抑制大型折叠腔结构光斑抖动技术的研究

针对光腔镜盒的真空变形和振动对精密光学系统的影响,分析了传统刚性连接的光学调整架平台以及球关节连接结构在减振降噪设计的不足,从支撑和柔性密封连接的角度,设计了隔离振动和光腔镜盒真空变形的精密光学调整架平台,对应用于大型折叠腔的双层光学调整架平台的动力学特性进行ANSYS仿真,并完成了光斑抖动验证实验。结果显示框架式双层光学调整架平台的第一阶弹性体频率可达到126.5,172.3Hz,很好地满足折叠腔光学调整架平台的使用要求;应用在大型折叠腔,抽真空试验前后He-Ne导引光输出光斑位置无变化,形状变化很小,出光过程中输出抖动角均方根值为3.73″,隔离振动传递效果明显。

强激光辐照低慢小目标抖动光斑功率密度估计

针对激光毁伤低慢小目标ATP系统跟瞄误差造成的光斑抖动问题,建立激光斜程辐照低慢小目标的高斯分布等效光斑模型。通过仿真,得到特定大气能见度条件下瞄准误差角度、目标天顶角和目标高度的关系曲线,及不同初始天顶角条件下到达目标表面光斑形态及功率密度,并分析辐照天顶角及目标飞行高度对目标表面归一化功率密度的影响,得到了典型低慢小目标尼龙材料激光防御过程中对ATP系统跟瞄误差的要求,为激光防御低慢小目标各项参数设定及自适应系统的完善提供了依据。

基于快速反射镜的自适应控制算法研究

捕获、跟踪和瞄准(ATP)系统是进行高速大容量激光通信的核心,在长距离激光通信中大气等外界扰动产生的光斑抖动严重影响了激光通信终端间的精确对准,大大降低了通信链路的稳定性和通信质量。为抑制光斑抖动造成的影响,提高对目标的跟踪精度,提出一种改进的快速反射镜(FSM)控制方法。分析了自适应控制和常规比例—积分—微分(PID)控制的特点,并论述了结合两种算法进行复合控制的优势,根据李雅普诺夫(Lyapunov)理论提出参考模型自适应PID控制算法,并对常规PID和参考模型自适应PID复合控制算法进行仿真分析和对实际光斑抖动的闭环跟踪实验。实验结果显示:自适应PID控制器获得的超调为2%,上升时间为3 ms,跟踪精度优于2μrad,全面优于常规PID控制算法。与传统PID控制相比,文中提出的控制算法对抑制光斑抖动具有更好的控制效果。