基于NPS的集成光学型光隔离器的研究

本文介绍了集成光学型光隔离器的两种构型 ,着重讨论了基于非互易相移 (NPS)的集成光学型光隔离器。对于构成集成光学型光隔离器的关键构件磁光波导的理论基础 ,数值计算及仿真进行了研究 。

国产光学型大孔径闪烁仪的技术性能分析

利用2009—2012年在北京密云、青海阿柔、河南济源、甘肃张掖、河北馆陶和沽源的野外对比试验数据,分析了国产光学型大孔径闪烁仪的观测精度、稳定性和一致性,为国产光学型大孔径闪烁仪的后续生产和改进提供科学依据。分析结果表明:(1)以德国BLS900闪烁仪观测值作为参考值,张掖巴吉滩3套和沽源站5套国产大孔径闪烁仪样机感热通量观测值的平均均方根误差分别为19.91 W·m^(-2)和9.81 W·m^(-2);样机感热通量观测值均值与涡动相关仪观测值比较,均方根误差分别为21.08 W·m^(-2)和12.87 W·m^(-2),表明国产大孔径闪烁仪具有较好的观测精度;(2)国产大孔径闪烁仪在高温、低温、高湿或低湿的恶劣天气条件下以及长时间序列的观测均具有较好的稳定性;(3)样机观测感热通量之间的回归斜率差异较大,为6%,相关系数大于0.98,表明国产大孔径闪烁仪的一致性较好。综上所述,国产光学型大孔径闪烁仪基本达到了国外同类仪器的性能水平。

微型球面结构光学型背投屏幕的光学原理及特点——关于三枪屏与LCD屏的区别

自去年本刊第八期《一款低价位高画质的微型球面结构光学型背投影屏幕》刊出后,笔者收到了大量的读者来信咨询,要求了解更多的关于该屏幕的特点与一些物理参数,以及安装使用要求等问题,在购买背投屏的用户中,一部分是用于维修三枪CRT背投电视,一部分是将该屏用于大屏幕背投影显示工程。

全光学型延时反馈法控制外腔式半导体激光器的混沌

根据Ｐｙｒａｇａｓ连续反馈法控制混沌的原理，提出一种全光学型延时反馈法控制半导体激光器混沌的方案，用相干理论分析了该方案实现混沌控制的机理和条件，进行了计算机数值模拟，结果证明了该方案的有效性．

一种应用于谐振式微型光学陀螺的高频锁相放大器的设计

谐振式微型光学陀螺(R-MOG)是利用光学Sagnac效应实现对转动检测的一种高精度的惯性传感器件。在R-MOG系统中,信号处理具有非常重要的地位。根据R-MOG系统中,集成光学环形谐振腔的谱线宽度高达几十MHz以及R-MOG输出信号具有弱信号、大噪声特点,设计了一种用于提取被噪声淹没的微弱信号的高频锁相放大器。在对高频锁相放大器各部分电路进行具体设计和分析的基础上,完成了对整体电路的性能测试。测试结果表明,研制的锁相放大器在载波频率为30MHz时的等效输入噪声为11nV/Hz。将整个电路应用于R-MOG系统中,解调出的信号效果良好。

谐振式微型光学陀螺锁频精度分析

在谐振式微型光学陀螺(R-MOG)系统中,为了减小由I控制器取代一阶惯性反馈环节,建立反馈控制模型,对比分析PI控制器和一阶惯性反馈环节2种反馈方式对锁于光学器件受温度、应力等外界环境因素影响产生的各种噪声,提高环路锁频精度,在反馈回路中引入P频精度的影响.利用PI控制器设置的反馈回路能够消除环路的阶跃响应稳态误差,从而降低温度等外界因素引起的环形腔互易性噪声的影响,提高环路锁频精度.进一步优化PI控制器参数,将优化设计的PI控制器应用于R-MOG系统,得到锁定环路阈值精度为30Hz,对应环长为7.9cm的微型环形腔可检测转动角速度为0.15°/s,并在该芯片构成的系统上观察到20°/s的陀螺响应.

