倒棱工艺对激光角反射器衍射特性的影响

基于激光角反射器的几何结构模型及倒棱方式,采用光线的折反射定律,推导了在倒棱条件下激光角反射器有效衍射区域的分布模型,并结合激光角反射器位相分布及衍射理论,建立了在不同光束入射角下,棱宽对角激光反射器近场和远场衍射特性影响的数学模型。采用数值仿真的方法分析了棱宽对综合发散角为5"的激光角反射器衍射强度的影响规律。结果表明,随着棱宽的增加,激光角反射器近场衍射的总强度及远场衍射图样中心点强度都出现了不同程度的下降。在整个光束入射角范围内,若棱宽不超过激光角反射器半径的5‰时,近场衍射总强度的下降程度小于1%,远场衍射图样中心点强度的绝对下降量为1.2%。当棱宽接近激光角反射器半径的5%时,近场衍射总强度下降程度达到9.3%,而远场衍射图样中心强度的绝对下降量为12.0%。

优化速差补偿方案的激光角反射器设计研究

在分析光学角反射器速差补偿两种经典方法的基础上,指出在实际工程设计中速差补偿方案的选取不是由某一种方法独立实现的,而是两种方法的综合体现.据此给出了适合工程设计特点的速差补偿方法考虑.

新一代单体月球激光角反射器方案设计

设计了用于新一代月球激光测距(Lunar Laser Ranging,LLR)的单体大孔径激光角反射器,在分析当前国内外研究进展及发展趋势基础上,介绍了所设计的单体大孔径激光角反射器的整体设计方案,具体包括:角反射器的设计和月面安置方案、地面测试方案。验证结果表明:所设计的单体170 mm孔径空心角反射器,在532 nm波长的反射光强可达到理想“阿波罗11”(Apollo 11)角反射器阵列的68.5%。该研究预期可将月球激光测距的单个接收光子对应的内符合精度提升至毫米量级。

激光角反射器:从月球激光测距到天体探测基础设施

激光测距已成为太阳系内检验等效原理与洛仑兹破缺、测定后牛顿参数与引力常数时变等引力与相对论物理学研究的强大工具。为此,对激光角反射器在自然天体探测中的应用与发展进行了概述与分析。简单陈述激光角反射器的历史沿革后,首先介绍了数个有待或正在实施的包含激光角反射器部署的天体探测计划。其次,基于激光角反射器与激光测距资料的已有工程经验,描述了激光角反射器在天体探测中承担的科学任务与关键技术问题。最后,以本世纪新一代激光角反射器与收发光源革新为背景,预测了激光角反射器及其激光测距的发展趋势,并针对无人与载人月球探测,对激光角反射器在新阶段天体探测中的使用提出建议。

地月激光测距角反射器研制进展

月球激光测距在广义相对论的检验以及地月系统的理解上做出了巨大贡献。然而由于月球天平动效应的影响,约50年前安置在月球上的阵列式角反射器将单个回波光子对应的测距精度限制在了厘米级的水平。为了进一步提升测距精度,需要部署新一代单体大孔径的激光角反射器。本文主要介绍我们170 mm有效孔径的中空激光角反射器的研制进展。测试结果表明,我们实现了空心激光角反射器三个二面角的精度分别为0.10″,0.30″和0.24″。远场衍射图样模拟表明,该样机能够达到理想Apollo 11/14反射器阵列68.5%返回信号强度。我们期望这种空心激光角反射器可以应用于新一代的月球激光测距。

中山大学月球激光测距研究与实验

地月激光测距是"天琴计划"0123技术路线图中的第"0"步,为实现引力波探测卫星的高精度定轨及相关科学研究,本文开展了月球激光测距分析与实验研究,分析系统探测能力和测距精度。中山大学天琴计划激光测距台站(以下简称"天琴台站")采用1.2 m口径激光测距望远镜,激光波长1064 nm,激光能量320mJ,激光重复频率100 Hz,激光脉宽80 ps,首次采用2×2多元阵列超导探测器进行月球激光测距。天琴台站于2019年6月8日(农历初六)晚首次获得来自Apollo 15角反射器阵列有效回波信号4组,随后于2019年11月7日(农历十一)晚成功接收到来自月面全部5个激光角反射器阵列的有效回波信号,测距精度达到cm量级,标致着天琴台站已经具备常规月球激光测距能力。