Wollaston棱镜阵列中子棱镜结构角误差分析

Wollaston棱镜阵列中各个子棱镜的结构角间的误差影响着光谱仪的性能。从干涉图的无缝拼接入手,推导了n元Wollaston棱镜阵列的最大光程差公式,以三元Wollaston棱镜阵列为例,分析子棱镜结构角误差对光谱分辨率的影响,通过干涉条纹光强公式构建干涉图样模型,利用Matlab软件编写相关程序,仿真了630 nm单色光的复原光谱,分析结构角误差对光谱的影响。实验结果表明:当子棱镜结构角误差大于10-3数量级时,光谱中将有伪峰出现,为Wollaston棱镜阵列的研制提供了理论依据。

基于Wollaston棱镜阵列的目标识别系统

针对传统目标识别方法识别率低、受背景环境影响大等问题,设计了一种基于Wollaston棱镜阵列的偏振光谱成像系统。为了有效地探测野外目标的微弱信号,采用了高光通量的光学天线、偏振模块及干涉模块的设计。为了保证实时采集及高稳定性的设计要求,采用了全静态光学器件完成偏振分光及空间光程调制。系统由偏振成像模块与光谱成像模块构成,可实现同一视场内4个偏振方向图像及光谱图像的同时采集,并经图像融合算法重建被测区域的偏振光谱图像。实验在不同测试距离上分别以钢板和某型火炮作为被测目标,分别采用本系统偏振模块与传统非偏振系统进行测试。实验结果显示,偏振目标识别信噪比高、受距离影响小。基于此实验,再将偏振识别图像与光谱识别图像相融合,从而构成偏振光谱图像。与传统目标识别图像相比较,本系统合成图像中目标清晰可见,受背景环境影响小、可探测距离远,具有很高的野外适应性及稳定性。

Wollaston棱镜阵列干涉光谱仪的研制及其光通量的分析

利用空间调制干涉光谱技术研制了基于双层Wollaston棱镜组的干涉仪原理样机,用该样机进行了干涉光谱实验,采集了He-Ne激光器干涉图像,通过对图像进行数据处理,获得了光源的归一化光谱图。并对样机系统做了光通量分析。它与传统的使用单个Wollaston棱镜测量光谱的方法相比,光谱分辨率和光通量可以提高一倍以上。

阵列光束棱镜扫描光束指向及点云精度分析

在面阵扫描成像激光雷达中,阵列光束照明与棱镜扫描相结合实现了高能量利用率、高分辨率和宽探测视场,但阵列子光束倾斜入射棱镜,破坏了光束传输的旋转对称性,棱镜对子光束偏转能力存在差异,规则光束阵列产生了形状畸变,导致光束指向误差,影响点云位置精度。首先,将阵列光束与棱镜结合的圆锥扫描方式分解为多角度入射多波束并行扫描,通过所有子光束的传输特征来综合表征阵列光束传输特征;然后,采用三维矢量光学方法推导了阵列光束在棱镜中的传输过程,建立了子光束指向变化与棱镜扫描角度的关系;最后,通过对机载激光雷达棱镜扫描成像过程的数值仿真,建立了光束指向变化与点云数据质量的联系。仿真结果表明:阵列光束(3×3)棱镜扫描系统在航高0.5 km时,光束阵列畸变导致平面误差RMS约为5 cm,并随航高呈线性变化;斜率约为0.1 m/km,并随着阵列光束规模和子光束角间距增加点云平面精度随之下降。通过对棱镜扫描过程中光束阵列畸变规律掌握,为后续机载飞行试验数据的校正、阵列光束结合多棱镜扫描系统的设计提供了基础。

利用坐标变换求Wollaston棱镜的分束角

利用光的折射定律和坐标变换对Wollaston棱镜的分束角随任意入射角变化关系进行了理论分析。对在不同的入射面内分束角分别随入射角的变化 ,对在方位角为 0的入射面内分束角随结构角的变化做了详细分析并进行了实验测试 ,新公式得到的理论结果与实验相符合。

