光子计数激光雷达时间-数字转换系统

时间测量系统在激光雷达中主要用于激光脉冲飞行时间的测量,其性能直接影响着激光雷达的各项指标.基于FPGA设计了一种应用于光子计数激光雷达的时间-数字转换(Time-to-Digital Converter,TDC)系统,利用延迟线内插在FPGA内部实现了高精度的时间测量,通过实验分析,研究了TDC系统的性能及其应用于光子计数激光雷达后的效果.实验结果表明,TDC系统的时间分辨率达到29 ps,测时精度37 ps,能够实现9通道的高精度事件计时功能,用于光子计数激光雷达后,整个激光雷达系统的测时精度为421 ps,达到6.3 cm的距离测量精度,能够实现高精度高分辨率的激光三维成像.     

基于虚拟仪器的多路电压测量的设计与实现

针对在电路测量中需要同时测量几处电压而没有足够的电压表、多点测量操作不便的问题,本文在利用虚拟仪器技术的基础上设计出了一种新型多路数字电压表。该多路虚拟数字电压表除数据采集由DAQ实现外,其他功能均由软件LabVIEW实现。其设计具有灵活性和可扩展性,有利于系统的集成。经过测试,该多路数字电压表性能稳定,能够很好的达到多路测量的目的。     

一种自动跟踪工频陷波器的研究与设计

介绍了一种新型线性自动跟踪工频陷波器的电路结构。该陷波器应用于电子束曝光机束流测量电路中,用来抑制工频干扰对测量精度的影响。基于对自动跟踪陷波器的基本工作原理分析,陷波器采用了频率/电压转换器与压控带阻滤波器相结合的设计方案,成功地解决了工频频偏对常规工频陷波器滤波性能的严重影响问题。提出了提高抑制工频干扰能力的设计要点和电路调试方法。通过性能指标的测试和长期实际运行应用,证明陷波器满足了电子束测量中对工频干扰进行强抑制的要求,提高了电子束曝光机的制版质量。     

双面金属包覆单轴晶体波导的偏振转换研究

利用转移矩阵方法计算了双面金属包覆单轴晶体波导结构中的色散曲线、反射谱。结果表明,双面金属包覆结构使得波导可以被自由空间光场激发;单轴晶体的光轴取向能对该结构中的波导模式进行调控,使入射光波中的Ey、Ez分量发生相互转换耦合,从而在波导层中形成杂化模。通过调节耦合金属层厚度可以对出射光偏振状态的控制,实现TE线偏振入射光向TM线偏振反射光的转换以及线偏振入射光向圆偏振反射光的转换。     

基于TCP/IP的多数据流传输测控系统的设计与实现

为保证子测控设备的独立测量、状态监控和实时数据的同步传输,设计基于TCP/IP的多数据流传输测控系统,对需求参数进行测量,采用基于多重事件的网络通信技术、数据采集技术及基于队列的多数据同步处理技术,利用现有的局域网资源,实现设备的控制,实现数据的实时获取、存储,数据流整合,实现信息、资源及任务的综合共享及管理。该系统经长期运行,稳定可靠,达到了设计的要求。     

激光光幕靶坐标测量系统的设计和实现

为了测量大靶面立靶坐标,提出了一种激光光幕靶的坐标测量方法,该方法采用4个90°扇形激光器作为发射光源,高灵敏度的光电二极管阵列作为接收装置。4个激光器发出的光相互交叉形成一个矩形激光光幕,当子弹穿过激光光幕时,会分别在x方向和y方向挡住一部分激光,促使相应的光电二极管产生信号;经过信号的采集和分析得到弹着点坐标,最后经过实弹试验得到子弹的坐标。结果表明,该立靶系统具有高精度和高灵敏度的特点。     

基于矩阵光学的光镊设计

光镊已经成为研究单分子生物物理特性的一个基本工具, 因而光镊设计是一个极为重要的课题。光镊捕获光路一般由激光器、扩束系统、光束调控系统、共焦系统、光束耦合系统和大数值孔径的物镜组成, 通过保持物镜后瞳充满度来实现光镊稳定性。本文根据几何光学, 利用矩阵光学进行光镊捕获光路计算, 得到了各个透镜间距、透镜和光束调控系统距离、物镜后瞳处光斑大小与光束调控系统处光斑大小的关系、光束调控系统处光斑大小和入射激光光斑大小的关系。本文计算结果表明光镊横向位置和物镜高度无关, 并指出了物镜后瞳位于成像透镜后焦面、光束调控系统位于共焦系统后透镜像方焦面处, 才能在光镊阱位纵向操控时保持物镜后瞳充满度不变。本文工作为光镊设计和调整提供了非常简洁而有效的理论指导。     

基于偏振合束的相移雅满剪切干涉仪

相移雅满横向剪切干涉仪非常适合于达到衍射极限的光束的波面检测。为了改进现有的在两路剪切光束中直接插入起偏器的相移雅满剪切干涉仪,提出了一种基于偏振合束的相移雅满剪切干涉仪。该剪切干涉仪利用雅满平板前后表面的反射进行分束并形成两路干涉光束,两路干涉光束分别通过剪切平板后偏振合束并进行偏振移相。它保持了常规雅满剪切干涉仪的光路结构,提高了剪切干涉图的对比度,不再存在插入起偏器引入测量误差的问题。构建了改进前、后的两种相移雅满双剪切干涉仪,并进行了相应的对比实验,实验结果很好地验证了基于偏振合束的相移雅满剪切干涉仪的实用性。     

基于Zernike多项式的大口径离轴抛物面平行光管定焦技术

根据Zernike多项式的第四项系数q4和Seidel像差Focus项的对应关系,选用Zernike多项式第四项的系数q4的值作为激光干涉仪法定焦的判据。利用该判据定焦,方法可行,定焦结果稳定。根据q4值的正负可以判断干涉仪发出的球面波的交点处于大口径离轴抛物面平行光管的焦前或是焦后,从而指导干涉仪的前后移动。利用基于Zernike多项式的激光干涉仪法确定了大口径离轴抛物面平行光管的焦面,由标定实验可知,利用这种方法定焦效果不错,定焦后的平行光管出射光束平行性误差优于0.22″。     

液晶光学相控阵相位调制特性测量

为了测试设计波长为1550 nm的液晶光学相控阵在633 nm波段的相位调制特性,采用泰曼格林干涉法和偏振光干涉法相结合的方法来进行测量。实验结果表明,液晶光学相控阵的相位延迟随灰度近似呈线性分布,在0~255的灰度范围内针对633 nm激光的实际相位调制在0~3.76π之间,在135~255的灰度范围内线性度良好,可以作为液晶的工作区域。由于液晶相位控制的准确性和精度是通过加载相应的灰度来实现的,因此测量相位延迟和灰度对应关系的研究对于液晶光学相控阵用于高精度光束偏转和跟踪有着重要价值。