2.79μm高速转镜调Q Er,Cr:YSGG纳秒窄脉冲激光器

转镜调Q无插入损耗,是获得窄脉冲、高峰值功率输出激光的直接方式。纳秒脉冲需要使用高速转镜调Q,并精准控制电机转速与氙灯放电延时,以使激光介质上能级粒子数反转最大,获得最大激光能量输出。本文设计了以Arduino mega 2560单片机为核心的高速转镜调Q控制系统,通过精确单片机解析串口屏指令控制激光电源的充放电和高速电机启停,同时通过对转镜脉冲信号整合降频控制氙灯放电时刻,实现对延迟时间的精准控制,实现了灯泵Er,Cr:YSGG激光纳秒窄脉冲调Q输出。在5 Hz重复频率下,转镜转速为650 r/s时,获得的最高单脉冲激光能量为45.7 mJ、脉冲宽度为86.2 ns,相应的峰值功率为530.2 kW。

超高速摄影中蜂窝结构转镜性能分析

提出蜂窝结构的三面体转镜,对这种新型转镜做了结构设计,利用三维有限元计算技术,分析蜂窝结构三面体铝合金转镜的力学性能.结果表明,对镜面尺寸17.325mm,轴向长度32.5mm的三面体铝合金转镜,在5×105r/min下,镜面最大变形量为0.547μm,是原结构铝合金转镜镜面的1/6.3,与相同结构尺寸的铍转镜镜面变形量处于相同量级,内部最大应力小于原结构铝合金转镜.应用ZMAX软件分析铍合金转镜光学系统、铝合金转镜光学系统和蜂窝结构转镜光学系统的性能,发现蜂窝结构转镜镜面光学系统最大视场弥散斑半径仅有原转镜的0.205,对成像的像质影响大为减小.

超高速摄影用高强度铝合金转镜动态特性的研究

转镜型超高速摄影机的信息容量取决于转镜的材料和横截面形状 .本文首次对超高速摄影用高强度铝合金转镜从理论和实验两个方面进行了系统研究 .研究表明 :高强度铝合金是超高速分幅摄影机转镜的理想材料 ;当铝转镜截面形状为正三角形、镜面尺寸为 (1 7× 3 2 .5 ) mm2时 ,转速已达 (5 0× 1 0 4 ) rpm,镜面尺寸为 (3 3× 2 4) mm2时 ,转速已达 (40× 1 0 4 )

超高速摄影仪转镜运转可靠性数值与实验分析

为探讨分析转镜运转可靠性的数值方法,运用Monte Carlo理论并结合ANSYS参量化设计语言,根据小样本原理和可靠性理论建立了转镜运转可靠性分析数学模型.对转镜运转可靠性进行了数值分析,并对数值分析结果进行了实验验证.数值分析结果表明:转镜的功能函数值远大于零,最大应力与转镜转速的线性相关系数达0.9,镜体密度的相关系数值为0.15,最大应力、应变、位移的偏斜度和峭度值均为正值,统计结果服从正态分布呈右偏态,在95%的置信度水平下,转镜可靠度为0.999.这说明在理想状态下转镜的运转可靠性满足要求,转镜的最大应力值取决于转镜转速,并且镜体的密度对转镜最大应力有较大影响.转镜运转可靠性试验中没有转镜出现破坏,表明转镜运转可靠性数值分析方法是正确的,为转镜的运转可靠性分析提供一种可行、高效的数值分析手段.

激光跟踪测量系统跟踪转镜的误差分析

在研究激光跟踪测量系统结构和工作原理的基础上,建立了系统运动学模型和跟踪转镜中心偏移数学模型。分析了系统测量中基点位置变动误差、转镜跟踪目标反射器跟踪误差和转镜反射面与激光束不垂直误差等。分析结果表明:基点位置变动误差为0.017 mm,转镜反射面与激光束不垂直误差为0.004 5 mm,转镜跟踪目标反射器跟踪误差约为0。因此,在跟踪转镜结构设计中,为保证激光束反射点与基点位置重合及转镜旋转跟踪目标反射器时基点空间位置保持不变,应尽量减少跟踪转镜旋转点与镜面之间的距离。

二元阵被动时间反转镜定位技术研究

运用射线传播理论分析推导了二元被动时间反转镜定位技术的基本原理,得出了当模拟信道与实际信道建模误差不大时,时间反转镜实现了信道匹配、空间增益达到最大且实现了被动定位的结论;反之,信道匹配不好或不匹配,产生空间增益下降或没有空间增益的现象,影响到定位效果和定位精度.运用时间反转镜技术,进行了仿真信号和海试数据的分析处理,结果表明:该方法能实现目标被动定位,而且,对仿真数据处理的定位精度10 km距离处达到数米以内,具有广阔的应用前景和研究价值.

