波效果等价于一个中心频率为基频的窄带带通滤波器,当基频随机变化时其通带也会随之改变。实验证明采用这种自适应滤波技术可以较好地滤除计数信号中除基频外所有高频分量,使莫尔条纹光电信号输出波形趋近于标准正弦波,将信号失真量减小了约7/8。     

机载激光通信环境适应性及关键技术分析

首先介绍了机载激光通信系统的重要地位和国内外发展概况,重点阐述了机载激光通信系统特殊的外部环境约束条件,并对机载激光通信系统中的主要关键技术进行分析,最后指出了机载激光通信系统应用方向和发展趋势.     

940 nm高功率半导体激光器研究

报道了一种采用大光学腔结构的InGaAs/GaAs/AlGaAs应变量子阱高功率半导体激光器。在量子阱能级本征值方程的数值求解基础上 ,优化了InGaAs阱层材料的In组份含量 ;采用大光学腔结构以有效降低垂直于结平面方向的光束发散角及腔面的光功率密度 ,实现器件的高功率、低发散角光。设计的激光器外延结构采用分子束外延 (MBE)方法生长 ,成功获得具有较低激射阈值的 94 0nm波长激光器外延片。对 10 0 μm条形 ,10 0 0 μm腔长的制备器件测试表明 ,器件的最大连续输出功率达到 2W ,峰值波长为 939.4nm ,远场水平发散角为 10° ,垂直发散角为 30°。器件的阈值电流为 30 0mA。     

基于Sutton模型研究气动光学效应

详细给出了基于Sutton模型分析气动光学效应的方法和步骤,研究的重点为亚音速机载光学平台,仿真的结果可以用于分析由于湍流边界层的影响而导致相干光束波前畸变的特性。结果表明随着马赫数的增大,Strehl比下降了52%,波前相差σ_φ′²增加了近375倍。当马赫数由0.2变化到0.6时,模糊角与光学衍射受限角之比θ_β/θ_D增加了6%,而当马赫数从0.6增至1时,两者之比增加了近44%。     

依据近轴光学理论求解双焦系统初始结构

为了快速得到双焦光学系统初始结构,依据近轴光学理论设计一款双焦、双视场光学系统。通过高斯光学理论及物像交换原则求解光学系统近轴光学元件的初始位置,分组将标准透镜插入到求解位置上,通过逐步增大近轴元件的焦距优化镜组及镜片间隔,使插入的透镜组焦距趋向该近轴元件焦距的理论计算值。以此类推完成每个镜组的优化设计。通过该方法设计了焦距为40/120 mm、视场为8.6°/2.9°的光学系统,所有镜片均为球面。在奈奎斯特频率100 lp/mm处,120 mm焦距时调制传递函数为0.58,接近衍射极限;40 mm焦距时调制传递函数为0.52。设计结果表明该方法适用于双视场光学系统,可快速得到光学系统初始结构,简化了设计难度。     

光斑尺寸对光轴检测的约束分析及验证试验

入射激光光轴检测分辨率主要由固有分辨率和细分精度两部分组成,但大气信道二次调制会直接引入误差进而影响光轴检测的检测精度.为了降低光轴检测系统对大气信道环境的敏感程度,首先CCD光轴检测系统和四象限(4QD)光轴检测系统作为两种典型的光轴检测系统其检测模型被分析,并推导在大气环境中其分辨率、固有分辨率、细分精度与光斑尺寸之间的关系.接着以4QD检测模型为例,指出信标光的信噪比和光轴偏移量是影响光轴检测系统的重要技术参数.最后通过一个野外光轴准试验验证了光轴细分精度对大气干扰敏感,而固有分辨率受大气影响不大,可以改变光斑尺寸来改善光轴检测系统对大气干扰的敏感程度.     

Means and verification of broadcast technology applied to laser transmission on horizontal link

At present, there has been great progress in the field of the point-to-point laser communication technology, in other words, the traditional laser communication technology has been advanced day by day. Furthermore, in order to search for an effective means of achieving localized laser broadcasting communication within a limited range, an effective method of horizontal link laser broadcasting communication is presented, and the corresponding verifiable broadcast communication system is designed. In addition, the laser broadcasting is systematically studied by one physical model built at the optimal distribution of optical power. First of all, the theoretical model of laser beam expansion and the theoretical model of parallel light curtain are made comparisons and analyzed from the angle of attenuation of optical power, and the optical power loss model of the parallel light curtain is established as a result. Secondly, combined with the theory of optical imaging transformation based on Gaussian beam, the field distribution of far field of parallel light curtain is simulated by one leading optical and illumination design software and the relation between the filed distribution of far field of light curtain and the distance of transmission is revealed. Finally, the superiority and feasibility of the parallel light curtain theory model are verified by field communication experiments in different information channels.     

国外偏振成像军事应用的研究进展(上)

偏振是电磁波的重要特征,偏振是光除了波长、振幅、相位以外的又一重要属性。物质偏振属性能够为目标的探测和识别提供更多维度的信息。因而,偏振探测技术成为近年来备受关注的一种新型的目标探测方法。从偏振成像在军事上的研究和应用出发,对近年来西方主要军事强国的偏振成像的技术进展和主要成果从物质偏振特性、偏振传输特性、偏振探测技术、偏振信息处理等四个方面进行回顾和总结。本文是论文上半部分,重点阐述：1）目标偏振特性及仿真,用于区分不同目标及背景;2）偏振传输特性,用于穿透烟雾观察战场、增加作用距离。