变形镜交连值的优化分析

关于优化光波控制,自适应光学校正是至关重要的一个环节,可用于改善激光光束质量及校正光束在传输过程中气流引起的波前畸变等。变形镜是其核心器件,而交连值是影响变形镜校正精度的关键因素。针对变形镜实际使用时需要对致动器进行一定的约束,利用带约束的最小二乘法,分析了在一定约束条件下交连值变化对变形镜校正精度及控制稳定性的影响。以Zernike像差和以大气湍流模型构造的像差为校正对象,寻找校正效果最好的交连值。结果表明各阶Zernike像差对应的最优交连值差异较大,最优交连值主要分布在15%～35%之间。从控制误差引起的校正效果变化的方面考虑,对正方形致动器排布的最优交连值位于15%～25%区域。

相位校正器波前拟合误差仿真分析

在自适应光学系统中,波前拟合误差直接影响到相位校正器的校正效果。在仿真分析中,作为相位校正器的变形镜,其面形影响函数通常采用高斯函数近似。以高斯型面形影响函数为基础,利用最小二乘法,通过仿真计算分析了波前拟合误差与入射波前空间频率、驱动器密度、高斯指数、交连值等变形镜主要参数的关系。结果表明,变形镜对低空间频率波前具有较好的补偿能力,且驱动器密度是波前补偿能力的决定因素,增大高斯指数和交连值一定程度上有利于波前的补偿,并对其原因进行了阐释。存在一类特殊情况,当入射波前的零点恰好通过各变形镜所在位置,补偿拟合基本失效,应注意避免。

变形镜参数变化对湍流像差校正效果的影响

利用61单元自适应光学系统湍流校正过程仿真模型,分析计算了变形镜的交连值、高斯指数与自适应光学系统校正能力的关系.发现当交连值的稳定性变差时,引起校正效果的波动程度与高斯指数有关.高斯指数取1.9～2.1时,波前位相差的校正效果受交连值变化的影响最大,原因是校正算法的前提为各个驱动器的影响函数是线性叠加的.

变形镜驱动器位置偏差对低频相位拟合能力的影响

基于最小二乘法,数值分析了变形镜驱动器位置偏差与驱动器排列方式、数量及交连值等对变形镜相位拟合效果的影响。研究结果表明:对于随机产生的低频相位,在变形镜驱动器中心位置引入位置偏差后,方形排列变形镜的抗扰动能力优于三角排列方式;驱动器单元数越多,变形镜抗扰动能力也越强;交连值在一定范围增加时,变形镜的抗扰动能力随之增强。

高效率可变磁阻音圈驱动器的设计及性能研究

变形镜是自适应光学(AO)系统的核心单元之一,本文提出了一种基于磁阻最小原理的新型音圈驱动器结构,在传统音圈结构设计上引入软磁材料-坡莫合金以减少磁漏,从而提高输出力与效率。使用ANSYS Maxwell建立模型进行仿真并优化了各组件的结构尺寸,结果表明该驱动器结构的力为3.4 N,效率可达9.05 N×W^(-1/2),响应时间为0.03 ms。同时,研究发现相邻驱动器间工作影响很小,以此确立了驱动器间距15 mm时,音圈变形镜交连值为11.7%,满足应用要求。本工作为研制大行变量、快速响应、低功耗和高驱动器密度的变形镜打下了坚实的基础,具有很好的应用前景。

Characterization of alternating current impedance properties of biomedical electrodes

To study the alternating current （AC） impedance properties of Ag/AgC1 electrocardiograph （ECG） electrodes, the electrode pair was gel-to-gel connected, and then the electrical potential was recorded after a safe stimulating current passes through the electrode pair, so the AC impedance data of ECG electrodes were obtained. Varying the frequency and value of stimulating current, the detailed comparison and analysis of AC impedance properties of the electrodes were performed, and the stability was further characterized by using the continuous measurement within 24 h. The experimental results show that the AC impedance values of electrodes decreased, and then slightly increased with the increase of frequency of stimulating current. The minimum AC impedance value was obtained when the frequency was changed to 10 kHz. When the stimulating current increased, the AC impedance values of electrodes showed a slight decrease, but did not change significantly. Besides, the continuous measurement results show that the impedance value presented a significant increase in the initial 30 min, and then was stabilized in the following measuring process.

基于滤波函数的分立变形镜波前校正效果预估

采用变形镜影响函数对畸变波前的校正过程进行模拟,并利用超高斯滤波函数对模拟的校正效果进行拟合和统计,确定出变形镜交连值与滤波函数平滑因子的定量关系,进而建立和完善了基于滤波函数的分立变形镜波前校正预估模型。在此基础上,针对具有随机畸变波前的环状光束,对波前校正预估模型的有效性和适应性进行了验证和分析。在实际工作中,只要给定分立变形镜的驱动器间距和变形镜交连值,即可利用给出的超高斯滤波函数波前校正预估模型,从而简便而准确地预估变形镜对不同畸变波前的校正效果。

变形镜的结构参数对其疲劳寿命的影响

在自适应波前校正过程中,变形镜(DM)受驱动器循环机械驱动作用会产生疲劳累积损伤。利用DM的影响函数和最小二乘法对波前校正过程进行模拟,采用有限元方法分析了DM在波前校正过程中的应力分布,并结合Miner疲劳累积损伤理论,计算了DM的疲劳寿命。在此基础上,重点讨论了DM结构参数对影响函数和DM疲劳寿命的影响。研究结果表明,对于给定的畸变波前,当DM极头数相同时,极头采用三角形排布方式时DM的交连值最小,疲劳寿命最长;极头采用正方形排布方式时DM的交连值最大,疲劳寿命最短。此外,当极头间距增大时,DM交连值会随之减小,致使DM的疲劳寿命变长。当极头间距相同时,增大极头半径和缩短极头长度会使DM的交连值变小,DM的疲劳寿命也会变短。极头间距变化对DM疲劳寿命的影响程度大于极头半径和长度;当极头间距一定时,不同的排布方式对应的极头数目不同,DM的极头数越多,疲劳寿命就越短。