基于双Wollaston棱镜的偏振测量系统的精度分析

为了研究航天偏振辐射计的偏振测量精度,从偏振参量的反演过程出发,结合偏振辐射定标的方法,得出Wollaston棱镜安装角度误差和因加工工艺等造成的光束非正交的角度误差对偏振测量有一定的影响。结果表明,在角度误差一定的前提下,偏振度测量误差随入射光偏振态的变化而变化;当Wollaston棱镜角度误差都控制在0.1°内,偏振度测量精度满足航天偏振辐射计的指标要求。

基于双Wollaston棱镜的对称分束角偏光分束镜

给出了基于双Wollaston棱镜的对称分束角偏光分束镜的一种新的设计思想,即通过改变组成棱镜的三部分之一的晶体光轴的方向来实现出射光束的对称分束,并研究了晶体光轴的旋转角与棱镜的结构角以及光波长的关系。结果表明,这种设计不但能实现光束的对称分束,而且还具有良好的偏光性能。

方波调制消除Wollaston棱镜非线性系数对空间测角的影响

建立了一种基于Wollaston棱镜偏振分束的空间测角模型。对于Wollaston棱镜出射光强对系统测角精度带来的影响做了简要的理论分析和仿真,仿真结果表明出射光强偏离马吕斯定律,出现了一定的非线性偏差,且Wollaston棱镜的非线性偏差对空间测角装置的测角精度影响很大,降低了装置的实用价值。提出了一种采用方波磁光调制提高测角精度的方法,该方法有效消除了Wollaston棱镜的非线性系数、磁光玻璃的调制度波动、电路增益差异及光强波动的影响,且该方法相对正弦磁光调制方法更容易实现。最后通过相关的对比实验,采用该方法系统在-8°^+8°范围内能够达到15″的测角精度。

Wollaston式对称分束偏光棱镜

基于Wollaston棱镜的结构,给出了对称分束偏光棱镜的一种新的设计,即通过修正光束的出射端面来实现对称分束。给出了出射端面的修正角与棱镜的结构角之间的关系式。以632.8nm波长为例分析了出射端面的修正角与棱镜的结构角之间的关系曲线,并且分析了此修正角与波长的关系曲线。

微棱镜阵列型定向反射器特性

介绍了微棱镜阵列型定向反射器的材料折射率对入射孔径角的限制，定向反射率随入射角的变化关系，特别是提出了单元有效反射面积的计算方法，并进行了计算机模拟和实验。

改进型Wollaston棱镜设计

介绍了改进型 Wollaston棱镜的特点、主要参数及基于这些参数对光学系统结构的设计公式。应用 Matlab软件自编程序对分束角ε与棱镜楔角γ和光轴倾角δ之间 ,相干平面倾角η与棱镜楔角γ和光轴倾角δ之间的关系进行了计算并对结果做了分析 ,得出一些有实用价值的结论 ,克服了 Wollaston棱镜使用上的局限 。

Wollaston式平行分束与对称分束偏光棱镜设计

从Wollaston棱镜结构出发,寻找到两种设计方案,即把出射面为平面改为两个平面,若两平面向里凹,能得到大分束角对称分布的o、e光;若两平面向外凸,能得到剪切差大的平行出射的o、e光。大大拓宽了Wollaston式棱镜的使用范围。

Wollaston棱镜分束角的光谱特性

提要:为了了解Wollaston棱镜分束角随入射光波长的变化规律,我们对其分束角的光谱特性从理论上进行了分析,并进行了实验测试,结果表明:入射光波长对Wollaston棱镜的分束角有一定的影响,其规律为:棱镜的结构角越大,入射光波长对分束角的影响越大:紫外光谱区的影响大于可见和红外光谱区。对于Wollaston棱镜分束角的对称性,其特点为:棱镜结构角越大,入射光波长越短,对称性越差。

光正反方向入射冰洲石Wollaston棱镜分束角的温度效应

为了了解温度变化对光正反方向入射冰洲石晶体Wollaston棱镜分束角的影响,首先明确了棱镜的结构角和晶体中o光、e光的主折射率是决定棱镜分束角的两个因素;然后从温度对这两个因素的影响出发,从理论上对光正反方向入射冰洲石晶体Wollaston棱镜o光、e光分束角的温度效应进行了研究,结果表明:随温度的升高,光正反方向入射时Wollaston棱镜两分束角均在减小,但光正方向入射时o光分束角减小的幅度要比e光大得多,而光反方向入射时e光下降幅度要比o光大得多;总体上光反方向入射要比正方向入射分束角受温度的影响大,实验测试结果与理论分析相吻合.

