精确校正激光测距仪三光轴平行的理论计算方法研究

利用光学系统中的偏心环(框)结构精确校正光轴平行,是激光测距仪准确可靠测量目标距离的重要保障。由于这种光轴校正训练难以在实物上开展,所以本文以激光测距仪瞄准物镜具有偏心物镜框、环这种常见的双偏心结构为例,研究了精确校正瞄准与激光发射两光轴平行的仿真模拟所需的理论计算公式。具体研究内容有:一是证明两光轴平行度误差量可以借助平行光管和黑相纸测量出来;二是在已知光轴平行度误差量和瞄准物镜焦距情况下,给出校正光轴平行时计算瞄准物镜主点径向位移量的公式;最后,结合实际操作情况(利用拨转偏心物镜框、环实现物镜主点径向移动),在已知光轴平行度误差量和校正前偏心物镜框、环最薄点位置情况下,研究出精确校正光轴平行所需的确定偏心物镜框、环最薄点新位置的理论计算公式。

激光测距机最大测程评估方法研究

最大测程是评估激光测距机测距性能的综合性指标,在实际应用过程中需要定期检验。目前采用的实际测距法受限于天气和目标条件难以实施,消光比法则因为难以实时设置或测量激光接收处理电路的增益也不易操作。而目前检验激光发射能量、光束发散角、光轴偏差角、最小可探测激光功率等关键参数的手段已经相当普及,可以恰当地应用这些检验结果来评估激光测距机的最大测程是否满足要求;如果能精确给出具体型号激光测距机激光能量分布的表达式,就可以给出精确评估最大测程的理论计算公式,从而通过测量激光测距机的关键参数来判定最大测程是否满足要求。

电容损耗对脉冲氙灯放电特性的影响

研究了储能电容自身损耗对氙灯放电特性的影响,对脉冲氙灯放电回路进行了分析与改进。在实际电容自身损耗不为零的情况下,将电容等效为理想电容与损耗阻抗的串联,给出了计算氙灯放电特性的改进公式,并详细计算和分析了电容自身损耗增大情况下的氙灯放电电流和放电功率变化情况,计算结果表明:损耗增大会导致氙灯放电电流、功率峰值下降,闪光时间缩短,显著影响激光泵浦效率;电容损耗增大还会导致LC放电回路出现电容反充电现象,影响氙灯正常工作并缩短灯的寿命。实际的储能电容充放电实验证明,电容损耗增大会导致氙灯闪光的波形峰值下降、闪光时间缩短和电极溅射加剧,验证了理论分析的合理性。另外,实验证明环境因素对储能电容自身损耗的增大具有非常显著的影响。

激光测距机故障快速诊断方法研究

根据激光测距机的结构和功能特点 ,应用贝叶斯决策理论研究出一种建立激光测距机故障字典、快速实现故障诊断的方法。

测距激光的能量分布及其对光轴校正的影响

利用涂料墙面作为反射目标,采集、处理和分析脉冲激光测距机发射激光的光斑能量分布。结果表明:能量环带占比从中心到边沿呈现由高到低的变化趋势,80%以上的激光能量集中在占激光光斑总面积60%的中心区域内,而且某些型号的测距机激光能量分布存在较明显的区域不均衡性。因此,测距机要达到最大测程的指标要求,相关光轴的平行性校正必须更加严苛,而且光轴平行性校正方式也应加以改进。

光电设备应用中的可靠性问题研究

分析了影响光电设备非工作期和工作期可靠性的因素 ,以及这些因素对光电设备各构成部分的不同影响 ,给出了提高光电设备应用可靠性的一些方法。

新型复杂光电仪器的故障诊断方法研究

新型复杂光电仪器的技术保障面临着仪器知识少、没有维修经验积累等困难 ,为尽快提高有关技术人员的保障能力 ,研究了构建仪器层次分解工作模型的方法和进行仪器结构基元的故障预测、故障繁衍、故障诊断的策略 ,以使技术人员尽快掌握仪器知识 ,具备故障诊断维修的能力。

