基于平凸柱面镜的LIBS光束整形系统设计

为改善激光诱导击穿光谱(Laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)技术激光能量不均匀分布的问题,利用仿真软件对半径为12.5 mm的不同焦距型号的平凸柱面镜进行光路成像模拟,模拟显示满足激光器条件的最佳焦距为100 mm,在此基础上搭建基于LIBS光束的整形系统。实验表明,相比于无平凸柱面镜整形,样品中锶元素的焦斑光强均方差系数平均降低了41.91%,焦斑光强峰谷比系数平均降低了41.27%,而能量均匀度平均提高了17.23%,拟合决定系数由0.860提高到了0.914。结果显示,使用平凸柱面镜可提高光束能量的均匀性,验证了平凸柱面镜是激光光束整形的一种有效方法。

Effect of Anode Magnetic Shield on Magnetic Field and Ion Beam in Cylindrical Hall Thruster

Numerical simulation of the effect of the anode magnetic shielding on the magnetic field and ion beam in a cylindrical Hall thruster is presented. The results show that after the anode is shielded by the magnetic shield, the magnetic field lines near the anode surface are obviously convex curved, the ratio of the magnetic mirror is enhanced, the width of the positive magnetic field gradient becomes larger than that without the anode magnetic shielding, the radial magnetic field component is enhanced, and the discharge plasma turbulence is reduced as a result of keeping the original saddle field profile and the important role the other two saddle field profiles play in restricting electrons. The results of the particle in cell （PIC） numerical simulation show that both the ion number and the energy of the ion beam increase after the anode is shielded by the magnetic shield. In other words, the specific impulse of the cylindrical Hall thruster is enhanced.

复杂像散腔的2维失调灵敏度的矩阵表示

为了分析激光谐振腔的一般复杂像散特性,采用了8×8失调增广矩阵和MATLAB的符号运算的方法,推导出了复杂像散腔失调灵敏度的一般解析表达式。该表达式可涵盖具有多个光学元件的多种像散腔,并可定量分析这些像散腔在x-O-z和y-O-z两个平面上的失调灵敏度。计算结果表明,复杂像散腔的模场和失调灵敏度在x-O-z和y-O-z两个平面上均存在耦合。这一结果对复杂像散腔的设计与分析提供了很好的依据。

基于水平阵的柱面声源高分辨时反聚焦定位方法

针对浅海条件下利用水平阵对水下目标进行噪声源近场高分辨定位会受海面、海底形成的多途效应影响,致定位结果具有严重的背景起伏甚至出现虚假目标问题,在建立水平阵近场柱面聚焦测量模型基础上,分别研究适用于单频线及宽带连续谱信号的水平阵柱面聚焦定位方法,即将幅度补偿引入MVDR(Minimum Variance Distortionless Response)近场聚焦波束形成中,充分利用声波幅度信息及相位信息,并据基于射线理论的虚源法建立水声相干多途信道模型与静态介质中波传播的互易性及时反不变性,生成与水声信道特征信息相匹配的空间聚焦导向矢量。结果表明,该方法可有效克服多途效应影响,实现柱面声源高分辨定位。

Wolter-Ⅰ型掠入射反射镜的加工

针对Wolter-Ⅰ型掠入射反射镜柱面内表面的特殊结构,研究了弹性球状小磨头以旋偏方式运动逐环带修正面形时的去除函数模型。分析了相关工艺参数,如磨头-工件旋转角速度比、旋偏角大小、磨头中心压强以及磨头和工件的趋近距离对去除函数的影响,通过实验获得了驻留时间和去除函数中心去除深度的关系。采取两步加工法控制研抛后的表面质量,分析表明:当磨头-工件角速度比为1.41时,反射镜的表面质量最好。介绍了计算机控制光学表面成形(CCOS)法加工Wolter-Ⅰ型掠入射反射镜的过程。选择微晶玻璃为反射镜的镜胚,在自行研制的研抛设备上,以不同粒径的氧化铈作为抛光液,对金刚砂砂轮粗磨后的工件进行抛光。通过改变磨头相对工件的压入深度,获得不同大小的磨头去除区域,实现了对上一个抛光周期后的残留误差的有效去除。最终获得的反射镜面形精度为PV:1.39μm,RMS:0.34μm,圆度均方根误差优于0.1μm。实验结果表明:提出的两步法旋偏加工方案可用于掠入射反射镜的加工。