传输型光学遥感器斜模式采样新方法研究

文章介绍了实现超模式采样焦平面3种解决方案面临的技术难点,为避开器件问题提出了一 种新的斜模式采样方法。以任意两雏周期采样理论为基础分析了斜模式采样技术的物理原理,并通过实验 手段验证了斜模式采样技术的可行性。试验结果表明:改变探测器推扫方向的采样间距,斜模式采样技术 可以提高传输型光学遥感器图像的空间分辨率,该技术相对于超模式采样技术,工程实现上要简单。

改进的Herriott型光学长程池

用凹面反射镜和平面反射镜组成结构简单、光路易调的光多次反射装置 ,计算了这种光学系统的稳定性条件。考虑实际入射光束的直径和发散角 ,给出了最大反射次数的求法。制成适用于钛宝石激光光声光谱仪的光 56次通过的长程池。理论计算的反射光斑分布与实验观测一致。这个技术有利于提高光声光谱和吸收光谱的探测灵敏度。

制冷型中/长红外双波段双视场全景光学系统设计

为了同时探测中波红外和长波红外两个波段信息,实现两个不同视场快速切换,采用空间多镜头图像拼接全景成像法,设计了四通道制冷型中/长红外双波段双视场全景成像光学系统。该全景系统由周视方向3个互成120°的红外物镜和顶视方向一个红外物镜构成,每一个成像通道光学系统采用二次成像结构。F数为2,工作波段为中波3.5μm^4.8μm、长波7.8μm^9.8μm,双视场两档焦距之比为5,通过轴向移动变倍组可以完成122°/44.49°双视场转换。利用折/衍混合器件及非球面设计技术,采用光学被动式消热差法对光学系统进行了温度补偿。设计结果表明,该双视场光学系统具有100%冷光阑效率和良好的冷反射抑制能力。在-40℃^+60℃范围内,在奈奎斯特频率18lp/mm位置处,中波红外系统MTF值均大于0.5,长波红外系统MTF值均大于0.3。

传输型光学遥感器超模式斜采样新方法研究

文章简要介绍了超模式和斜模式采样的概念,结合超模式采样技术和斜模式采样技术,提出 了一种新的传输型光学遥感器的采样方法,即超模式斜采样,该方法充分发挥了超模式和斜模式采样的优 点,在图像信噪比保持不变的情况下,地面采样间距大大缩短,遥感图像的空间分辨率可以大大提高。

光纤中光学高斯型脉冲的传输特性研究

应用变分法,研究了微扰对光学高斯型脉冲在光纤中非线性传输特性的影响,导出了光学高斯型脉冲参数演化的动力学方程。

位相型衍射光学元件设计的混合算法

针对传统的光束整形算法在设计位相型衍射光学元件时效果差的缺点,本文提出了一种适合于位相型衍射光学元件设计的新混合算法。该混合算法是将变尺度BFGS算法融入遗传算法中,其中变尺度BFGS算法主要用于局部搜索,同时将罚函数优化准则用于成本函数的构造中。相比于传统的优化算法,该混合算法具有效率高、收敛快和稳定性好等优点。作为一个设计实例,我们分别将传统模拟退火算法和该混合算法应用到高斯光束整形中,进行了数值模拟,为了考察该混合算法的可靠性,设定了衍射效率和信噪比两个技术指标。设计结果表明:该混合算法收敛速度快,设计效费比优,仅需少量的迭代次数就能达到高衍射效率和高信噪比的要求。用该混合算法设计的衍射光学元件,能极大地改善整形效果,在均匀性要求较高的场合有广泛的应用前景。

推扫型光学传感器的目标联合检测跟踪算法

为了从扫描图像序列中检测弱小运动目标并对其状态参数进行估计,提出一种基于随机有限集理论的目标联合检测跟踪算法.根据推扫型光学传感器的扫描特性,建立目标在像平面的运动模型和测量模型.将目标状态和量测数据描述为随机有限集合,将目标的联合检测跟踪问题建模为目标状态集的贝叶斯最优估计问题,并依据随机有限集理论推导出贝叶斯滤波的预测和更新表达式.从算法实现的角度,利用高斯混合技术实现算法的递推滤波.仿真结果表明,该算法适应杂波的能力强,对漏检的影响更小,可以有效完成推扫型光学传感器的目标检测跟踪任务.

