大口径光学元件的机械手抛光

为满足大口径光学元件多模式组合加工技术(MCM)的需要,研制了JP-01型数控抛光机械手。该机械手采用柱坐标结构,ρ-θ极坐标运动方式,ρ、θ两轴联动完成MCM加工所需各种运动。运用齐次坐标变换理论和Preston方程,在分析机械手抛光过程中工件表面上任意一点的相对速度、压强及抛光时间的基础上,建立了机械手抛光的材料去除数学模型,同时求解了JP-01型机械手的位姿转换矩阵。运用所建立的数学模型对MCM加工中修正环带误差和局部误差时单个抛光盘常用运动模式的材料去除特性进行了计算机模拟。应用JP-01型机械手对一口径为240 mm,F数为1.5的球面反射镜进行了确定性抛光实验,最终面形精度达到14.6 nm(RMS)。实验表明,所测得数据与理论分析数据吻合,建立的数学模型能真实反映材料去除分布特性,可以指导抛光实现确定性加工,JP-01型机械手能够提供MCM加工所需运动形式。

表面改性碳化硅基底反射镜加工技术现状

针对表面改性SiC基底反射镜在空间光学系统中的应用,总结了该类反射镜在国内外的研究现状。概括了碳化硅基底反射镜的发展趋势。介绍了常用的碳化硅材料,分析了它们的性质。给出了几种常用的碳化硅镜坯制备工艺,包括成型、改性和不同的抛光技术。通过对国内现有加工工艺和改性技术的分析,总结出了适应我国的表面改性碳化硅反射镜加工的发展方向。

激光光源线宽对外差探测性能的影响

本文根据统计理论分析了激光线宽对外差探测结果的影响,并讨论了激光线宽对杨氏干涉条纹对比度的影响.本文基于解析结果做了数值仿真,所得结果表明激光线宽增加时,外差探测方式仍可以检测到中频信号,但在线宽较大时,受噪声影响无法准确地提取到中频频率.为验证理论分析结果,使用线宽为1 MHz的激光光源进行了8.1 km外场实验,实验结果与数值分析结论一致,即不会因为线宽增加而无法检测到中频信号.文中所得结论对于外差探测光源的选择有重要指导意义,因此根据测量目标的特性和测量要求,可按照文中结论评估光源的线宽指标.

非链式脉冲DF激光器增益分布特性

为了研究非链式脉冲DF激光器的增益分布特性,在考虑谱线碰撞加宽和多普勒加宽对增益系数影响的基础上,运用变耦合率法给出了计算增益系数的简便公式。利用光阑移动扫描采样法,实验测量了不同输出镜透过率条件下DF激光器增益区横截面上各采样点的激光输出功率。对于每个采样点,计算得到两个独立的增益系数,其标准差小于3%。激光平均增益系数为2.594 3 m-1,非输出损耗系数为1.243 5 m-1。对各采样点的增益系数进行二维插值,结果显示在激光增益区横截面上增益系数呈现中央高、边缘低的超高斯分布。研究成果可为非链式脉冲DF激光器谐振腔和电极结构设计提供依据,并可为该激光器的气体放电均匀性分析提供参考。

应用多模式组合加工技术修正大口径非球面环带误差

为了满足大口径非球面光学元件加工的需求,提出了用多模式组合加工(MCM)技术修正大口径非球面反射镜环带误差的方法。本文讨论的MCM技术以经典加工工艺为基础,采用抛光盘的多工位加工和抛光模式的组合完成光学元件的抛光,实现对光学表面中低频段误差的有效控制。介绍了MCM技术的重要组成部分JP-01抛光机械手的工作原理,分析了MCM的工作模式。采用MCM技术对Φ1230mm的非球面反射镜进行环带误差的修正,给出了镜面面形检测结果。实验结果表明,MCM技术可以有效地控制光学表面的中低频误差,使光学表面误差得到有效收敛,从而显著提高抛光效率。目前,采用MCM技术加工1～2m口径的同轴非球面,其精度可以达到30nm(RMS)。

基于自适应阈值的阵列激光三维点云配准

阵列激光三维成像作为一种新型的非合作目标三维图像获取技术,高效的回波信号处理和三维重构方法是提高其探测能力和成像精度的前提,其中配准过程是阵列激光三维成像点云数据处理中必不可少的步骤.本文根据阵列激光三维成像系统的成像特点,对迭代最近点(ICP)配准算法中阈值设定依据进行分析,结合阵列激光三维成像系统中的重要参数测距精度和成像横向分辨率,对配准迭代过程中对应点距离阈值和迭代停止阈值进行有针对的设置,提出了基于自适应阈值的ICP点云配准方法.对阵列激光成像点云和扫描激光深度成像数据的实验表明该算法有效可行,能够提高配准精度和配准速度,同时由于该算法充分考虑了成像系统本身,在实际应用中对系统的合理设计具有一定的指导意义.

