一维线阵离轴高斯光束的远场发散角和方向性

根据广义惠更斯-菲涅尔原理,采用积分变换,推导出一维线阵离轴高斯光束通过自由空间传输的远场发散角解析式,以研究其远场发散角的特性和方向性.研究表明:一维线阵离轴高斯光束的远场发散角随子光束数目增加和子光束相对间距减小而减小;当子光束数目和相对间距增大到一定值后,远场发散角变化缓慢;在一定条件下,一维线阵离轴高斯光束与单束高斯光束具有相同的方向性.

一维线阵离轴高斯光束通过湍流大气的传输特性

研究了一维(1D)线阵离轴高斯光束通过湍流大气的传输特性,推导出了其光强传输方程.研究表明,1D线阵离轴高斯光束通过湍流大气传输经历了三个阶段,即在近场其光强分布为类似于入射光的锯齿状分布,随着传输距离的增加逐渐变为平顶分布,最后在远场成为类高斯分布.湍流的增强会使光束传输经历三阶段的进程加快.并且,湍流使得不同子光束数的1D线阵离轴高斯光束的归一化光强分布相接近.此外,子光束数越多的1D线阵离轴高斯光束受到湍流的影响越小;1D线阵离轴高斯光束较高斯光束受到湍流的影响要小.

1维线阵离轴高斯光束的分数傅里叶变换

为研究非相干的1维线阵离轴高斯光束通过分数傅里叶变换(FRFT)系统的传输特性,利用Collins积分公式,导出了其在FRFT面上的光强分布解析式,并利用此解析式作数值计算和分析。研究表明:非相干的1维线阵离轴高斯光束在FRFT面上的光强分布由FRFT的阶数和子光束数目共同决定,其归一化的光强分布随FRFT的阶数周期性变化,周期为2;子光束数目的大小及其奇偶性对归一化光强分布的影响取决于FRFT的阶数;轴上归一化光强分布也随FRFT的阶数周期性变化,变化周期也为2。

一维线阵高斯光束通过湍流大气传输的远场光束质量研究

采用桶中功率(PIB)、β参数和Strehl比作为光束质量的评价参数,研究了一维(1D)线阵高斯光束通过湍流大气传输的远场光束质量.基于广义惠更斯-菲涅尔原理,推导出了其光强传输方程,以及PIB和Strehl比的解析表达式.研究表明,湍流使得光束质量下降.但是,光束数越多的1D线阵高斯光束受到湍流的影响越小;1D线阵高斯光束较高斯光束受到湍流的影响要小.

一种高精度线阵CCD二维自准直仪四狭缝目标中心的定位方法

为满足高精度线阵CCD二维自准直仪动态高精度测量,提出一种高精度线阵CCD二维自准直仪四狭缝目标中心的定位方法,首先采用高斯滤波对CCD图像进行平滑处理,在抑制噪声的同时生成带有高斯加权的CCD图像,然后采用线性插值质心法对加权图像进行目标中心亚像素定位。实验结果表明,该定位方法稳定性好,定位精度高且实时性强,在原理样机上,应用该方法实现了单次二维角度测量时间小于0.2 s,测量范围±900″,在±300″内相对于进口ELCOMAT3000示值误差优于±0.5″,具备工程应用价值。

一种基于高斯滤波的二维自准直仪目标中心的精确定位算法

为满足高精度线阵CCD二维自准直仪动态高精度测量,提出一种基于高斯滤波的二维自准直仪目标中心的精确定位算法。首先采用高斯滤波对CCD图像进行平滑处理,在抑制噪声的同时生成带有高斯加权的CCD图像,然后采用线性插值重心法对加权图像进行目标中心亚像素定位。实验结果表明,该定位方法稳定性好,定位精度高且实时性强,在原理样机上,应用该方法实现了单次二维角度测量时间小于0.2 s,测量范围±900″,精度优于±0.5″,具备一定工程应用价值。

高斯光束经薄透镜系统后的功率损耗

本文应用波动光学、几何光学及矩阵光学等方法就高斯光束在薄透镜及梯度透镜系统中传输的功率损耗进行了讨论，计算了由横向偏差及轴向倾角带来的插入损耗，并给出了系统的理想尺寸参数。

湍流对离轴列阵高斯光束相干与非相干合成的影响

研究了湍流对离轴列阵高斯光束相干与非相干合成的影响.推导出了相干合成光束的传输方程.采用二阶矩束宽、桶中功率和参数β作为光束质量评价参数比较了离轴列阵高斯光束通过湍流大气的相干与非相干合成,并对主要结果给予了合理的物理解释.研究表明:一方面,不论是相干合成还是非相干合成,湍流都使得合成光束扩展、峰值光强下降,并且子光束数越多,合成光束受湍流影响就越小.另一方面,非相干合成光束较相干合成光束受到湍流的影响要小.