新型光学长程吸收池的仿真设计研究

为了解决传统的长程光学吸收池设计中镜面利用率低导致反射次数少的问题,根据传输矩阵理论,开展了离散型Herriott池的结构参数设计研究。基于MATLAB数值计算模拟详细研究了吸收池内光线的传输次数与机械结构参数、光线的入射位置及入射角之间的依赖关系。仿真结果为实际应用中设计便携式长程光学吸收池提供良好的参数和模型借鉴作用。

改进型卡塞格林光学系统的设计

普通的卡塞格林光学系统,其主次镜分别由抛物面和双曲面组合而成,非球面镜的加工难度大、成本高,针对这些特点对卡塞格林光学系统进行了改进。改进型的卡塞格林光学系统与传统的卡塞格林光学系统对比具有加工难度小、成本低等特点,通过在系统最前面附加前校正组,使得主次镜可以由球面面型实现,通过在像面前设置后校正组使视场也得到了提高,与传统的卡塞格林光学系统20'相比,它的视场可以拓宽到1.3°。系统设计结果通过传递函数与点列图的分析与衍射极限非常接近,为中等口径卡塞格林光学系统的设计提供了一个新的思考方法。

激光位移传感器传感探头微小型光学系统设计

光斑质量直接影响激光位移传感器测量的精度。为了提高激光位移传感器传感探头光学系统的成像质量,设计了传感探头四片式微小型光学系统。本文在理想成像基础上,分析光束在光学系统中能量传递的变化规律,对比光电探测器的感光能力,利用光学设计软件(ZEMAX)实现了激光位移传感器传感探头微小型光学系统的设计。通过理论计算分析,严格控制传感探头孔径光阑的大小,对光学系统进行优化处理,成像最大弥散斑半径低于3. 3μm,空间分辨率120lp/mm以下的传递函数MTF(Modulation Transfer Function)值大于0. 5,光线扇形图的最大像差小于5μm,畸变量低于0. 1859%。该光学系统具有良好的成像效果,可以满足激光位移传感器探测系统对成像系统成像光斑质量的要求,以保证传感器的测量精确度优于5μm。

紧凑型长波红外光学系统无热化设计

对于工作环境温度在-40~60℃之间的长波红外折射光学系统来说,由于红外光学材料受温度变化影响非常大,光学系统必须进行无热化设计。在介绍了无热化系统的种类,分析了温度变化对红外光学系统的影响基础之上,基于非制冷型焦平面探测器,设计了工作在长波红外8~12μm,F#为2,视场角为6.8°的摄远型物镜系统。采用添加棱镜的方法,使系统在不添加特殊面型的情况下达到无热化的目的,同时使系统结构紧凑,摄远比达到0.69。透镜面型均为标准球面,利于加工、装调、检测。设计结果表明,光学系统的调制传递函数在每个规定温度下均能接近衍射极限,满足了设计要求。

一种新型微小视频卫星光学系统设计

基于Ritchey-Chretien(R-C)光学系统,采用Zemax软件设计次镜为类曼金反射镜的折反射式光学系统。系统的焦距为3 000mm,视场角为1°,相对孔径为1/8,工作谱段为450nm^900nm。结果表明,截止频率为50lp/mm处的MTF值为0.55,接近衍射极限,畸变小于0.022%。类曼金镜的非球面反射面与主镜构成R-C光学系统,消除了系统的球差和彗差,折射面分担次镜的光焦度,减小了非球面的非球面偏心率。类曼金反射镜的加入,将次镜非球面偏心率的平方由4.356减小到1.940,而且系统总长度由600mm减小到550mm。

光纤Raman散射对光学高斯型脉冲传输特性的影响

应用光学高斯型脉冲在光纤中非线性传输特性的微扰理论,研究了光纤Raman散射对光学高斯型脉冲传输特性的影响,导出了光学高斯型脉冲参数演化的动力学方程。结果表明:光纤Raman散射微扰对光学高斯型脉冲脉冲位置、频率和相位参数有影响,而对光学高斯型脉冲脉冲振幅、脉宽、啁啾参数无影响。