畸变光束的焦斑质心位置

为分析振幅和相位发生畸变情况下光束焦斑质心位置所受的影响,以光波标量衍射理论中的夫琅和费衍射公式为基础,根据光斑强度分布一阶矩质心位置的定义,推导了直接依赖于光束近场复振幅分布的焦斑质心位置的一般表达式。进一步推导了焦斑质心位置对光束近场强度分布和相位斜率分布的依赖关系式,并对该式清晰的物理意义进行了阐述。利用焦斑质心位置表达式,可分析和确定由于振幅调制和相位畸变导致的质心位置偏移。最后,对无相位畸变和存在低阶泽尼克相位畸变情况下的简单畸变光束进行了相应的分析讨论。

阵列探测器对斜入射激光的功率测量不确定度

为了对斜入射情况下的激光功率进行准确测量,采用了对阵列探测器的功率响应度依角度进行修正的方法。推导了依赖于光源位置、阵列探测器位置和阵列探测器姿态角的激光光线方向余弦和入射角的数学表达式,推导了光线方向余弦和入射角的测量不确定度表达式以及阵列探测器功率修正因子的不确定度表达式,并根据功率表达式进一步推导了功率测量不确定度表达式。由此建立了斜入射情况下激光功率阵列探测器测量方法及功率测量不确定度评定的一套较完整的方法。以典型参数为例,计算了斜入射下阵列探测器测量激光功率的不确定度,结果表明采用修正方法可显著减小激光功率测量不确定度。

基于车载平台的快反镜光轴稳定技术

为了满足车载平台光轴稳定的应用需求,采用压电陶瓷作为驱动器对快反镜进行了结构设计,将其作为仿真模型对快反镜进行了模态分析和力学仿真,并对结构进行了优化设计。采用高帧频相机探测的质心位置作为反馈信号,利用现在可编程门阵列进行高速图像处理,研制出适用于车载平台的光轴稳定快反镜。对快反镜的性能参量进行了全面测试,并参与了集成联调试验。结果表明,该快反镜的分辨率约0.4μrad,闭环带宽大于100Hz;三级公路上,汽车以40km/h行驶过程中,在无人值守模式下,由总控对快反镜进行控制,与开环相比,闭环后光轴x轴抖动均方根减小3.6倍,y轴减小2.1倍,20Hz以内的光轴抖动抑制效果明显,取得了较好的试验效果。该系统具有高带宽、高精度及高稳定性的特征,对车载平台的光轴稳定起着重要作用。

嵌入式波前处理与控制系统设计

建立了一种嵌入式波前处理与控制系统的架构模型,实现对波前畸变的实时测量、重构与校正,并给出了重构与控制算法的理论分析。针对系统设计,引入全数字化设计思想,利用数字电路在底层硬件中完成海量数据计算处理与控制参数生成,讨论了高速波前处理模块与驱动控制模块设计。系统利用嵌入式自适应控制手段,可完全工作于无人值守模式,实现对激光系统光束质量的实时闭环控制。

双变形镜对Yb:YAG板条激光器光束质量校正技术

分析了Yb:YAG板条激光器波前畸变的基本特征,结合光斑形态和功率密度,提出了采用水冷式13单元一维变形镜和95单元二维变形镜相结合的双变形镜组合模式对Yb:YAG板条激光器的波前畸变进行闭环校正。针对输出激光的特征进行了校正需求分析和校正能力分析,以此为基础开展了一维变形镜和二维变形镜的仿真及优化设计,同步开展了哈特曼和高压驱动系统等硬件的研制。研制出的变形镜经受了满功率出光考核,验证了内循环冷却装置对水冷式变形镜的冷却效果,随后在闭环校正实验中,将激光器的开环光束质量β=9.03提升至闭环的1.98,验证了双变形镜组合模式的自适应光学系统对Yb:YAG板条激光器光束质量校正的能力。

纳秒级脉冲激光自动跟踪积分式测量方法

介绍了一种纳秒级脉冲激光光斑能量分布测量电路的设计方法,采用自动跟踪积分方式,根据预测先将脉冲光电流积分并保存,然后用速度较低的A/D芯片进行A/D转换,该方法避免了采用高速A/D芯片,且可以获得较高的采样分辨率,特别是在需要采集的通道数较多时具有明显优势。

光斑环围参量阵列测试法的测量不确定度

为评定光斑环围参量(包括环围功率和环围尺寸)阵列测试法的测量不确定度,给出了环围参量一般形式的定义和连续形式的计算表达式,归纳并比较了阵列测试法下光斑环围参量的3种常用计算方法,即近似环围功率法、准确环围功率法和等效环围尺寸法,给出了零阶近似下环围参量离散形式的计算表达式。根据不确定度传递律,推导了基于等效环围尺寸法的环围参量测量不确定度的一般表达式,讨论了常见简化条件下的环围参量测量不确定度表达式。建立了光斑环围参量计算及其不确定度评定的一套较完整的方法。以强度为高斯分布的光斑为例,得到了简化条件下的环围参量测量不确定度的解析表达式,并用数值模拟法验证了其正确性。

