Prism彩色电子纸在装饰应用场景中的创新实践

基于Prism彩色电子纸原理,通过与其他电子纸技术对比分析,着重介绍了Prism彩色电子纸的原理、种类和特点,以及其在指示牌、温湿度计、服饰类、建筑类等装饰型场景的创新实践,并对Prism未来的发展方式进行展望。

双面棱镜现场检校和标定技术研究

全站仪组网监测项目中,控制网精度决定监测精度,为解决全站仪组网监测控制网精度较差的问题,对传递控制坐标设备双面棱镜装配结构及测量原理进行深入研究,提出一种有效的解决方案,通过标定双面棱镜左右侧常数来保证双面棱镜中心唯一,以减少坐标传递误差,从而提高整个监测控制网精度。另外,由于双面棱镜制造精度较差,对全站仪测量中双面棱镜的角度、距离误差进行理论研究,提出一种采用全站仪对双面棱镜测量常数进行现场检校、标定的方法,该方法对外部测量环境要求低,操作简单,现场实际标定常数较厂家提供常数的精度有大幅提高,并在某地铁监测项目进行验证,全站仪组网监测精度提高约1 mm,具有较高的实用价值。

机电装备运动控制软件功能库开发

运动控制功能库是集成在可编程集成环境中的标准功能块集合,对于快速开发可重构PAC系统具有重要意义。为解决功能块的快速开发和控制系统的标准化开发问题,对功能块开发方法和关键技术进行研究,提出了一种基于PLCopen规范的运动控制功能库架构及其快速开发方法。对经典机电设备的伺服控制原理进行研究和分析,在国产编程开发工具上开发了一系列运动控制功能库。然后,基于“软件定义机器”思想,利用图形化的编程方式构建机电装备的运动控制系统,并在高精度旋转双棱镜等平台上进行验证。实验结果表明,所开发的功能块及系统能够完成目标运动,且自主可控系统的插补精度达到0.3 mm。因此,本文所提出的功能块的开发方法和功能库架构能够满足大部分机电设备的控制需要。

基于神经网络的消色差旋转双棱镜反向解算

为了实现基于双棱镜的光电跟踪平台,需要根据光束指向精确求解两棱镜转角。基于非近轴光线追迹法与二步法,利用神经网络拟合了消色差旋转双棱镜角度差值与偏转角之间的关系,并在求解方位角与消色差旋转双棱镜两组棱镜转角的时候,将其中的非线性关系与线性关系分开,利用神经网络对其中的非线性关系进行了拟合,最终得到了消色差旋转双棱镜转角与出射光束指向的数值关系。实验表明,在仅用3层神经网络共20个神经元的条件下,得到了两棱镜旋转角度反向解算值达到了0.0001°量级。

测风激光雷达双棱镜2维扫描系统的光学设计

传统的测风激光雷达双反射镜式2维扫描系统体积较大、结构相对复杂,不利于系统小型一体化集成。基于旋转双圆楔形棱镜,研究了新型2维光学扫描系统;分析了系统的工作原理,推导出了双圆楔形棱镜的旋转角与出射光束方位角及天顶角之间的简单正反向函数关系式,对楔形棱镜的折射率和楔角进行了优化选取和设计。结果表明,当工作波长为532 nm、楔形棱镜材料折射率为2.03时,最优设计楔角为19.5°;出射光束最大天顶角不仅取决于楔形棱镜折射率和楔角,还受光束压缩效应的制约。该系统结构紧凑、便于集成,能实现出射光束大范围和快速高精度的扫描,也能实现测风激光雷达以平面位置显示、距离高度显示等光束扫描模式工作。

双楔镜腔长微调节结构研究

腔长微调节结构在光学谐振器里有重要应用。一种由双楔镜组成的腔长微调节结构被提出,该结构可实现不依赖于腔镜的腔长调节。双楔镜结构由斜面平行对立放置的两个直角楔镜构成,通过在垂直方向上驱动楔镜移动实现双楔镜内部光程改变,进而改变所处谐振腔内光路的光程。双楔镜结构对光程改变量的理论计算公式被建立,根据公式,光程改变量与楔镜楔角大小成正相关关系,与楔镜折射率成正相关关系,与楔镜振幅成线性关系。楔镜的楔角和折射率共同决定双楔镜结构的光程调节效率。经理论设计,楔角29°、折射率1.81的YAG双楔镜结构具有较高的调节效率和较小的光损耗,调节系数为0.53。实验上,以双角锥环形腔为基础,实现了双楔镜结构对腔长的调节,验证确定了双楔镜结构对腔长调节的可行性和有效性。讨论分析了双楔镜结构的变形结构:直角面对立双楔镜结构、基于正楔镜的双楔镜结构、多级双楔镜结构的光程调节性能。对比了双楔镜结构和其变形结构在光程调节效率、光损耗、光路调节难易程度的性能,确定了各种双楔镜结构在实际应用中的优缺点,为双楔镜结构的设计和选择提供了参考依据。

