LD泵浦Nd:YVO4全固态RTP Ⅱ类匹配543 nm激光器

报道了LD泵浦Nd:YVO4晶体连续输出的全固态腔内倍频543 nm激光器.采用三镜折叠腔结构,用功率为20 W的LD抽运掺杂浓度为0.2%的Nd:YVO4晶体,产生1 085 nm腔内振荡基频波,其谱线在Nd:YVO4晶体内的对应能级跃迁为4F3/2-4I11/2.采用长度为10mm的Ⅱ类临界相位匹配RTP晶体进行腔内倍频,获得了543 nm激光输出.在20 W的抽运功率下,最大输出功率为2.13 W,光束质量因子M2=1.22,光一光转换效率达到了10.65%,输出功率在30 min内稳定度优于3%.实验结果表明:采用Nd:YVO4激光晶体进行腔内倍频是获得该543 nm波长激光的高效方法.     

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%。     

具有开窗ロ功能的高帧频面阵CCD时序驱动研究

随着机器视觉技术的不断发展和光电检测领域实际需要的变化,在许多检测环境下要帧频非常高的面阵CCD相机系统。而市面上常见的科学级相机帧频大都在几十赫兹,这对于环检测带宽要求非常高的系统来说远远不够。能否大幅提高检测环节的带宽,成为闭环检测系能否实现的关键。针对这样的情况,研制了具有“开窗口”功能的面阵CCD相机,该技术通过减输出像元个数,只输出包含有检测信息的有效像元信号,从而缩短水平位移输出时间,最终提高相机的帧频。本文阐述了使用面阵CCD TC237来实现开窗口功能的时序驱动方法及其对帧频响的研究。根据窗口开设的大小和位置的不同,帧频可以提高到几百至几千赫兹。     

椭球形粒子浓度对激光偏振传输特性的影响

采用随机抽样拟合相函数的蒙特卡罗仿真方法,模拟了偏振光经过椭球形粒子发生多次散射后的偏振特性,并通过实验验证了其正确性。以长、短轴比为1.5的椭球形酵母菌粒子为研究对象,研究了激光在椭球形粒子烟雾中传输时的偏振特性。研究了波长为532 nm的0°线偏振光、45°线偏振光以及左旋圆偏振光在椭球形粒子烟雾扩散过程中偏振态的变化情况。结果表明,椭球形粒子的浓度越高,偏振度变化的随机性越大,且圆偏振光的保偏性优于线偏振光。在相同浓度下,不同起偏角度的线偏振光对偏振态的影响差别不大。     

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.     

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.     

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。     

基于APD自适应增益控制的近地无线激光通信信道大气湍流抑制方法研究

随着5G时代的到来,自由空间光通信成为无线通信领域的研究热点,限制激光通信系统在大气信道下发展的主要因素是湍流闪烁效应。为了提高激光通信系统在大气信道下的通信性能,本文提出了一种基于雪崩光电二极管自适应增益控制的激光传输终端大气湍流的抑制方法,建立了大气湍流信道时域频域模型,编写了一套闭环调节算法并在湍流条件下搭建了具有自适应增益控制算法的无线激光通信实验。结果表明：在弱湍流条件下,光强闪烁方差由0.057降低至0.023,开启自动增益控制的功率谱曲线更加符合5/3次幂律谱,系统误码率降低两个数量级。经多次试验证明,自适应增益控制算法有效地抑制了湍流引起的信号功率波动,实现了高抗干扰能力的无线激光通信。     

空间激光通信一点对多点光学原理与方法的比较研究

一点对多点的激光通信技术是构建天空地一体化信息网络的关键节点,也是实现多卫星间组网链路通信的一个必要前提。将空间激光通信一点对多点光学原理与方法进行了比较和研究,并针对三同心球结构和旋转抛物面结构,在其视场和能量利用率上面进行了分析。分析结果表明：三同心球结构视场可以达到水平和俯仰均为120°,旋转抛物面结构的视场可以达到水平360°,俯仰100°;三同心球结构随着视场的增大,能量利用率迅速下降;而在同等体积情况下,旋转抛物面的能量利用率在80°范围内比三同心球结构更高且更稳定。     

自由空间光通信APT粗跟踪CCD相机的研制

在自由空间激光通信系统中,通信双方对对方目标的捕获、对准、跟踪( APT)是通信过程中的重要环节。针对粗跟踪子系统的特点和要求,研制了光端机粗跟踪相机,从而实现对信标激光的捕获。该相机使用TC237B面阵CCD,可根据串口命令实时调节光积分时间、内部增益倍数、图像亮度偏置等参数,采用高速Camera Link数字输出接口。还具有根据命令选择驱动方式的功能,开窗口模式下输出256×256像元时帧频可达到100 f/s,满足粗跟踪伺服带宽的要求。