反射转镜式干涉光谱仪光程差非线性修正方法比较

介绍了反射转镜式干涉光谱仪的原理。转镜的转动会导致光程差存在非线性问题,是转镜式干涉光谱仪普遍存在的问题。由于光程差的非线性会导致反演光谱的严重失真,因此需要对其进行修正处理。对非线性修正问题,目前常用的有光程差替换法、干涉图二次采样法和NUFFT法。实验结果证明,NUFFT法和光程差替换法运算精度较高,相对偏差优于0.13%,NUFFT法精度又略高于光程差替换法;在运行效率上,NUFFT法运行速度最快,其次为光程差替换法。由于干涉图本身是一个剧变信号(特别是在零光程差附近),不适合进行多项式拟合,所以干涉图二次采样法运算精度最低,另外,由于干涉图二次采样法需要做分段拟合运算,所以运行效率也最低,从而可以认为NUFFT方法是目前最适用于反射转镜式干涉光谱仪非线性采样误差修正的方法。

转镜式光谱仪光程差和非线性的研究

对转镜式高速干涉光谱仪的基本原理进行了介绍 ,给出了无晃动和有晃动两种情况下 ,轴上和轴外光线的光程差公式 ,并对结果进行了初步分析 ,发现晃动将使光程差大小发生变化 ,但不改变轴上光线零光程差的位置 光程差的非线性是转镜式干涉仪的天生缺陷 ,它和转镜的折射率、工作角等参量有关 ,使非线性最小可得出最佳折射率为 2 .9左右 ,从光程差误差的容限可以计算出对工作角的要求 ,折射率为最佳时 ,工作角可达 13.3° ,根据对非线性的分析结果 。

超高速转镜扫描相机扫描速度的校准及应用方法

研制了一套超高速转镜扫描相机扫描速度的校准装置,采用严格控制狭缝宽度和边缘质量的双狭缝、超快响应(0.7ns)的光电倍增管以及相应措施,改善光电倍增管阴极不同部位灵敏度的一致性,使得校准装置的相对测量扩展不确定度达到了0.1%;给出了扫描速度校准的应用方法,并且分析了气压对相机符合转速的影响.

转镜式高速相机控制系统

由于应用的需求 ,转镜式高速相机的控制系统发展成以计算机和多种专用外围单元组成的计算机控制系统。介绍了该系统的组成和工作原理 ,系统各单元的具体实现方法。该系统采用了计算机控制、电力电子以及冲击电流放电等技术。

超高速摄影中弹性支撑转镜的模态分析

提出了超高速摄影仪中弹性支撑转镜模态分析方法，利用有限元法对三面体铝合金转镜刚性支撑和弹性支撑情况下的一、二阶模态进行模拟，结果表明：电驱动转镜在转速工作范围内只有2个临界点，分别位于2．5×10^5～2．6×10^5r／min和2．6×10^5～2．7×10^5r／min处，并且均为一阶弯曲振动，一阶模态振动发生在垂直平面内，二阶发生在水平平面内。将模拟结果与实测值进行了比较，发现假设转镜为弹性支撑与实测值吻合得较好。

超高速摄影中三面体铝合金转镜的空间结构强度数值分析

给出了3维弹性力学空间问题基本方程和有限元结构强度分析原理,分析了三面体铝合金转镜空间结构强度的力学特征,建立了有限元模型,分析了其在轴孔与轴的3种配合关系下的应力分布。结果表明轴孔严重削弱了镜体强度,而配合方式对转镜强度基本无影响。提出了减小转镜内部应力的无轴孔三面体铝合金转镜结构,在该结构下转镜强度提高了1.9倍,极限转速为原结构的1.7倍,适合于分幅式摄影系统。

高速转镜干涉成像光谱仪

介绍一种高速转镜干涉光谱仪原理,提出一种基于该原理的干涉成像光谱仪,该成像光谱仪有较大视场角,提高了扫描效率,特点是用带有倾角平面反射镜转动代替传统Michelson干涉成像光谱仪动镜的直线运动,解决了Michelson干涉成像光谱仪扫描效率低和不稳定的难题.

