基于贪心遗传算法的液晶光学相控阵多光束扫描

针对液晶光学相控阵单光束扫描周期长、捕获效率低的问题,提出基于贪心遗传算法的液晶光学相控阵多光束扫描方法。利用多个液晶光学相控阵实现互相独立扫描的多个光束,在用多光束对多个动态目标进行扫描时,根据目标已知的大小、位置以及速度信息,设计基于贪心遗传算法的多光束扫描方法,使用目标捕获效率作为目标函数,对每个光束分配待扫描的目标,并确定多个目标的扫描顺序;搭建液晶光学相控阵多光束扫描平台,在不同的目标数量、目标移动速度以及不同的光斑半径等条件下,对所提的扫描方法进行仿真以及实验验证。研究结果表明:相较于传统扫描方法,基于贪心遗传算法的多光束扫描方法不仅有效地缩短了扫描周期,而且提高了动态目标的捕获效率。

非共线多光束布里渊放大横场数值计算方法研究(特邀)

提出了一种非共线多光束布里渊放大横场分布的数值计算方法,采用“微元法”对泵浦光和斯托克斯光场进行单元分割,实现SBS耦合波方程在三维空间上的近似计算。通过理论模拟与实验结果对比,在非共线角度不大于10°的条件下,放大后斯托克斯光斑尺寸和横场强度分布的理论计算结果与实验结果相符。利用该运算模型模拟了斯托克斯光经四束泵浦光边缘放大,实现了圆形向方形光斑、高斯分布向超高斯分布的转化。该计算方法为非共线多光束布里渊放大的光束横场强度分布优化提供了有力的理论研究工具。

机床三维空间关键几何误差的来源解析--XM-60多光束激光干涉仪的应用案例分享

传统的单光束激光干涉仪对机器的校准主要基于单参数测量,由于机器几何误差中各项自由度误差常常相互关联,对测量结果很少有办法找出其误差的根本来源。XM-60多光束激光干涉仪采用的是光学测量原理及多参数同步测量机理,特别是创新光学滚动角的测量技术,让我们对机器各项几何误差测量及对误差来源的分析有了全新准确快速的可溯源工具。

多光束激光相干合成技术研究

在相干合成理论的基础上,建立了具有普适性的多光束激光相干合成数学模型,并通过计算机模拟了几种条件下多光束激光相干合成的强度分布情况,讨论了相干合成系统各参数变化对相干合成效果的影响。

飞秒激光多光束干涉光刻硅表面减反微结构

为了得到均匀分布的硅表面微结构,提出了一种利用多束激光干涉光刻的方法来实现对硅表面微结构分布特征的控制.利用空间光调制器实现飞秒激光多光束干涉,形成分布均匀、周期可控的空间点阵,利用聚焦的空间点阵在单晶硅表面烧蚀得到规则分布的凹坑状结构,并通过改变附加给空间光调制器的相位实现对微结构分布特征及间距的控制.用扫描电子显微镜和分光光度计分别对结构的形貌特征和光学特性进行了测量,结果表明:采用底角为2°的四棱锥镜相位形成四光束干涉,通过10×物镜聚焦,在激光功率25mW、曝光时间30s时,可以形成间距约为3.3μm的密排凹坑微结构,所形成的凹坑结构具有良好的减反效果,在1.2～2μm近红外波段的透过率相对抛光硅平均提高了11.5%.

远程多光束激光相干场成像拍频误差校正研究

多光束激光相干成像技术是地基观测空间目标的重要方式,各光束的稳定性和性能一致性直接决定着系统成像质量,目前针对系统频率稳定性对成像质量的影响以及激光源频漂的补偿已有一定研究,然而针对多光束发射系统,由驱动放大噪声及声光移频噪声引起的各光束间独立的频漂还需进一步抑制.基于此,本文提出了动态解调和置信区间解调两种抑制方法,理论仿真了动态解调对缓慢频漂抑制的可行性,同时实验证明了置信区间解调法对成像效果的提升,并在200 m和1.2 km的湍流环境中对该解调方法进行了验证.研究表明,置信区间解调法对于各拍频间独立漂移有较好的实时补偿效果,能够有效抑制发射阵列中由声光调制及驱动放大引入的频率噪声,对水平距离1.2 km外的25 mm目标成像角分辨率达到4μrad.本研究为未来远程大功率发射阵列成像中的频率噪声抑制提供了较好的技术方案.

多光束点光源干涉的研究

运用光的干涉理论 ,分别讨论了点光源在平板厚度不均匀情况下的光强分布、条纹及特征 ,分析了多光束干涉对光强分布和条纹的影响 ,并推导出测量平板楔角的一种新方法 .