基于旋转双棱镜的光束复合跟踪控制技术

提出一种基于旋转双棱镜的光束复合跟踪技术,用于取代传统伺服转台实现精密的光学跟踪。首先,建立双棱镜的光束偏转模型,详细推导光束偏转矢量与双棱镜转角间的转换关系,并对跟踪过程中的棱镜旋转非线性问题进行了分析。提出基于快速反射镜进行光轴修正的双棱镜光束复合跟踪方法,通过建立偏转光轴与光学基台间的扰动耦合关系,实现了对双棱镜转速的实时补偿,并改进棱镜控制器以提高光束控制性能。搭建实验系统,对旋转双棱镜复合跟踪技术进行验证。在动态跟踪实验中,采用改进控制器的双棱镜的控制精度明显提高,相较于比例-积分-微分控制器和线性自抗扰控制器,所提出的改进控制器使棱镜的控制精度分别提高58.33%和32.81%,并使跟踪误差由改进前的49.03μrad和38.88μrad降低为31.15μrad。开启视轴补偿后跟踪性能进一步提高,总跟踪误差降至7.49μrad,跟踪精度提高4.16倍。实验结果表明,光束复合控制能有效提高双棱镜的跟踪精度,验证了所提方法的有效性。

双棱镜干涉法准确测量钠光波长

影响双棱镜干涉实验准确测量钠光波长的主要因素:虚光源位置的确定、虚光源间距的测量、干涉条纹间距的测量。研究表明通过透镜成像法可以准确确定虚光源的位置。另外,利用透镜成像法测量虚光源放大像的间距以及对应的物距和像距可准确测量虚光源的间距。最后,通过测量距离虚光源较远处且尽量多的干涉条纹的距离再平均可以准确测量干涉条纹的间距。采用这些测量方法可以准确得到钠光的波长。

大尺寸高精度直角棱镜工艺技术

随着光学棱镜制造水平的不断提升,越来越多的秒级精度立方体胶合棱镜、直角棱镜应用在光学系统中。介绍立方体胶合棱镜光学零件(见图1),该胶合棱镜的外形尺寸为54×54×54mm,胶合图纸要求双像差S≤10″,要实现该胶合棱镜双像差技术要求,需要将单件直角棱镜的第一、第二平行差控制在5″以内。通过相关工艺控制方法、分离器抛光精密加工技术的应用,有效地保证了零件的加工精度和生产效率。

旋转双棱镜光束指向控制技术综述

旋转双棱镜系统通过两棱镜的共轴独立旋转改变光的传播方向,可用于调整光束或视轴指向。与传统的两轴、三轴式光电平台相比,基于旋转双棱镜设计的光束或视轴调整装置具有精度高、结构紧凑、动态性能好等优点,已成为传统光电平台的有益补充。本文分析了双棱镜系统的光束指向调整机制;介绍了国内外相关基础研究的热点问题,主要涉及光束转向机制、光束扫描模式、棱镜回转控制以及棱镜引起的光束变形、成像色差、成像畸变的研究。文中描述了该项技术的应用进展,给出了利用该项技术开发的典型产品以及该项技术在激光光束指向调整和目标搜索、识别与跟踪成像方面的应用。最后,探讨了旋转棱镜在扫描模式、光束质量、成像色差与畸变、回转控制等方面面临的技术难题,并对其发展趋势进行了展望。

旋转双棱镜光束指向解析解

光束指向机构实现光束指向调整时,需要搞清两棱镜的方位与出射光束指向位置之间的关系。本文采用一级近轴近似方法和非近轴光线追迹方法研究了旋转双棱镜指向系统的光束指向机制,由两棱镜的旋转角度推算出了出射光束指向的解析公式。对比分析了两种方法的研究结果并设计旋转双棱镜光束指向实验进行了验证。结果显示,非近轴光线追迹方法能准确地描述系统光束偏转机制,而传统的一级近轴近似方法的分析结果与实验值存在偏差,且光束的偏转角越大,偏转角的一级近轴近似解与实验值的差异越明显。当两棱镜旋转角之差为90°时,光束方位角的一级近轴近似解与实验值的差异最大。实验表明,对于大偏转角度旋转双棱镜光束指向系统,应采用非近轴光线追迹方法来探讨其光束偏转机制。