激光泵浦受电容残压影响及容限分析

分析了激光泵浦系统中储能电容残压的产生原因,并通过长期试验研究,给出了电容残压的产生和增长规律。综合考虑电容残压增长规律和激光装备实际应用情况,明确提出了激光装备的实际残压容限值和维修决策原则;并依据电容残压增长规律和激光器泵浦氙灯工作特性,指出调高储能电容工作电压是一种不仅无益而且有损于激光装备工作寿命的维修方法。

一维光子晶体的光学传输特性分析

采用等效F P腔方法对一维光子晶体进行研究 ,计算并讨论不同周期数的一维光子晶体对光学传输特性的影响 计算结果表明 ,一维光子晶体具有光子禁带 ,表现为对光的高反射率 ;掺杂的一维光子晶体的光子禁带中央将出现频宽极窄的缺陷态 ,即光子局域 ,与复折射率和晶体周期数有密切的关系 所得结果与实验分析一致 ,证明了方法的有效性和实用性 。

脉冲激光辐照CCD探测器的硬破坏效应数值模拟研究

具有一定能量强度的激光辐照CCD图像探测器时可造成探测器的干扰和破坏。基于热传导和热弹性力学的基本关系式建立了脉冲激光辐照CCD多层结构的热力耦合数学物理模型,对热传导方程和应力平衡方程进行有限元数值求解,计算得到不同能量密度下脉冲激光辐照CCD的瞬态温度场和热应力场,分析了CCD最易损伤的位置及激光参数对探测器损伤的影响,并结合CCD的像元构造和工作方式阐明了CCD各层结构的损伤对CCD成像质量的影响程度及影响机理。

“猫眼”目标回波功率的影响因素分析

光电系统广泛存在着所谓的"猫眼效应",针对"猫眼"目标的反射特性,建立了正负离焦时"猫眼"目标回波发散角数学模型,采用几何光学方法对正入射条件下具有"猫眼效应"光学系统的回波发散角进行了推导,总结出离焦条件下"猫眼"目标的回波功率计算公式,分析了各因素对"猫眼"目标回波功率的影响,并对理论分析的结果进行了验证。结果表明:"猫眼"目标的回波功率受发射激光参数、大气透过率、"猫眼"目标光学系统参数等诸多因素影响,其中压缩激光发散角、提高发射功率能够显著增强回波功率,增加大气能见度和"猫眼"目标反射面反射率同样增加回波功率,而离焦量的增大则会引起回波功率的衰减。

波段外脉冲激光对锗材料热冲击效应的数值研究

强激光辐照锗材料可造成材料的破坏。对波段外脉冲激光辐照锗材料进行了理论研究,建立了激光辐照锗材料的热力耦合数学物理模型,对热传导方程和应力平衡方程进行有限元数值求解,对不同能量密度下波段外激光辐照锗材料的瞬态温度场和应力场分布进行了数值模拟计算,得到了材料最易损伤的位置和材料的损伤阈值以及锗材料的损伤阈值与激光参数之间的关系。分析结果表明:热应力损伤在锗材料的脉冲强激光损伤中占据主导地位,锗材料出现热应力损伤的激光能量密度小于出现熔融损伤的激光能量密度,应力损伤主要集中在光斑中心区域并体现为压应力损伤。

激光束质量因子M^2及其测量

激光束的质量因子Ｍ２是一种全新描述激光束质量的参数，能够定量地表征单模、多模光束的传播特性。描述了Ｍ２因子的概念和测量方法，利用面阵ＣＣＤ探测器研制一套光束质量测量系统，对激光束质量因子Ｍ２进行测量，并给出测量结果的不确定度。

