激光制导武器目标光斑大小半实物仿真研究

针对激光制导武器半实物仿真中的光斑大小仿真需求,通过对激光导引头的工作原理进行分析,本文建立了实验室环境下的目标光斑位置和大小变化的仿真模型;根据相似性原理,提出了采用光学扩束系统来控制光斑大小的变化,从而模拟真实环境下激光导引头所敏感到的目标光斑大小实时变化;基于模型进行了激光半主动炸弹光斑大小仿真实验。实验结果表明,目标光斑大小仿真模型是正确的,仿真方法是切实可行的,满足了激光制导武器半实物仿真的要求。

快速成形激光光斑半径补偿算法的研究

快速成形系统生成的切片轮廓含有大量的奇异点和非常小的轮廓环 ,这是传统数控技术中的刀具半径补偿算法所不能妥善处理的 .为此提出了一种新的快速成形激光光斑半径补偿算法 ,它基于补偿后的线段方向必须与原始轮廓线段方向一致的判据 ,先将原始轮廓进行修整 ,删除不符合判据的轮廓点并根据需要添加相应的顶点 ,然后再进行半径补偿 ,从而保证了补偿轮廓无畸变失真和与原始轮廓的一致性 .该算法是一个简单迭代过程 。

激光制导武器半实物仿真光束变换与控制

根据相似性原理,分析了激光制导武器半实物仿真中激光指示目标的动态特性模拟要求,提出了偏振方式实现光斑能量的连续变化,望远光学系统实现光斑尺寸连续变化的技术方案。测试结果表明,光斑能量动态调节范围大于104倍、动态调节误差小于5%,光斑尺寸动态调节范围不小于20倍、动态调节误差小于10%,能够满足激光制导武器半实物仿真的要求。

应用于三坐标测量机的半光斑成像式激光测头

运用半光斑成像原理研制出一种新型的半光斑成像非接触激光瞄准测头,采用自适应控制方法实时调节激光光强使其可以适应不同光学特性表面的瞄准测量,并对该测头重复性瞄准触发精度、不同光学特征表面的灵敏度特性进行了实验研究。实验结果表明该测头重复性瞄准测量不确定度在1μm以内,测量灵敏度可达30--60 mV/μm,测量角度在不增加辅助措施的前提下可以达45°,综合性能达到传统三角法光学测头的性能。该测头具有检测速度快、自动化程度高、瞄准精度高的特点,结合其他测长仪器可以实现自由曲面的快速、精确测量,具有广泛的应用前景和较强的实用价值。

半光斑成像式多功能激光瞄准测头的研究

运用半光斑成像原理设计了一种用于三坐标测量机的多功能激光瞄准测头。详细介绍了测头的光学系统工作原理和设计思路，采用自适应控制方法实时调节激光光强使其可以适应不同光学特性表面的瞄准测量，并进行了多功能测头的重复性瞄准测量、灵敏度测量、倾角跟踪实验。实验结果表明，该测头重复性瞄准测量不确定度优于1μm，测量灵敏度可达30mV／μm，激光跟踪瞄准被测曲面倾角可达25°，能满足三坐标测量机的使用要求。该测头具有检测速度快、自动化程度高、瞄准精度高的特点，结合三坐标测量机或者其它测长仪器，能够实现对自由曲面进行快速精确瞄准及轮廓图像瞄准测量，具有广泛的应用前景和实用价值。

激光目标模拟系统光斑尺度控制单元研究

针对制导弹药激光目标模拟系统中对光斑尺度控制的需求进行研究。根据系统对光斑张角的变化范围、变化最大速率和控制精度的设计指标要求,对光斑尺度控制系统进行数学建模,给出了力矩电机与平台负载的传递函数,并利用ELMO驱动控制器、直流力矩电机构成单向有限角位置伺服控制,内部实现电流反馈、速度反馈和位置反馈的闭环控制。系统测试实验结果表明,直流力矩电机闭环伺服带宽82.1 Hz,光斑张角从0.5 mrad变化到5 mrad的最大误差为112.1μrad,小于设计要求的0.15 mrad;光斑张角从5 mrad变化到90 mrad的最大误差为326.1μrad,小于设计要求的0.5 mrad。光斑张角变化范围内,其误差均在设计误差范围内,从而验证了控制策略的可行性。

双端热透镜Z型固体激光腔图解分析

采用传播圆图解方法研究了具有双端热透镜的Z型折叠固体激光腔的工作特性,得到了谐振腔各腔臂中的光模参数bt1,bt2,b2及光斑尺寸wt1,wt2,w2随激光介质的热动力参数1/tf1及1/tf2的变化关系;结果表明通过合理选择参数可对腔的热稳定范围及基模光斑尺进行调控,其关键参数是对称的第1、3臂的长度l01+1f(或l02+f2),其值越小,腔的热稳定区越宽,同时激光晶体处的基模光斑越小。第2臂中的参数δ对热稳区宽度没有明显影响,但δ值越大,对应的光斑半径wt1及wt2也越大。

激光制导武器光斑形状半实物仿真技术研究

在激光制导武器半实物仿真试验中，其中一个要求就是激光目标模拟器为导引头提供的光斑形状应与其在实战环境下“看到”的一致。根据激光制导武器制导原理，建立了实战条件下激光光斑形状模型，并设计了光斑形状半实物仿真系统。依据仿真相似性原理，建立了仿真条件下的光斑形状数学模型及激光目标模拟器发射的激光束散角数学模型，讨论了照射误差对光斑形状的影响。通过仿真分析证明这些模型是正确的。

椭圆截面离心率渐变的导管光线3维追迹设计

为了提高微柱阵列与透镜导管耦合系统的光斑整形效果,设计了一种横截面是椭圆、且椭圆离心率随位置变化的不规则导管设计方案。在导管的前端面,椭圆长轴在水平方向,以与激光二极管阵列的发光面形状相匹配;在导管后端面,椭圆长轴逐渐过渡到竖直方向。利用3维光线追迹方法进行仿真计算,可知该不规则导管可以得到圆对称性较好的光斑整形效果,微柱阵列和该导管的能量传输效率分别为90.84%和91.98%,对应于整个耦合系统的能量传输效率为83.55%。结果表明,该不规则导管在光斑整形效果和能量传输效率方面与普通导管相比具有一定优势。

压缩半导体激光器光斑的光路分析及数值计算

由于半导体激光器的发散角大,输出光束为椭圆高斯光束,若应用于实际必须解决半导体激光器高斯光束的准直和光斑校正的问题。利用高斯光束理论对压缩半导体激光器发散角的问题进行了讨论,并且给出了数值分析。