相干合成线阵高斯光束扫描识别猫眼目标理论分析

提出了一种利用相干合成线阵高斯光束扫描识别漫反射背景中的猫眼目标的新方法。建立了线阵高斯光束的相干合成数学模型,利用Collins衍射积分公式以及将硬边光阑窗口函数分解为有限个复高斯函数之和的方法,推导了相干合成线阵高斯光束通过猫眼目标和朗伯漫反射体反射后的解析光强分布公式。通过数值计算分析了目标尺寸、光束线阵数对反射光时间分布特性的影响。结果表明,朗伯漫反射体的反射光时间分布不具有周期特征,其尺寸越大,时间分布展宽越大;猫眼目标的反射光时间分布周期特征与目标处的光强纵向分布周期特征相似,其口径越大,丢失的频率特征越多。基于该方法可以有效地从复杂漫反射背景中快速识别出猫眼目标,并估计出漫反射体或猫眼目标的尺寸大小。

任意线偏振高斯光束的非傍轴传输

运用非傍轴光束传输的矢量矩理论,对任意线偏振高斯光束的非傍轴传输进行了系统的研究,给出了定量计算偏振对束腰、横向远场发散角和光束传输因子贡献的解析通式.并对高度非傍轴和傍轴两种极端情形,简化了相应的计算式.在高斯光源线度趋向于零的极限情形下,两个横向的最大发散角均为90°,与偏振态无关.在高度非傍轴情形下,可以通过所给出的解析通式设计高斯光源的半宽度与激射光波长之比值以及线偏振态来达到所期望的光束传输特性.对于傍轴情形,不同偏振对束腰和横向远场发散角稍有影响,但这种影响一般可以忽略不计;而光束传输因子却始终保持不变,与偏振态无关.若介于这两种极端情形之间,则可以根据高斯光源的半宽度之值和所期望的计算精度,确定解析式中级数的项数进而确定任意线偏振高斯光束的非傍轴传输特性.

光场相干性对线聚焦均匀性的影响

采用高斯－谢尔模型（ＧＳＭ）光束来模拟部分相干光，研究了具有不同相干多数β的ＧＳＭ光束经柱透镜列阵系统变换后聚焦场的光强分布，并详细讨论了衍射效应和干涉效应对辐照均匀性的影响。

离轴高阶椭圆高斯光束

采用张量方法定义了离轴高阶椭圆高斯光束(DHEGB),通过矢量积分导出了DHEGB经过非轴对称光学系统的传输公式,其在零阶情况下可退化为离轴椭圆高斯光束的传输形式。数值计算和分析了DHEGB在自由空间中的传输特性,进一步研究了以离轴高阶椭圆高斯光束为基模构成的一般激光光束列阵的特性。研究结果表明,DHEGB光斑随着传输距离发生了旋转,传输特性与离轴参数有密切关系。

一种新型的卫星光通信高速跟瞄探测装置

卫星光通信(IOC)的跟瞄(PAT)子系统中,高的角度偏差检测频率对于保证链路稳定和通信质量具有重要价值。针对高速PAT角度偏差检测的需要,设计了一种基于二元光学器件(BOE)的新型角度探测装置,并给出用于此装置的改进光斑形心算法。入射到光通信终端的光束经BOE的整形和聚焦后,通过线阵CCD即可实现二维角度偏差探测。仿真结果表明,角度探测频率可达数10 kHz,最大测角相对偏差2.84%,BOE效率83.9%。与传统的面阵CCD二维测角装置相比,新装置算法复杂度由O(N2)降低到O(N),同时系统的硬件部分复杂度也得到了极大简化。