多光束数字全息的研究

提出了一种多光束数字全息技术来解决当利用菲涅耳数字全息对全息图进行再现时,物体的多个表面无法同时再现得明亮、清晰.该方法是记录时采用多光束照明同一物体的多个表面,增强CCD上接收到的物体侧表面散射光的强度.实验成功地同时再现了物体的多个表面.同时,为了减弱再现像的散斑噪声,采用双线性插值和中值滤波处理图像,获得了质量高的三维物体的再现图像.

无线激光通信中的多光束发射技术研究

在大气激光通信中,大气湍流所引起的光强闪烁会严重影响通信系统的性能,导致系统误码率的增加,多光束发射是克服这种影响的有效方法。本文分析了用不同数目光束发射时的光强概率分布;以及多束光发射时接收端用不同直径的接收透镜进行接收时的光强概率分布,结果表明随着发射光束的增加、孔径直径的增大,光强概率分布更加趋于正态分布,光强概率的均值增大。文中还分析了多光束发射的归一化相关系数和光强方差的关系以及多光束发射在不同湍流环境下的误码率性能,分析结果表明多光束发射系统可以很好地改善接收面的光强起伏,降低系统的误码率。

基于多光束照明的回波光场散斑抑制机理

为了有效抑制激光照射目标表面所产生的散斑效应,提高激光主动成像图像质量,提出采用多光束照明技术,通过理论分析与仿真实验相结合的方式验证了多光束照明在抑制回波散斑效应方面的作用。首先,建立了多光束分光照明模型,理论分析了多光束照明对于完全散射叠加场和部分散射叠加场的散斑抑制原理。在此基础上,根据理论模型构建了仿真实验系统,采用不同能量分配的分光方式,对3种不同表面粗糙度的目标进行了单光束回波散斑对比度和多光束回波散斑对比度实验评估。实验结果表明:等能量4光束照明的回波散斑对比度仅为单光束对比度的1/2,与理论分析结果完全吻合,充分验证了多光束照明技术在回波光场散斑抑制方面的有效性。

多光束傅里叶望远镜成像质量主要因素分析

傅里叶望远镜在对深空暗弱目标成像方面有着独特的优势,但传统的3光束方阵成像扫描时间过长,只能对静止目标成像。为了在几秒之内对运动目标进行高分辨率成像,已经出现了几种不同类型的多光束发射阵列配置方案。在均匀分布排列中,T形配置是目前冗余度最小的结构之一。本文以6光束T形发射配置为例,简单介绍了傅里叶望远镜成像原理,依据T形发射阵列平面与空间频率平面的对应关系,分析了空间频率对成像质量的影响,验证T形发射阵列傅里叶望远镜成像优势,并进行了计算机仿真。得到了不同信噪比条件下的重构图像,通过在相同信噪比条件下和方阵列重构图像对比,成像质量完全满足要求且缩短了成像时间。仿真结果对室内和室外实验有着一定的指导作用,同时也为更多光束及其他发射阵列配置提供了参考。

基于TDLAS检测西林瓶内氧气浓度的多光束干涉抑制方法

应用可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)技术开放单光路短光程检测西林瓶内氧气浓度,因玻璃瓶壁造成入射光多次反射和透射,形成多光束干涉,严重影响信号波形和检测精度。本文提出了一种改变激光入射角度来抑制瓶壁光学干扰的方法,理论分析了入射角度对透射光强分布的影响,详细推导了使两相干光束叠加部分在接收端探测范围之外的入射角度计算公式,并根据现场参数得到理论最佳入射角度。对氧气浓度1%的样瓶进行多次测量,将二次谐波信号峰值的平均值作为信号,峰值的标准差作为噪声,以信噪比(signal to noise radio,SNR)最大作为系统入射角角度的优化指标,实验获得系统的实际最佳入射角度。与决定系数较高的入射角度进行浓度预测对比,交互验证后的最小二乘拟合结果显示:相关系数分别为0.995 9和0.988 9,前者相比后者提高了0.7%,预测的均方根误差(root mean square errors of prediction,RMSEP)分别是0.003 1和0.005 3,前者相比后者降低了41.5%,说明本文方法所确定的最佳入射角,能有效抑制玻璃瓶壁引起的多光束干涉影响,改善系统检测精度。

多光束激光大气传输

热晕效应存在时，利用发射多个激光束可以显著地提高光束到达靶 面的光强峰值。数值模拟结果显示，比单光束到达靶面的光强提高两倍以上。

基于碳纳米管阴极的多光束X射线源技术

以碳纳米管材料作为场致发射电子源的X射线源是近几年国际上的研究前沿。相比传统热电子发射X射线源而言,碳纳米管X射线源具有结构紧凑、高时间分辨、可编程发射等优势。面向静态扫描成像系统的多光束X射线源是碳纳米管X射线源的重要发展方向之一。文章将介绍基于碳纳米管阴极的多光束X射线源技术。

