以半导体激光器为光源的准直研究

对半导体激光器的准直装置、温度变化对准直精度的影响、温度控制方法作了论述。试验表明,采用半导体激光器作准直光源,准直的稳定性可达到1×10^(-6)。

校正激光光束指向漂移的算法研究

为了获得稳定的激光光束,需要对其随机漂移进行校正。以光束传递系统中快速反射镜校正脉冲激光器自身指向漂移的过程为例,采用一种基于移动平均值校正原理的算法,对加载地面抖动前后的校正效果进行了仿真模拟。仿真结果显示,该算法可以使指向漂移经过长距离传输后引入的位置偏移显著降低;校正后的移动平均值相对于校正前的有较大降幅,最优处约降至原来的n-1/2(n为一个窗口内的脉冲数);校正后的移动标准偏差值也明显下降。结果表明,该算法的关键在于提出合适的补偿量,具有实用性,可以实现对激光光束指向漂移的闭环实时校正。

基于共路光线漂移补偿的直线度测量

针对影响激光测量直线度误差的主要因素之一激光光线漂移,提出了一种基于共路光线漂移补偿的直线度误差测量方法,给出了具体的测量原理和系统构成。从产生激光光线漂移的几个因素出发,理论分析了所产生的光线漂移对直线度误差测量的影响,建立了相对应的光线漂移补偿模型。结果表明,进行补偿后激光器出射光线引起的光线漂移在X方向的最大漂移量由28.4μm减少为5.6μm,Y方向的最大漂移量由21.6μm减少到5μm;由温度梯度引起的光线漂移经补偿后最大漂移量由65.7μm减少为8.9μm。实验结果与理论分析均表明,该方法能有效减少各种因素引起的光线漂移对直线度测量结果的影响,提高测量直线度误差的准确性。

激光光线漂移补偿方法综述

激光准直技术广泛应用于定位、测量等方面,而激光光线漂移是限制其精度提高的主要因素。引起激光光线漂移的因素有很多,光线漂移的性质也不同,这加大了光线漂移补偿的难度。本文从光源优化、光路结构设计和数据处理等几个方面入手,对各种不同的激光光漂补偿方法进行了分类总结,介绍了其原理、发展现状以及各自的优缺点,讨论了光漂抑制补偿技术的发展趋势。

单模光纤激光准直仪的研制

本文在简要分析影响激光准直精度主要因素的基础上，介绍了单模光纤激光准直仪的原理及其软硬件设计，给出了准直仪在不同距离下的漂移实验。实验表明：研制的准直仪在２０ｍ范围内１个小时内的相对漂移值小于２×１０￣（－６）。

光固化成形系统激光光斑位置漂移校正研究

本文利用OPT301光电传感器和小区域点阵扫描采集激光光斑数据的方法,检测光固化成形机激光束振镜扫描系统零点漂移和增益漂移,并提出一种针对该漂移误差的补偿方法。采用该方法提高了制件精度。

用于激光光束随机漂移校正的算法研究

在分析移动平均值(MA)校正机理的基础上,本文分别利用补偿量和补偿量的移动平均值作为校正量对激光光束随机偏差进行校正。以光束传递系统中利用快速反射镜校正脉冲激光器自身漂移的过程为例,介绍了利用移动平均值(MA)进行闭环控制的稳定光束的算法,给出了两种校正量的仿真结果,并对比加载地面抖动前后的校正效果。结果表明,基于此原理的算法能很好的校正激光光束随机漂移,最优处可将MA值降至校正前的1/15倍,并且可以实现对光束随机漂移的实时控制,具有实用性。其应用关键在于构造合适的调整量公式。

激光束角漂移对双频激光直线度测量的影响

利用惠更斯关于波面传播的理论，分析计算了双频激光渥拉斯顿棱镜直线度测量系统中激光束角漂移以及渥拉斯顿棱镜和双面反射镜倾角对测量精度的影响，得到了相应的结论。

大气环境对激光通信系统的影响(英文)

为了保证光通信精确度,有效地提高光通信系统性能,分析了导致接收光束能量损失,接收信号减弱的成因,找到适合光通信的方法.首先,通过光通信对大气信道衰减的敏感性,分析了光通信在大气传输时所受到的大气环境如雾、雨、雪、大气湍流因素的影响.其次,对大气环境中的雾、雨、雪和大气湍流中光强起伏、光束漂移等因素对光通信的影响做了详细分析.最后,通过数据分析得出适合光通信的大气环境,在合理使用大气激光通信设备的前提下,可以保证光通信的质量.

精密真空激光大坝变形测量系统中的激光漂移问题

为满足精密大坝变形测量的要求,通过数值模拟的手段,计算、分析了真空激光波带片衍射成像测量系统中激光束的漂移对系统测量造成的影响,得到若干有益的结论:采用合适的限位孔后可以消除激光束光轴侧移对测量造成的影响,激光束光轴的倾斜并不会影响像斑主极大的位置,但会影响次极大的位置,而且可能造成像斑亮度过暗而影响测量。通过对该实际系统的运行考核,证实了数值模拟结论的有效性和可靠性。

