离轴旋转光通信系统的设计与实现

将两个光学准直器用于离轴旋转光通信系统,并分别置于通信系统中两端的旋转部件,使准直器的光轴与旋转部件的轴线平行,从而保证光信息在较大间距且相对旋转的两个筒状部件之间的可靠传输。结合光端机、光分路器、语音视频采集卡和电脑等设备,使系统具有实时传输语音视频信号的功能。实验结果表明,在旋转部件间距小于500mm,其转速小于120r/min的条件下,系统满足1.25Gbit/s的高速率光信号的稳定传输。

离轴旋转光纤传输系统的设计与实现

为了实现光信号的离轴旋转连接,设计了一种新型的离轴旋转光纤传输系统。基于高斯光束传播理论,分析了大口径光纤准直器对高斯光束的扩束准直作用,利用ZEMAX对准直器的结构和输出光束特性进行了优化。对离轴旋转光纤传输系统进行了实验测量,结果表明大口径光纤准直器输出光束在50 mm的工作距离处能量分布满足高斯型,其束腰半径达到18 mm,远场发散角仅为5.48×10-2mrad,在1.25 Gb/s的信号传输速率及80 r/min的转速下,系统的最大连接损耗为23.28 d B,整体性能满足了旋转部件之间稳定传输高速光信号的要求。

离轴非旋转对称叠加方形光斑均匀聚光菲涅尔透镜

针对传统点聚焦菲涅尔透镜聚光分布均匀性差以及聚焦光斑形状与太阳能电池片不匹配的缺点,采用离轴非旋转对称叠加方法进行了方形光斑均匀聚光菲涅尔透镜设计,透镜采用方形非旋转对称结构,设计过程中通过在透镜中心截取一方形小孔来降低聚焦光斑中心辐照度峰值,改善接收面聚光分布,以提高聚光均匀性.采用光线追迹法模拟并分析了小孔边长、离轴偏移量、离轴聚焦距等参量对聚光性能的影响,结果表明:采用该方法设计的透镜聚焦光斑形状为方形,聚光均匀度高达90%.

光溅射镀膜均匀性的优化模拟

为了改善脉冲激光溅射沉积大面积薄膜的均匀性,发展了基片离轴旋转的扫描技术.根据基片离轴旋转的基本原理和等离子体羽空间余弦分布规律,建立了径向膜厚分布公式.数值模拟了各种因素对基片离轴旋转扫描沉积薄膜均匀性的影响.分析表明,优化粒子束中心与基片中心偏置距离、溅射点与基片的距离是改善基片离轴旋转扫描镀膜均匀性的主要途径.同时也考虑了电机转速、镀膜时间和激光重频的影响.通过参量优化,当均匀度要求在95%时,计算得到薄膜的最大半径超过40mm.

激光沉积红外窗口高性能类金刚石膜技术

类金刚石（DLC）膜具有宽光谱高透射率、高硬度、高热传导及高稳定性等优点，是红外窗口增透保护膜的优选，但现有方法制备的类金刚石膜难以满足高马赫数或海上盐雾等恶劣条件下的应用。激光法相比其他制备方法具有诸多优点，介绍了激光法制备DLC膜的原理及特点，并分析了实现工程应用的难题及关键技术。采用激光沉积法制备出综合性能优异的类金刚石膜，纳米硬度高达44GPa、内应力仅0．8GPa、临界刮擦载荷附着力为59．1mN。正面镀DLC膜，背面镀普通增透膜的硫化锌、硅、锗等红外窗口的平均透射率达82％～91％。实现了≠150mm基片的激光法大尺寸均匀薄膜，膜厚不均匀性≤±2％。制备的DLC膜红外窗口通过军标环境适应性试验，并已实现工程化应用。