OE双输出棱镜的分束角和光强分束比研究

分析了非偏振光经过OE双输出棱镜起偏、分束后 ,o光 ,e光之分束角及其光强分束比随入射角 (视场角内 )的变化关系。结果表明 ,当入射角变化α时 ,分束角随之变化 2α ;而光强分束比不再保持 1∶1。

旋转双棱镜光束指向的反向解析解

用旋转双棱镜系统控制光束指向时,需要由光束的目标指向位置推算两棱镜的旋转角度(称为反向问题)。本文采用一阶近轴近似方法和非近轴光线追迹方法探讨了旋转双棱镜系统反向问题的完整解析解。首先,基于一阶近轴理论,利用中心算法分析了反向问题的近似解。然后,基于矢量形式的斯涅尔定律对系统进行非近轴光线追迹,用两步算法推算出反向问题的精确解。对比分析两种方法所得的反向解差异并设计实验对结果进行了比较和验证。结果表明,针对一个确定的光束目标指向位置,存在两套反向解。相对一阶近轴近似方法,非近轴光线追迹法推算的反向解更加准确。对于大偏转角度的旋转双棱镜光束指向系统,非近轴光线追迹法是推算其精确反向解的有效方法。

一种测量透明薄膜折射率的方法

用一个三棱镜把光耦合到被测量透明薄膜上，由另一个三棱镜把光耦合出来当光束在与被测量薄膜的界面刚好发生全反射，由棱镜２ 耦合出的光突然消失，这时光束进入被测量薄膜的入射角为临界角测出入射棱镜的入射角，从而求出该薄膜相对匹配液的临界角，由此而求出该透明薄膜的折射率该方法不但适合测量薄膜，而且适合于测量光波导衬底。

大口径精密光束扫描装置

高精度光束扫描、对准和跟踪是精密测控领域中的技术难点。基于棱镜偏摆角和光束偏离角存在百倍量级减速比的关系,提出采用级联正交偏摆双棱镜实现高精度光束扫描方案,并完成装置的研制,实现了大范围内精确控制光束偏转的要求。介绍装置的主要工作原理,给出设计指标和计算结果,接着介绍装置的机械结构、控制系统以及集成设计,分析前后棱镜变形和振动模态等问题,最后对装置进行试验标定。结果表明,扫描光束的俯仰角和方位角范围均达到1400μrad,光束的扫描精度优于0.8μrad,满足设计要求。装置的研制对于解决高精度的光学动静态跟瞄具有重要的工程意义。

利用双棱镜干涉测量波长的改进方法

在传统的利用双棱镜测量波长的实验方法基础上 。

TDR三维工业测量系统的开发与研究

ＴＤＲ（Ｔｏｔａｌ－ｓｔａｔｉｏｎａｎｄＤｏｕｂｌｅｍｉｎｉ－ｐｒｉｓｍｓｕｒｖｅｙＲｏｄ）三维工业测量系统是以全站仪及双微棱镜片测杆为基本手段而开发的一个测量系统。本文介绍了它的组成，工作原理，数据处理的数学模型及其计算机实现。通过若干个应用实例，证明该系统简单，实用，能够满足工业测量所要求的灵活、实时等特殊要求，尤其适合于对隐蔽点和不易立棱镜点的观测。

方解石棱镜分束角高度对称性的设计

研究ｏ、ｅ双输出棱镜分束角的对称性。指出经特殊设计的双渥拉斯顿棱镜产生的ｏ、ｅ光的分束角具有高度的对称性。

微棱镜与双包层光纤侧面耦合效率的实验研究

对微棱镜与双包层光纤侧面耦合技术进行了研究。用光学胶把尺寸为1mm×1mm×1mm直角棱镜的直角面胶合在尺寸为330μm×170μm的内包层侧平面上,激光束以一定的角度从微棱镜的另一直角面入射并通过它耦合进入双包层光纤的内包层,实验测得耦合效率为86%。该方法可用于双包层光纤的侧面抽运。

高准确度光束偏转装置的设计与分析

基于矢量折射定理推导了光束经过正交双棱镜后的偏转表达式.给出了装置的主要设计参量;用数值模拟的方法分析了主要误差项,求出了总误差和实际准确度指标.结果表明,光束在水平张角及垂直张角500μrad内可实现准确度优于0.8μrad的偏转,偏离准确度主要受随机误差影响;反映到棱镜转角上的总误差为12.72arcsec,引起的光束偏离误差为0.365μrad,大于系统读数分辨率0.0387μrad,且小于光束偏离准确度指标0.8μrad.