大面积激光光幕靶有效靶区的建模分析及优化

目的 研究大面积激光光幕靶有效靶区的光路结构合理性 .方法 对椭圆柱面反射镜及圆柱面反射镜分别进行了建模分析及优化 .结果 分析结果表明 ,两种模型都能满足大面积有效靶区及像差要求 ,且各有优势 .

虚共焦非稳腔腔镜倾斜对激光传输的影响

首先用几何光学方法分析了虚共焦非稳腔腔镜倾斜引起的准直光线偏离光轴 ,形成偏斜光线的角度灵敏度和偏斜距离灵敏度同非稳腔放大率m和腔镜倾斜角 β之间的关系 ,然后用C 6程序计算、分析了柱面条状虚共焦非稳腔单镜、双镜反向和同向倾斜三种情况下不同倾斜角对近场相位和远场强度的影响。数值结果表明 ,镜腔倾斜会使近场相位由均匀分布变成非均匀分布 。

考虑反射镜姿态标定的互补全景图像配准研究

为解决折反射全向成像分辨率低且分布不均匀问题,提出互补结构的全向成像方法,结合全向图内外环的互补特性进行全景图像融合及分辨率增强研究。其中,2幅配对全景图像之间的精确配准是必要前提和基础:首先根据反射镜边沿成像的椭圆边界线对反射镜空间姿态进行标定,基于标定结果将全向图的内环和外环分别展开为2幅校准后的柱面全景图像;然后基于普适最小二乘法求解多项式变换模型,对2幅初步配准的全景图像进行更精确的亚像素级配准。实验结果表明,算法满足图像融合的配准精度要求,并通过融合效果进一步验证算法的有效性。

轮廓仪在柱面镜检测中的应用

目前柱面镜检测的主要方法是样板比较法和干涉法。样板法对球面、柱面样板均有较高要求,而干涉法也需合适的高要求的辅助镜,并且对环境要求较严格。提出了用轮廓仪配用合适工装检测柱面镜的方法,该方法简洁、直观、快速,对环境要求较低。分析了该方法的检测误差,实验验证了分析的正确性,指出高精度轮廓仪在一定范围内能保证柱面镜的检测精度。这种方法不仅适用于零件的最终检测,也适用于加工过程中的检测。

爆炸驱动金属管膨胀理论计算

描述了对爆炸驱动金属管膨胀的理论计算并通过实验对其进行了验证。利用力学模型和经验公式计算不同材料和尺寸的金属管的爆轰参数:膨胀角、破裂半径和爆速。采用高速分幅相机测试技术,得到了金属管膨胀运动过程的分幅照片,掌握了金属管的膨胀及破裂情况,由此测得了膨胀角,并使用电探针测量了炸药爆速。通过与实验金属管的膨胀数据对比,为理论计算可靠性提供重要依据。

关于柱面镜成像的讨论

柱面镜以及一般镜面的成像规律问题,涉及到高阶方程的求解,在现行光学教材中缺少具体的答案.本文提出了柱面镜成像的物像方程式,并用计算机绘制了物像关系图.

