激光系统组件化仿真软件EasyLaser

针对国内一直以来缺乏一套能够对复杂激光系统进行全面仿真模拟工具的问题,在成熟仿真模块的基础上,基于组件化建模仿真思想研发了通用易用的激光系统仿真软件EasyLaser。它由通用的组件化建模仿真支撑平台SciSimu和8个仿真组件库构成,具备对光束的光学元件间传输、大气传输、电视成像、自适应光学校正、识别提取跟踪等复杂过程的建模与仿真能力。详细介绍了EasyLaser的物理仿真能力和软件特色,并利用EasyLaser软件搭建仿真光路模型,进行自适应光学系统对大气湍流效应的校正效果的分析和研究。

基于EasyLaser的复合轴跟踪系统仿真研究

复合轴跟踪系统能够有效提高光束定向系统的跟踪稳定性和跟踪精度,它的实体仿真模型可以分解为场景模型、成像模型、预测模型和跟踪控制模型等。基于组件化仿真软件EasyLaser友好的用户建模方法和代码自动生成技术,提出了复合轴跟踪系统的组件化仿真方法。研究了基于Matlab引擎,通过Simulink环境嵌套方式调用求解器,确保控制环节仿真的可靠性。融合复合轴光电系统仿真中运动、控制、光学传输等相关内容,提出了若干辅助组件,能够基于数值方法自动模拟仿真过程中控制量驱动的解耦过程,解决了结构和光路布局具有多样性的复合轴系统的组件化仿真难题。通过与自适应光学系统联合的仿真实例,表明了复合轴跟踪系统组件化仿真技术的可靠性、便利性和适应性。

高能激光系统内光路热效应建模与仿真

高能激光系统内光路热效应是影响系统性能的重要因素,介绍了内光路中光学元件、介质气体热效应物理模型,分析了影响热效应的主要因素,并开展了热效应变化规律研究。针对光学元件,重点研究了元件吸收率、元件材料特性、光斑分布对反射镜、窗口镜、分光镜热像差的影响规律,指出吸收率主要影响热像差的大小,而元件基底材料特性和激光分布影响热像差时间和空间变化。针对介质气体,指出介质气体升温后重力引起的自然对流是影响气体热像差的主要物理因素,细致研究了热像差随时间的变化规律,介绍了降低封闭与开放式内光路介质气体热像差的措施与方法。介绍了激光仿真软件平台Easylaser多物理仿真模块,搭建了包含反射镜、窗口镜、分光镜和介质气体的内光路计算模型,通过光-热-力-控多物理耦合仿真,研究了反射镜与窗口镜、介质气体与窗口镜热像差补偿效应,给出了激光传输远场光斑特征,表明了Easylaser的多物理仿真模块具备对内光路热效应综合仿真分析能力。