多模式组合抛光技术在光学加工中的应用

介绍了将经典抛光方法与数控加工技术有机结合的多模式组合抛光技术。描述了多模式组合抛光的关键技术之一,材料去除率仿真模型的建立方法。通过设置抛光盘因子和元件因子,多模式组合抛光的材料去除模型不仅包含抛光模式、速度等加工参数,还将抛光模形状、边角效应、元件面形误差等因素对材料去除的影响一并考虑入内,可以根据抛光阶段的不同,选择不同的仿真精度。实验发现,多模式组合抛光可以显著提高加工效率,并且具有较好的对中频误差的抑制和修正能力。多模式组合抛光目前的应用水平大致为球面、平面元件的面形误差达到20 nm（rms）,非球面元件的面形误差达到30~40 nm（rms）左右。结果表明,多模式组合抛光在大口径元件的光学加工方面具有较强的适用性和很大的发展空间。

GaSe晶体的双光子吸收对太赫兹输出的影响

根据光整流效应,利用超快激光脉冲泵浦GaSe晶体实现了0.2-2.5 THz的宽带太赫兹辐射输出。禁带中的电子在两个800 nm光子的作用下激发到导带中形成自由载流子,进而吸收所产生的太赫兹辐射,最终导致太赫兹的输出随泵浦功率的增加而趋于饱和。为了研究双光子吸收对太赫兹输出的影响,测量了800nm处的GaSe晶体的双光子吸收系数,结果为0.165 cm/GW。通过对太赫兹输出实验数据的拟合,得到GaSe晶体中自由载流子对太赫兹输出的吸收截面为1×10^-15cm^2。本文的研究结果可用于优化GaSe晶体在强激光泵浦下的太赫兹转换效率。

光电跟踪系统Φ1000mm主镜的装调

1 000mm口径主镜的光机装调质量直接影响望远镜光学系统的成像效果。为了改善大口径光电跟踪系统的成像质量,本文对主镜的装调技术进行了研究。首先,对影响主镜面形精度的误差进行分配;其次,结合具体的主镜支撑结构的形式,采用典型装调方法对800mm口径主镜进行详细的装调研究,实时测得主镜的面形精度;最后,综合分析产生装调误差的来源,提出了一种加工、检测、装调一体化的高精度装调方法。该方法使得1 000mm主镜在装调后的面形精度波像差RMS值达到了λ/40,在提高装调质量的情况下显著提高了装调效率。

提高玻璃表面强度的材料去除模式

为了增强玻璃质材料的表面强度,研究了表面强度变化的主要工艺阶段,根据所得表面强度值绘出了工艺变化曲线。分析了表面强度降低的主要原因,提出了相应的解决办法。阐述了用腐蚀法去除应力集中及最大压应力增强玻璃表面强度的理论,并分析了不同去除模式对脆性材料表面强度的影响。最后,介绍了柔性研磨方式,给出柔性研磨方式的工艺控制条件。总结出不同非成像表面相应粗糙度基本要求,并提出了相应的加工工艺办法。实验结果表明,应用去除速率≤25μm/h及磨料粒度≤15μm的柔性研磨可以得到类似抛光的表面。柔性研磨方式使表面最大压应力增大,并能够避免危害表面强质的纵向显微裂纹产生,从而提高玻璃的表面强度。

舰载光电跟踪系统φ1032mm窗镜的研制

针对舰载光电跟踪系统反射式主光学系统的防护问题,提出了一米量级尺寸的窗镜、镜框的设计、制造和检测的方法。首先,对窗口材料的性能及强度进行分析,依据内外压差、自身重量以及旋转惯性力对窗镜强度的影响确定其最小的厚度。其次,依据指标要求分析设计窗镜、镜框的形变对窗镜等光程差的影响以及其环境适应性。然后,采用等光程非平面的修磨方法对带镜框的窗镜进行加工及检测。最后,成功研制出直径φ1 032 mm,厚度80 mm,通光口径φ1 010mm的融石英材料的窗口玻璃镜,等光程差为RMS=0.062 8λ@632.8nm。结果表明,该窗镜能够对舰载光电跟踪系统反射式主光学系统进行有效的防护。

玻璃质光学元件表面微裂纹的研究

研究了影响玻璃质光学元件表面质量的主要因素,认为表面微裂纹是表面强度改变的主要原因。用机械磨削初成形工艺方法分析研究了表面微裂纹产生的原因;通过裂纹尖端应力集中及Griffith能量平衡理论,分析了裂纹扩展方式;结合表面结构缺陷理论及研磨处理表面微缺陷工艺,阐述了HF腐蚀法对微裂纹的去除机理及效果;最后,综述了通过生产工艺提高玻璃强度的方法,重点讨论了离子交换法,镀膜法和HF腐蚀法等表面处理技术,指出使用HF腐蚀法去除表面微裂纹更适用于玻璃质光学元件的表面加工。

用于超低温环境的轻质反射镜制造技术

以椭圆形平面反射镜实例为研究对象,介绍了轻质反射镜材料的选择以及反射镜在真空超低温环境中的应用。分析了各种轻量化孔的特点,设计了一种反射镜结构;在吊带支撑方式下,建立整体结构的有限元模型,对由于镜体自重及超低温环境引起的镜面变形进行了有限元分析。由数控系统在图形方式下控制实际轻量化加工,加工后的反射镜轻量化率达到33%;采用化学方法消除加工过程中产生的应力与微小裂纹;运用环形抛光机结合局部修磨进行光学抛光加工,抛光后面形精度达到0.022λ(均方根,λ=633nm);在实验室进行小范围温度拉偏实验,实验结果表明,面形精度变化量为0.03nm。