基于物联网技术的激光自动测距系统

采用传统测距系统进行测距时,对近距离目标的测量精度,对远距离目标时测量误差大,为此设计基于物联网技术的激光自动测距系统,该系统由感知层、网络层和应用层构成,通过感知层中的激光位移传感器和感测头检测目标物体参考位置,将目标位置信息通过网络层中的ZigBee通信协议,传输至应用层中的激光准直控制模块,完成目标的光束平漂量检测,然后采用二维向量空间圆拟合算法将原始位置图像映射到二维向量空间里,依据目标中心的几何性质组建超定方程组求解目标中心坐标和半径,实现目标距离的准确测量,最后实验结果表明,本文系统的测量精度高,测量耗时短,具有较高的测量准确率和效率。

气象条件对大气激光通信影响研究

激光通信对大气信道十分敏感,文章分析了雾和雨对激光衰减的影响原理,给出了影响表达式,分析了大气湍流中光强起伏和光束漂移对激光衰减的影响原理,提出了修正衰减的方法,给出了适合激光通信的气象条件建议。

高精度激光光束准直系统设计

为了进一步提高激光光束用作直线基准的精度,建立了基于反射镜平动式光束稳定器以及两点式光束漂移分离法的高精度激光光束准直系统。首先,对系统中基于反射镜平动的光束稳定器进行研究,对其光束偏转原理以及影响因素进行分析,并对两点式光束漂移分离方法进行介绍。然后,对光束偏转单元的分辨力以及偏转范围、所使用的压电陶瓷非线性和迟滞特性、以及光束偏转单元的频率响应特性进行实验测试。最后,对该激光准直系统的激光光束准直精度进行测试。实验结果表明本文提出的光束偏转单元在120μrad范围内的光束偏转分辨力可以达到5 nrad,频率响应特性高于2 kHz;最终激光准直系统的准直精度在二维方向上分别达到1.9×10^-8 rad和2.1×10^-8 rad,相对于现有技术约提高了3倍,满足激光光束用作高精度直线基准的需求。

多程放大器输出焦斑相对于靶的漂移

对激光光路中光学元件矩阵分别施加“随机微扰”,用光线追踪程序计算光学元件几何参数失调对放大器输出焦斑漂移的影响。并给出漂移量的统计计算结果。

激光光线漂移抑制与补偿方法综述

寻求减少或消除激光光线漂移对测量影响的方法与技术,是高精度激光测量,特别是激光准直测量获得成功的关键。就激光光束漂移抑制与补偿方法、原理与装置,各种方法的特点以及其发展趋势进行叙述。

线性啁啾脉冲高斯光束载波相位漂移的近似解

利用复q参数法,研究了几周期线性啁啾脉冲高斯光束在自由空间中的传播,在振幅零阶和相位一阶近似的条件下,得到其载波相位的解析公式,该公式的显著特点是载波相位与线性啁啾系数无关。研究了载波相位在传播方向的分布,并与数值计算方法比较,结果表明,啁啾系数在-1~1的范围内,在光轴附近,其载波相位解析公式结果与数值结果符合很好。

四自由度测量系统光束漂移抑制方法与系统

在机床导轨几何误差测量中,空气折射率不均匀造成的光束漂移会降低激光测量系统的检测精度,测量距离越远,影响越大。基于此,该文提出一种波纹管和气泵均匀化空气折射率的方法,抑制光漂的发生。以四自由度激光测量系统为对象,首先分析光束漂移机理,确定影响空气折射率的主要因素为温度与压强,给出轴向最大允许温度与压强梯度;其次通过流体仿真选取合适的波纹管内径,最后搭建实验系统并在不同条件下进行实验测试。结果表明:利用该系统可使四自由度激光测量系统的光束稳定性提高50%以上。该方法的可行性和有效性得到了验证。

刀口位置误差对激光光束漂移测量精度的影响

本文对刀口法激光光束漂移测量系统中刀口位置误差进行了分析，分析表明，在刀口位置误差中，Ｚ和△Ｚ对测量精度的影响最大。利用微调机构可以消除Ｚ的影响，△Ｚ的影响需采用高精度对焦机构来减小或消除，该分析对指导实验过程和完善系统设计具有指导意义。

长距离激光测量中光束漂移的自动补偿

为了提高半导体激光器的光束稳定性,减少长距离测量中激光光束的漂移,本文设计了基于BP神经网络结合PID控制(BPNN-PID)的双反射镜激光器光束漂移自动补偿系统。在该系统中,将两个四象限光电探测器分别置于测量近端和测量远端,作为激光光束漂移的测量单元;用两个带有压电陶瓷致动器(PZT)的二维角度调整架作为激光光束方向的调整单元。建立了激光光束漂移量与调整单元角度变化的模型,并根据测量单元的输出,通过BPNN-PID方法反馈控制调整单元的角度,从而自动补偿激光光束漂移。实验结果表明使用该激光器光束漂移补偿方法,在15 min时间内,用于测量直线度误差和角度误差的激光测量系统的稳定性在测量距离1 m处,分别从未控制时的±9μm和±5″提高到了±3μm和±1.5″。

刀口扫描聚焦光斑法激光束漂移测量

高精确度直线度测量多采用激光方法,但激光束随机漂移影响其稳定性,极大地限制了直线度测量精确度.本文采用刀口法高精确度高分辨率地测出激光束漂移值,以进行补偿修正.给出测量原理、设计出测量系统.刀口位移分辨率高于0.05μm,激光束漂移的最大值为0.05μm左右,两路间漂移的不一致性最大为0.2μm左右.