新型光学吸收池的设计与数值模拟

为解决传统光学吸收池无法同时满足高光斑密度要求和低制造成本要求的问题,根据传输矩阵理论,提出了一种基于球面镜和柱面镜组合的新型吸收池设计。通过数值计算模拟,分析了吸收池内光束传输次数与结构参数、镜面旋转以及出射光斜率之间的关系。结果表明球面镜和柱面镜组合具有较好的抗干扰性能。给出了一种基长为65 mm、光程长为10 m的吸收池设计例子。该吸收池干涉效应较小,所占体积仅为0.29 L,适用于吸收光谱学等应用。

组合边界对圆柱壳结构输入功率流的影响特性研究

针对流场中具有组合声边界的圆柱壳结构的声振问题进行了研究。因自由液面和刚性壁面的受控空间内的圆柱壳结构声振问题同时存在,结合镜像法原理,应用双反射方法推导了具有受控声边界条件的圆柱壳结构运动控制方程。以直角空间域内的圆柱壳结构的受迫振动为例,开展了圆柱壳结构的输入功率流特性计算;对比了圆柱壳结构声边界特性、频率及位置对圆柱壳结构输入功率流的影响。

角锥棱镜和柱面镜的技术表述与检测

针对近年来应用颇多的两种较特殊的光学元件一角锥棱镜和柱面(透)镜技术表述的不同形式,为使之逐渐趋于规范和统一,参照国外现行的一些技术要求以及国内公司几年来实施的具体事例,给出若干说明、建议、指标和数据处理方法,尤其推荐用光束平行差的均方差来替代最大光束平行差的指标,是评定角锥棱镜技术特性中一项关键的新指标。

基于ELID精密镜面磨削技术的外圆精加工工艺

为了探究外圆精加工的新途径,采用在线电解修整(electrolytic in-process dressing,ELID)精密镜面磨削技术,对外圆进行ELID精密超精密磨削实验.鉴于许多典型难加工材料的平面精密加工和高效加工是通过ELID精密镜面磨削技术解决的,通过改装机床工艺设备、优化工艺参数,得到当砂轮线速度为20 m/s、磨削深度为10μm、电极间隙为0.3 mm、电压为10 V、电流为1 A、占空比为2/3时,已加工表面的表面粗糙度为0.025μm,外圆磨削状态最佳,加工工件的表面质量最优.

复杂像散腔

对复杂像散腔的矩阵理论作了深入研究.提出了使用复曲率张量Q^(-1)自再现法时的光腔设计步骤和取解法则,给出了用本征光线矢量法光腔的公式化描述,讨论了相关的概念.以一个交叉柱面镜腔的计算例揭示出这类光腔的某些重要特征.

短波长激光在柱面条状虚共焦非稳腔中的传输

用数值迭代方法求解了柱面条状虚共焦非稳腔的积分方程组。对相同及不同的菲涅耳数ＮＦ和不同的放大率ｍ等情况进行了数值计算。结果表明，在所取的ＮＦ范围内近场光场强度的空间分布偏离均匀分布，但相位近似为均匀分布。其中小ＮＦ和大ｍ时不仅近场分布较为理想，而且远场强度的角分布接近衍射极限。

内含介质的正交柱面一柱面镜象散腔

本文用矩阵光学的方法研究了内含介质的正交柱面一柱面镜象散腔。给出了显示象散作用的腔稳定图和稳定腔模参数公式，并作了数值计算。本文还研究了其光束传播特性。

匀强电场中线电荷与圆柱导体周围的电势

利用分离变量法求解,得出匀强电场中圆柱导体周围空间的电势,用镜像法求解得出线电荷与圆柱导体周围的电势,用静电场中电势的叠加原理,得到了匀强电场中线电荷与圆柱导体周围的电势.

大中型辊筒外圆表面的车磨抛一体化工艺

针对现有工艺的缺点,提出仅在车床上实现粗车、半精车、磨削和镜面抛光的一体化工艺策略。详尽介绍工艺路线、工艺实施布局方案和加工运动原理,设计了粗精复合双磨头,阐述了主运动传动原理。给出了加工结果,并分析了一体化工艺的诸多优点。