模糊PID控制的光束指向稳定系统

激光束指向稳定技术通过控制激光束稳定输出,以实现对运动目标的瞄准,提高跟踪精度。基于单个快速反射镜(FSM)光束指向稳定原理,通过Zemax光学仿真,针对单个FSM光束指向不稳定的问题,建立基于双FSM的光束指向稳定模型,根据入射激光偏转角度的变化得到光斑移动轨迹;比较单、双FSM系统理论光束指向误差范围。为使FSM具有良好的跟踪能力,实现偏转角度的精确输出,基于模糊自适应比例-积分-微分(PID)控制进行仿真,通过与经典PID控制比较,模糊自适应PID控制器具有良好的鲁棒性,可以提高系统的动态性能和对目标的跟踪精度。

光学系统的光束指向稳定性光电测试法研究

本文以振动的基本理论为基础,利用矩阵光学理论,总结了光学图像法测试光束指向稳定性的定理。通过进行实验光路的测试以及光电法测试光束指向稳定性的模型设计,实验表明:光束指向稳定性误差的大小,误差的出现的振动概率及其影响大小可以通过光学图像法来分析,加以加速度计的电学法运用的结合,可以推测出光束指向误差是由于光路影响以及来源。光电测试法的设计稳定,便捷实用,具有十分高的使用价值与应用存在,可以广泛应用于规模大的光束系统的光束指向稳定性测试。

谐振腔状态对高功率Nd:YAG脉冲固体激光器光束指向稳定性的影响

针对评估高功率固体激光器光束指向角不稳定性的需求,构建了考虑热分布和增益分布的激光光场数值计算模型,分析了谐振腔输出镜和反射镜失谐程度对光束指向稳定性的影响。定义了腔镜转动微扰因子和腔镜移动微扰因子,分别描述腔镜平行失谐和共轴失谐的程度,并在谐振腔光场计算中引入了微扰因子、热效应调制和增益调制。利用该方法研究了高功率Nd:YAG固体激光器在腔镜失谐状态下,谐振腔参数对光束指向稳定性的影响。抽运功率为10000 W,腔镜转动微扰因子和腔镜移动微扰因子分别在1×10^(−4)~50×10^(−4)和1×10^(-7)~50×10^(-7)范围内变化时,激光束指向偏移角均方根值在抽运脉冲时间内的波动范围为1×10^(-6)rad~5×10^(-3)rad。

光学系统的光束指向稳定性光电测试法研究

从振动的基本理论出发,应用矩阵光学理论,推导了光学图像法测试光束指向稳定性的原理。设计了光电法测试光束指向稳定性的测试应用,并搭建了实验光路,结果表明:光学图像法可以准确分析光束指向稳定性误差的大小、产生的误差的振动频率及其影响程度,并结合加速度计的电学法测试,可以探测光路中引起光束指向误差的来源。光电法测试结果正确可靠、简单方便,具有较好的工程应用价值,特别适合大型光学系统的光束指向稳定性测试。