PVD改性RB-SiC表面缺陷研究

为获得高表面质量的PVD改性RB-SiC反射镜,解决实际加工中出现的表面缺陷问题,对缺陷的形成机理及处理方法进行了研究。根据Preston假设设计相关试验,推测表面缺陷是由于PVD改性层中的大颗粒结晶受到较大冲击,从而使大颗粒结晶剥落而非对其产生磨削作用而产生的。试验表明:过高的抛光速度或过高的抛光压力会造成改性层表面缺陷的产生,调整抛光的相对速度及抛光压力等关键工艺参数,可在保持抛光效率的同时有效减少和避免表面缺陷问题的产生。经试验验证,当表面缺陷产生后,通过选择适当的相对速度和抛光压强,改性层去除0.7μm^1μm后,可有效修复缺陷,并且无新的表面缺陷产生。

一种抗噪声激光主动成像目标识别方法

提出一种基于轮廓曲率去噪和仿射不变矩的目标识别方法,适用于激光主动成像这样的高噪声复杂应用场合。通过计算每个像素及其邻域的轮廓曲率,判断像素携带的信息量大小,据此对像素点进行分类。对分属不同类别的像素点,使用不同滤波参数的Lee滤波器进行滤波。对滤波后的图像再次提取出轮廓,计算轮廓的仿射不变矩,训练分类器进行目标识别。实验结果表明,本文算法在噪声环境下对目标的仿射变换具有较高的识别率,并且满足激光主动成像识别系统对于实时性的要求。

补肾法治疗更年期功血46例

笔者总结了自１９９３～１９９７年用中药补肾法治疗更年期功能性子宫出血４６例，效果良好。现报告如下。一般资料４６例均为中国中医研究院西苑医院妇科住院患者，年龄４０～５５岁，平均年龄５０．１８±３．１２岁。病程３月～２年。均有月经周期紊乱，停经数月或１年...

吉林省西部林业生态建设的几点建议

吉林省西部位于松嫩平原,地貌属冲积平原,境内西北高、中间低、东南略有隆起。属于温带大陆性季风气候区,气候条件较差。一是日照时数与太阳年辐射量较高,其光能的利用率较低;二是风大而频繁,春季大风日数多,对农牧业生产不利;三是降水少、蒸发量大,春季干旱少雨,降水量仅在60mm以下,年蒸发量超过1000mm,约为降水量的2.5倍。

大口径高精度空间光学窗镜制造技术

大口径高精度空间光学窗镜的技术特点有二。其一是要有很高的波面畸变精度。受窗谱材料光学均匀性的限制，常规的平面镜制造技术已不再适用。应用以非平面的镜面修磨工艺与全口径数字干涉检验为技术基础的等光程工艺方法，已研制出波面畸变小于λ／５０（ＲＭＳ）的大口径空间窗镜。其二是要有特殊的光学表面质量要求。空间窗镜的工作寿命在很大程度上取决于窗镜表面的微裂纹。采用了特殊工艺对表面微裂纹进行处理。模拟试验的结果表明这些方法是有效的。

非链式脉冲DF激光器放电特性

为了提高非链式脉冲DF激光器注入能量和放电稳定性,研究了火花针紫外预电离放电引发非链式脉冲DF激光器的电路特性。通过分析工作气体中SF6分子的碰撞解离及其对电子的吸附过程,得到了电子连续性方程,结合放电回路基尔霍夫方程建立了描述DF激光器放电特性的数学模型。运用该模型模拟了预电离放电电压、主放电电压及电流随时间的变化关系,模拟结果较真实地反映了预电离放电与主放电之间的时间延迟、主电极间的击穿及自持放电等物理过程。利用非链式脉冲DF激光器样机对模拟结果进行了相应的实验验证,测量得到的主、预放电电压波形与修正后的模拟电压波形一致。进而运用该模型研究了主储能电容、延迟电感、锐化电容对放电特性的影响,得到了有助于提高DF激光器放电性能的电路参数。

超紧凑型单片成像光学系统设计

针对红外搜索及跟踪系统中折反式光学系统结构复杂,装调困难及成本高的问题,采用了一种一体式折反结构的透镜。在单片透镜的前后表面进行分区域加工,分别镀上内反射膜和增透膜,形成两个反射面和两个透射面,构成折反一体式透镜。将整个光学系统集成在一片透镜上,降低了系统的复杂度和装调难度,提高了系统的稳定性和可靠性。设计了适用于中波红外的紧凑型成像光学系统,远射比达0.62,结果表明该系统像质优良;各视场光学传递函数均大于0.55,接近衍射极限,并且利用二元衍射光学元件在-40℃～60℃实现光学被动消热差;最后利用单点金刚石车床加工出的样机在不同温度下进行成像实验,结果表明在不离焦的情况下,各温度下成像清晰,满足实际加工和应用需求。