基于TMS320C6678的多核DSP上电加载技术

对于多核DSP应用技术来说,BootLoad技术是一个关键点,也是应用难点之一。针对8核高性能DSP——TMS320C6678的根配置问题进行了研究,包括上电加载过程,单核和多核的emif NOR-FLASH存储器的映像文件的产生,二级加载器的编写和FLASH编程器的构成等。其中,关键是在多核映像文件中,将辅助核的入口地址作为特殊数据来处理,使其他核触发更容易,这也是其他文献未涉及的。该项技术已经用在某图像处理系统中。

光束质量测试系统等效焦距的测试方法

利用小孔法测量光束质量测试系统中采集系统的单元图像尺寸,在此基础上,给出了利用CCD探测器快速测试光束质量测试系统等效焦距的测试方法,并与系统的设计指标进行了对比。

模块化大靶面高能激光靶斑仪

在强激光远场分布测试中，光斑直径大，功率和能量密度都很高，并且一般要求测试其强度分布随时间的变化，一般的功率计或能量计都不适用，往往采用高能激光靶斑仪测试激光强度分布随时间的变化。模块化大靶面高能激光靶斑仪（强快靶IV）是在总结已有的靶斑仪系统研制技术基础上，结合试验结果，经精心设计、研制的一套阵列测试设备。该测试设备具有探测单元多、靶面大、接收能量多、噪声低、信噪比高、集成度高、体积小、重量轻等一系列优点，为新一代阵列探测器。

光斑矩参数阵列测试法的测量不确定度

光斑强度分布的测试在目标跟踪检测、激光光束质量诊断和激光束波前测量等方面具有重要：意义。常用的光斑测试法有面阵CCD法、线阵CCD扫描法、单元探测器扫描法、热敏纸法以及针对某些特殊应用的各具特色的阵列测试设备法。这些方法最终都将给出探测面上光斑强度二维离散分布数据，故都可等效为阵列测试法。

全吸收量热法高能激光束能量的测量方法

高能激光能量的测量，通常采用全吸收量热法。吸收体吸收激光能量温度升高，测量吸收体的温升得到激光能量。 对高能激光能量全吸收测量中涉及的损伤阈值、测量方法的系统误差、空间均匀性、非线性以及校准问题进行了研究。针对出光时间的长短，给出了几种对应模型的吸收体温度场分布的解析解，据此可以计算激光作用下的温度场分布，得到损伤阈值等参数。

模块化大靶面强快靶数据采集系统的设计与研制

在高能激光束强度时空分布的测量任务中，随着对靶面尺寸和分辨率的要求越来越高，对强快靶的结构设计和数据采集电路设计提出了新的要求。经过多方论证，确定在设计大靶面强快靶时采用模块化方案，即将整个靶面分割成几个尺寸较小并且可以独立工作的子靶，将所有子靶采集的数据组合起来，即形成整个大靶面的时空分布数据。这就要求数据采集系统也必须能根据靶头的组合方式而进行改变，因此采集系统的软硬件都要按模块化进行设计，并可以根据需要对软硬件进行任意组合。

激光束阵列探测器标定方法

在大光斑高能激光光强时空分布参数测试方法中，阵列探测器测试法是一种较好的方法。它能测量出激光束的总能量和强度时空分布。阵列探测器主要由探头、数据采集系统和软件处理系统等三部分组成。探头采用高吸收材料制作，其表面按一定规律分布着多个独立探测单元，能同时测量高能激光束的能量及其空间分布。系统不可避免地存在测量误差，为消除系统误差，需要对系统进行标定，包括能量系数标定和探测单元的响应系数标定等。

集成化光束质量测试系统

集成化光束质量测试系统的探头包括卡塞格仑扩束器、准直镜、分光元件、自准直光源扩束器、671μm激光器、分束元件，集成化光束质量测试系统的结构见图1。采集处理系统包含CCD探测器和采集卡、处理软件。由于采集系统的探测器为模拟相机，由探测器输出的复合视频信号经采集卡进行A／D转换，送入计算机，由采集软件对光班图像进行处理，获取远场光班的数据。再利用输入光束的参数和光学系统的参数即可得到被测光束的光束质量。

384单元强快靶高集成度数据采集系统的设计与研制

随着测量要求的不断提高，强快靶的空间分辨率越来越高，常规的设计已经很难实现要求。为此，设计了另一种方案(简称强快靶Ⅱ)(如图1所示)。采用最新的电路设计技术和嵌入式系统，大幅度提高电路的集成度，将整个采集系统直接集成到靶头里，并对外提供100Mbps以太网接口和RS-232接口。

基于逐点扫描的波前数据重构

提出一种对孔径网格逐点扫描重构波前的方法。该方法基于Hudgin模型,在孔径阵列的对角线上选取P个已知参考点。每个参考点都按行扫描计算得到一个波面,按列扫描又得到一个波面,这样P个参考点得到2P个波面,对这2P个波面求平均即为重构波面。对如何选择参考点进行了介绍,并说明选择高低坐标对称搭配的参考点为佳。建立了波面相位误差估算模型,并从理论上推出波面重构误差随参考点的增加而改善。对新方法进行了实验证验,与传统的矩阵求逆方法进行比较,结果表明,两种方法效果相当,但新方法计算量更小,具有较强的实用性。