扫描式超高速摄影中转镜镜面变形量的几何补偿

利用三维有限元计算技术,分析了从三面体到八面体铝合金转镜镜面变形规律.发现以四面体为界,三面体转镜镜面变形为向内凹进,五面体及以上转镜镜面则向外凸出·在对镜面变形定量分析基础上,提出了镜面变形的几何补偿方法,即采用柱面代替平直镜面,使镜面变形后的位置趋近于平直·结果表明,对镜面尺寸17.32mm,轴向长度32.5mm的三面体铝合金转镜,在5×104rpm下,镜面最高点偏离平直镜面的最大值为0.468μm,是平直镜面的1/9,与相同结构尺寸的铍转镜镜面变形量处于相同量级·说明铝合金转镜采用几何补偿方法,可以在扫描式摄影系统中代替铍转镜·

虚拟时间反转镜Pattern时延差编码水声通信

提出虚拟时间反转镜(VTRM)算法,并基于Pattern时延差编码(PDS)水声通信体制,研究了VTRM在水声通信中的应用。PDS水声通信体制利用Pattern码元出现在码元窗的时延差值进行时延编码,具有稳健的通信性能。虚拟时间反转镜技术具有空间聚焦和信道均衡的性质,将其应用于PDS体制水声通信中,较时间反转镜(TRM)简单易行却又具有TRM的性质。计算机仿真结果表明,VTRM有效地抑制了水声信道严重的多途扩展对Pattern波形的畸变,提高了通信质量。

转镜扫描相机记录象面的新设计理论(英文)

由于加工高次曲线已有可能 ,用代替圆来拟合超越曲线已无必要 .本文提出转镜扫描记录象面的新设计理论和方法 ,能得到理想的记录象面 ;无离焦记录象面 ,等速扫描记录象面和离焦、扫描速度的不均匀性都最小的记录象面 .

超高速转镜分幅摄影时间信息参量测量的研究

对超高速转镜分幅摄影时间信息参量的精确测量进行了研究 ,得出了摄影频率的空间分布表达式和任一空间画幅位置的分幅时间、任两幅画幅的时间间隔的精确计算方法 该方法已成功用于爆轰物理的实验及测试 ,测量相对标准差小于± 0 .2 %

超高速摄影中三面体转镜力学特性的计算机仿真

基于弹性力学空间问题的基本理论与有限元计算技术,建立了转镜力学分析的数值方法,并与四面体钢转镜的计算结果做了对比,表明它能够较为精确地模拟出转镜的强度及其任意点处的位移.利用该方法,计算了目前常用的三面体金属铍转镜和铝合金转镜的稳态强度,得出了转镜镜面变形量及内部应力分布的定量数值.结果表明,金属铍转镜在强度和镜面变形两方面均优于铝合金转镜.

激光跟踪仪转镜倾斜误差的标定及修正

为了提高激光跟踪仪的测量精度,分析了跟踪仪的几何结构误差,重点研究了其转镜倾斜误差的标定和修正方法。利用矢量分析和坐标转换相结合的方法建立了跟踪仪转镜倾斜误差模型,推导出了跟踪仪几何空间坐标修正公式,并基于自准直仪、多面棱体和可调反射镜建立了高精度误差标定装置。利用标定装置分析了误差标定方法,通过系统仿真研究了转镜倾斜误差对系统测角误差及最终坐标测量误差的影响。利用误差标定实验检测出的系统转镜倾斜误差约为4″,将其带入坐标修正公式,并与修正前的坐标进行了比对分析。对比结果显示,经误差修正后系统空间坐标测量误差可减小约2×10-6,验证了转镜倾斜误差标定和误差修正方法的有效性,表明利用该方法可在不改变系统硬件结构的基础上提高测量系统的测量精度。

超高速摄影中蜂窝结构转镜的设计与力学分析

提出了蜂窝结构的三面体转镜,对这种新型转镜做了结构设计,并利用3维有限元计算技术,分析了蜂窝结构的三面体铝合金转镜的力学性能。结果表明:对镜面尺寸17.325 mm、轴向长度32.5 mm的三面体铝合金转镜,在5×104r/min转速下,镜面最大变形量为0.547μm,约为原结构铝合金转镜镜面的16%,与相同结构尺寸的铍转镜镜面变形量处于相同量级;内部最大应力小于原结构铝合金转镜。