环形光束大气传输数值模拟与分析

为了研究大气湍流对环形光束激光工程应用的影响,采用多相位屏数值模拟的方法对环形光束在大气湍流中的传输进行了仿真模拟。通过改变大气湍流强度、传输距离等参数,定量计算了不同传输条件下质心漂移均方根、远场目标的焦平面平均功率密度,给出环形光束传输路径上特征距离解析式并分析了大气湍流对环形光束远场平均光强分布的影响。结果表明,环形光束在大气湍流中传输时光斑质心漂移随湍流效应（湍流强度或传播距离）增强而增大,远场光束质量随遮拦比增大而降低。遮拦比小于0.5时,大气湍流对光束质量的影响较为明显。环形光束大气传输数值模拟方法,可为高能激光武器等激光工程应用的理论分析和效能评估提供依据。     

近地面光学湍流估算与测量

根据Monin-Obkhov相似理论,建立了近地面大气估算和预测模型,并进行了数值分析。与其他基于相似理论的估算模型对比结果表明,在不稳定条件下利用气象要素和一些经验参数估算近地面平坦地形光学湍流,理论估计和实验结果符合较好,在低风速时折射率结构常数随风速增加而减小。利用Thiermann-Kohnle模型,结合地理位置和太阳辐射规律,预测了某地某时段的光学湍流,并通过实地测量气象数据估测了折射率结构常数和湍流内尺度。     

激光探测告警光学系统设计

为满足激光探测告警光学系统对大视场和光学增益的要求,提出了宽视场有增益光学系统。该系统工作波长范围1.06~1.54μm,全视场角60°,最大口径28mm,PIN光电探测器光敏面直径2mm。物镜采用二片式反远距结构,增大了视场和后工作距离。弯月型负透镜在前,具有平衡像差和棱镜的偏向作用;物镜后放置高折射率标准超半球型浸没透镜,满足小光敏面探测器接收。分析结果表明,系统像高0.99mm,光学增益达15.33,结构简单,可有效降低激光辐射源功率、增强探测距离。     

宽视场有增益光学系统设计

从激光探测告警光学系统的视场和光学增益出发,分析了浸没透镜的光学增益和像差特性。针对激光告警设备设计了宽视场有增益光学系统:视场角30°,光学增益可达20倍以上,结构简单,对降低激光辐射源功率、增强探测距离有一定的意义,经分析该方案可行。     

由相位起伏分布推导到达角的几何方法研究

经过大气湍流的激光束,在整个接收面上会产生相位起伏,从而引起光束的到达角起伏。为了建立接收面某点处两者之间的数学关系,采用了一种几何方法,从相位起伏分布出发,构造了波前的空间几何形态,进而计算出到达角起伏分布。对该方法的可行性进行了理论分析和计算,取得了到达角起伏分方差计算值与理论值的比较结果。结果表明,用该方法计算所得的到达角起伏方差,与已知的到达角起伏统计特性符合较好。这一结果对研究经大气湍流的光束形态及统计特性是有帮助的。     

零差激光测振系统中含噪多普勒信号处理方法

针对零差激光测振系统中多普勒信号的噪声导致信号正交校正困难、增大测量误差的问题,提出了含噪多普勒信号处理方法。首先利用平滑滤波对两路含噪多普勒信号进行降噪处理,再通过最小二乘法对非正交多普勒信号进行校正,然后采用单位圆校正算法二次校正成正交信号,最后利用微分相除积分操作解调出振动信号。实验结果表明,本文方法能有效解调振...     

两种正交多项式模拟湍流波前的比较

针对Zemike多项式仅在连续单位圆上正交,用于在离散点上构造光学波前必然会引起误差的问题,本文提出用能够在离散点上正交的多项式来模拟经过大气湍流的光学波前.该方法根据湍流的统计理论,采用Gram-Schmidt正交化方法,构造了Malacara多项式表示的湍流波前,并进行了数值模拟.将模拟结果与直接用Zemike多项式模拟的结果进行了比较分析,结果表明:在相同的条件下,该方法的模拟结果更接近统计理论值.     

大气中的激光传输的光束漂移问题研究

当激光束在大气中传输时,由于受到湍流大气的影响,其将会偏离预期的位置,此现象称为光束漂移.由于大气湍流的随机性,造成了准确求解激光漂移的难度,基于概率论的相关知识可得到在弱湍流情况下光束漂移的概率密度函数分布服从正态分布,然后利用Markov近似的方法得到的光束漂移的方差来具体分析漂移的问题,并结合具体的实验结果对理论分析进行比较.     

高斯光束在大气湍流中的数值模拟和光强起伏

为了分析大气湍流对高斯光束产生的光强起伏现象,采用相位屏的方法,模拟出高斯光束经过大气湍流后在接受面上的光场分布情况,然后对模拟出的光场进行分析得到光强起伏的方差,并与理论得到的静态统计量进行分析比较,在一定程度上得到了较好的吻合。这一结果对各种近地激光应用是有帮助的。     

新型零差激光干涉仪测量误差因素分析

介绍了新型零差激光干涉仪的测量原理,实验和理论分析了干涉条纹宽度、激光光强、散斑效应对该激光干涉仪测量误差的影响。结果表明,干涉条纹宽度对振幅测量值影响并不明显,测量误差为0.5%;光强变化引起的振幅测量误差为0.5%,光强较弱会增大测量误差;散斑效应引起的振幅测量误差与透镜参数有关,测量误差为0.4%。该新型零差激光干涉仪可有效降低测振系统对测量环境的要求。