多光束非定域干涉透射光强分布

研究了多光束非定域干涉现象,得到了多光束非定域干涉的透射光强分布函数。理论研究结果表明,干涉圆环中心位置光强与定域干涉结果一致。对得到的多光束非定域干涉透射光强分布函数进行了数值分析,分析结果表明随着镜面反射系数的增加,非定域干涉条纹变得更加锐细,光谱分辨率提高,同时在低干涉级次处出现了噪声,并且反射系数越高,噪声越明显。在镜面间距不变的情况下,通过改变观察屏位置,对透射光强分布进行数值分析,结果表明干涉级次与干涉圆环倾角的余弦值存在线性关系,通过求斜率可以得到镜面间距。保持观察屏位置不变,通过改变镜面间距,数值分析结果表明干涉级次与干涉圆环半径平方存在线性关系,并且直线斜率与镜面间距也存在线性关系。

多光束干涉下的LED光谱像差校正技术

对LED光谱像差进行准确校正,可以准确获取研究对象的空间及光谱信息,在光学领域具有重要的应用价值。但在矫正光谱像差时往往伴随着光学面多次反射、透射的多光束干涉,导致提取的LED光谱的特征具有畸变性。传统方法不能准确描述多光束干涉图与LED光谱之间的关系,无法消除多光束干涉干扰,降低了LED光谱校正的准确性。为提高校正准确性,提出一种基于奇异值分解的多光束干涉下的LED光谱像差校正方法。采用多光束干涉成像光谱仪进行处理,获得多光束干涉信息的图像;利用方程组准确描述多光束干涉图与LED光谱之间的关系,并利用奇异值分解的方法求解方程组,最终得到准确LED光谱像差的校正结果。仿真结果表明,利用改进算法能够获得准确的多光束干涉下的LED光谱像差校正结果。

用多光束干涉实现纳米级阵列图形的长焦深光刻

用多束相干光适当组合干涉曝光,得到的图形与基片在干涉场内的纵向位置z无关,与x、y位置呈周期关系,光的相干长度对应传统光学光刻的焦深。该方法适合大尺寸基片上纳米级孔、锥阵列图形的制作。模拟了双光束双曝光、三光束单曝光和四光束单曝光的干涉场光强分布,用波长为441.6nm的激光曝光得到尺寸为200nm的孔阵和点阵的图形。

多光束非定域干涉反射光强分布

研究了多光束非定域干涉现象,得到了多光束非定域干涉的反射光强分布函数.数值计算结果表明:随着镜面反射系数的增加,多光束非定域干涉条纹半值宽度降低,条纹变得更加锐细,光谱分辨率提高;当镜面反射率较高时,除了暗条纹外,在低干涉级次处紧邻暗条纹还有很窄的亮条纹存在;亮条纹振幅逐渐衰减至背景光强度,干涉级次越低亮条纹振荡越明显;第一束反射光提供了一个均匀的背景,第二束反射光的加入产生了双光束干涉,干涉条纹较粗,对比度较低,更多光束的加入使干涉暗条纹变得锐细,在相邻暗条纹间出现了明暗相间的低强度明暗条纹;足够多光束的加入使相邻暗条纹间低强度变化的明暗条纹消失,同时在紧邻暗条纹处出现了振幅振荡衰减的亮条纹.最后,将多光束非定域干涉理论应用于光学滤波器的研究,结果表明:提高镜面反射率,可以显著降低多光束非定域干涉的滤波带宽;改变镜面间距,可以灵活调整多光束干涉仪滤波波长和相消波长间距.

光折变晶体中共面多光束干涉研究

构用共面多光束干涉在光折变晶体中形成了对比度较大的一维、二维周期性晶格微结构。理论和实验对比研究了共面双光束和多光束在光折变晶体中会聚相干形成周期微结构的分布规律和影响因素。在相干理论的基础上,建立了具有普适性的共面多光束相干数学模型,数值模拟了n(n=1,2,3,4,5,6)束共面激光相干光场的光强分布规律。实验结果表明,干涉光场图案分布同数值模拟相吻合。实验中进一步讨论了相干系统各参数变化对干涉效果的影响,并通过全息记录在铁电铌酸锂晶体中构造出了同多光束干涉场光强分布对应的光子晶格微结构。

多光束法布里-珀罗干涉实验的计算机模拟

用计算机数值计算的方法,模拟了法布里-珀罗多光束干涉实验的光强分布,并与双光束等倾干涉条纹进行了比较,分析了薄膜反射率对法布里-珀罗干涉实验的波长分辨率影响。