一种大功率宽波段激光束散角的校准测试方法

在大功率激光系统的评价与分析中,激光器的光束品质是系统光束品质的决定性因素,也是激光器验收、鉴定的重要指标,其中束散角是判别激光光束质量的重要参数。本系统测试激光波长的范围比较宽,一般在0.532μm~10.6μm之间,没有合适的探测器能够覆盖整个波段,所以采用了一种新的方法来解决宽波段束散角的测量问题。选用CCD成像和扫描狭缝相结合的方法来实现宽波段激光光束束散角的测量,可见光和近红外波段(0.532μm~1.2μm)激光光束采用CCD法测量激光束散角,中红外波段(1.2μm~10.6μm)激光光束采用扫描狭缝法测量激光束散角。两种方法的结合可以较为精确地测量出不同波段的激光束散角。

基于光斑图像的激光束散角测量方法研究

利用光斑图像测量激光束散角,易受相机动态范围的限制,加衰减片又会影响光斑分布特性,从而影响测量精度。利用相机线性响应动态范围特性,提出了可行的测量图像方法,对得到的临界饱和光斑图像使用均值滤波后进行束散角测量,测量不确定度为0.02 mrad;同时提出利用图像融合的方法,通过对曝光不足和曝光过量的光斑图像融合,扩大了相机的动态范围,获得了激光光斑整体分布特性,并进行束散角测量,实验结果也验证了束散角测量的准确性。

光电法测试激光束散角研究

介绍了一种宽光谱高能脉冲激光束散角的测试方法。脉冲激光经过成像光学系统聚焦,在CCD像面上形成光斑图像,利用MATLAB图像处理软件对该光斑图像行分析处理,得到光斑直径值,从而计算求出激光束散角的值。给出了实验装置和工作原理以及在计算机中进行数据处理的方法。实验结果表明,采用该方法可以较为精确测量出微小角度高能脉冲激光束散角的值。

强光背景下主动偏振成像方法

针对传统光电探测方法在强光背景下目标探测对比度低的问题,本文提出一种基于激光照明的主动偏振成像方法。首先构建激光入射双向反射分布模型、激光入射偏振双向反射分布模型以及激光照明的目标表面偏振度模型,并分析3种典型目标材料偏振特性与束散角之间的耦合关系。然后在暗室可控条件下开展逆光观测实验,验证目标偏振特性受激光束散角的影响。实验结果表明:强光背景下主动偏振成像目标对比度与传统被动强度成像相比提升了86.11%,不同束散角下不同目标材料的可见光偏振特性间存在差异,金属材质相对于非金属材质的线偏振度提升更高,实验结果与理论分析具有较好的一致性。最后,在室外开展太阳逆光观测实验,验证了研究方法在室外高强光、远距离下依旧具有适用性。本研究为提升强光背景下的目标精准感知能力奠定了理论基础。

深空激光通信终端主要参数的分析与研究

针对深空激光通信的应用环境和特性,分析了通信链路中的关键性能指标,考虑了距离光斑扩散衰减、指向控制精度衰减、大气衰减、太阳辐射、探测器暗电流噪声等因素后,确定了通信速率和通信误码率的具体计算方法。对通信链路进行建模,分析了各个参数的计算方法;通过公式推导分析了发射端望远镜口径(激光束散角)与指向控制精度对最大通信距离的影响,以数值仿真进行佐证并进一步分析了发射端望远镜口径(激光束散角)与指向控制精度的约束关系,提出了深空激光通信参数设计的方法。在此基础上进一步计算了现有激光通信能力在地月空间、地火空间场景下的激光链路性能。

大功率半导体激光器远场特性研究

由于半导体激光器输出光束的不对称性 ,使得它在许多应用过程中必须采用特殊的光学系统进行光束整形。在设计光学系统的光学元件及进行光学耦合时需要了解激光器的远场特性。通过用量子阱激光器的解理面上的边界条件解亥姆霍兹方程 ,获得关于远场强度分布、光束散角 ,并用计算机给出各种理论曲线及数据。用自行设计制作的测试装置测量 ,获得激光器的远场分布曲线给出了测试数据。计算机给出的理论远场分布曲线与实验测试获得的远场分布曲线完全一致。

“猫眼”探测光学环路的功率密度计算

激光对光电传感器主动侦察是基于光学系统存在的“猫眼”效应。对包括“猫眼”镜头的回波功率和CCD光敏面照度的整个环路进行了推导。分析结果表明:CCD光敏面上的照度随发射激光束散角、照射距离的增大而降低,随大气能见度的提高而增大。同时,探测器探测面的离焦也对CCD光敏面的照度产生较大的影响,离焦量越大,接收到的光照度越小。

LED铁路信号机构光学参数受环境温度影响研究

依照TB/T 3242—2010《LED铁路信号机构通用技术条件》对铁路信号机构LED发光强度、灯光颜色、光束散角等光学参数进行测试,通过整理和分析LED常温试验和高低温试验的测试结果,得到LED光学参数与环境温度的联系,指导铁路信号机构LED芯片的选型与光学系统设计。

透镜式色灯信号机构及信号表示器标准的研究

《TB/T1413-2001透镜式色灯信号机构及信号表示器》实行已经超过10年,有些内容已经不能满足使用需要。根据目前现场的实际使用情况,对标准中未涉及或者已经涉及但未包含的一些项目进行分析研究,指出存在的问题,并对部分项目提出相应的解决方案。