斜入射条件下“猫眼”目标回波功率分析

建立了斜入射条件下"猫眼"目标回波功率的计算模型,在此基础上建立了非离焦和离焦两种情况下"猫眼"目标反射的几何模型,推导出非离焦和正负离焦条件下入射角的变化范围,引入有效接收面积概念,得到了正负离焦引起的"猫眼"目标的回波发散角和有效接收面积,得到了斜入射条件下"猫眼"目标的回波功率计算公式,对入射角和离焦量对"猫眼"目标回波功率的影响进行了数值模拟。结果表明:入射角和离焦量的共同作用引起"猫眼"目标有效接收面积和回波发散角的改变,进而引起反射光场能量分布的变化,只有满足特定条件的入射角才能产生回波功率,入射角和离焦量的增大引起回波功率的减小,其中离焦量的变化对回波功率的影响作用显著,当入射角和离焦量都为零时接收到的回波能量最强。

激光制导武器的对抗系统研究

激光制导武器的对抗系统能够于扰、破坏激光制导武器，使其失去攻击目标的能力。给出了激光制导武器的对抗系统的原理、结构和部分性能指标。

1319nm连续激光辐照皮肤组织的光热效应实验研究

实验测定了离体人皮肤组织在1319nm连续Nd:YAG激光辐照下径向和轴向不同位置的温度分布,研究了激光辐照功率密度和作用时间对皮肤组织温升分布的影响.结果表明,皮肤组织中的温度分布与探测位置、激光辐照功率密度以及作用时间密切相关;激光输出功率密度15.80W/cm2时安全辐照时间阈值为120s,功率密度48.92W/cm2时安全辐照时间阈值为6s.

基于衍射光栅曲率波前传感器的实时波前重构研究

自适应光学系统要求波前传感器能实现动态实时测量,曲率波前传感技术符合这一发展要求。一种新型的基于扭曲衍射光栅的曲率波前传感器在探测装置的实现方法方面具有较大优势,其波前重构已应用于光学度量。根据衍射光学理论,对其探测信号进行数值模拟,并利用Neumann边界条件的Green函数法对其波前重构进行数值模拟。结果表明:Green函数法归结为2矩阵相乘,计算速度快,达到实时重构要求;Green函数法对阶数不高的Zernike多项式重构效果较好;影响重构误差的主要因素是光强梯度的边界噪声。

突出军校专业特色 建设现代光学实验中心

结合教学工作评价和军队"2110工程"建设,抓住新的发展机遇,大力建设高水平现代光学实验中心。论述了实验中心建设中的指导思想和具体做法,达到了"立足光学前沿理论技术,跟踪新装备发展,满足多层次教学"的建设目标,为培养创新型光电专业军事人才打下良好基础。

激光泵浦系统脉冲电容器残余电压研究

激光泵浦系统的脉冲电容器在工作一段时间之后会出现一定的残余电压,而且残压会越来越大,残余电压会对激光装备造成严重影响。笔者通过充放电试验,研究了影响脉冲电容器残余电压的因素,以及残余电压产生和升高的机理。结果表明:残压与电容充电电压以及损耗都有关。损耗越大残压越大,当损耗在一定的范围内时,残余电压随着电容充电电压的升高基本呈现线性递减的趋势,损耗越大递减越慢;当损耗超出这一范围时,残余电压随着充电电压的升高不再呈现线性递减,而是在一定的水平浮动。随着充放电过程的进行,残压呈现变化越来越快的趋势,残压的升高与电容器端部金属层的腐蚀退后有关。这些研究成果为脉冲激光装备的正确应用,以及进一步改善脉冲电容器制造工艺,抑制残压过快增长,有效延长工作寿命奠定了基础。

基于双TMS320DM642处理器的实时红外多目标图像处理系统

按照模块化设计理念,提出以TMS320DM642芯片为核心器件的实时红外多目标图像处理系统的设计方案,结合现场可编程门阵列FPGA完成对红外焦平面探测器输出图像数据流的实时采集、处理和输出。采用两级级联方式对多目标图像并行处理,提高图像处理的实时性。实验表明该系统处理一帧320×240分辨率的图像平均需要耗时15 ms,保证了对多目标跟踪的实时性。