双Wollaston棱镜光强分束比研究

利用折射定律和菲涅耳公式,研究了双Wollaston棱镜的光强分束比随入射光波长、棱镜结构角以及入射角等参量的变化关系,并进行了实验验证.结果表明:光强分束比随入射光波长的增大呈线性递减趋势;棱镜的结构角越小,光强分束比也越接近1;入射角对光强分束比的影响基本呈二次曲线型变化;当光正入射时,光强分束比最接近于1.给出了理论曲线和实验值的对比.

基于双Wollaston棱镜偏振干涉成像光谱仪的光通量分析

光通量是偏振干涉成像光谱仪的关键参量之一 .该文在非理想情况下 ,通过分析Wollaston分束器和检偏器对入射光强的削弱作用 ,对基于双Wollaston棱镜的偏振干涉成像光谱仪的光通量进行了讨论 ,得到了较精确的光通量表达式 ,给出了最大调制度下的通量数值 ,并与近似理想条件下的光通量进行了比较 .

一种加工微棱镜阵列新方法及其刀具的研究

针对微棱镜阵列尺寸小,表面粗糙度值小,刀具要求高的特征,研究利用超声振动刨削加工微棱镜阵列。研究内容主要包括:设计一种可以加工出高质量微棱镜阵列的刨刀;加工出微棱镜并分析微棱镜反光膜微观几何结构;最后通过检测被加工微棱镜阵列的表面粗糙度值、角度以及刨刀磨损情况,来判断超声振动刨削刀具是否满足加工出微棱镜阵列的要求。研究结果表明,在刀具刃磨方法合理、刀尖速度方向和工件速度方向共线、刀尖与主轴在X-Y平面内的偏差测量准确的前提下,角度γf为25°、α0为9°、kr为54.75°的刨刀可以在尺寸为25mm×25mm×10mm的6061铝合金板上加工约3万个微棱镜阵列。

角锥棱镜阵列谐振腔钕玻璃激光器实验研究

利用角锥棱镜阵列作为谐振腔的后腔镜,设计了一种新型的钕玻璃激光器谐振腔并进行了实验研究。实验中获得了能量大于500 J的1.06μm激光脉冲,发散角0.6 mrad左右,电光效率为2.3%。实验采集到的输出光斑不是一系列强度相差不大的子脉冲,而是中间有一个强峰,周围分布着一系列强度小得多的次峰。最后,对实验结果进行了解释与讨论,提出了利用角锥棱镜阵列进行光束相干合成的设想。

冰洲石晶体Wollaston棱镜分束角的温度效应

为了了解温度变化对冰洲石晶体W0llaston棱镜分束角的影响,首先需决定棱镜分束角的两个因素,即棱镜的结构角和晶体中o光、e光的主折射率;然后从温度对这两个因素的影响出发,从理论上对冰洲石晶体Wollaston棱镜中的o光、e光分束角的温度效应进行了研究。结果表明,随着温度的升高,两分束角减小,但o光减小的幅度要比e光大得多。建立了实验测试系统,实验测试结果与理论分析结果相吻合。

角锥棱镜阵列谐振腔输出模式研究

为了研究角锥棱镜阵列谐振腔的输出特性,利用角锥棱镜阵列作为后腔镜,与平面镜构成角锥棱镜阵列谐振腔,模拟计算了角锥棱镜阵列谐振腔输出模式的近场及远场分布,理论分析了谐振腔的相干输出,实验获得了采用该腔型的钕玻璃激光器的输出模式的近场及远场分布。结果表明,模拟计算与实验得到的模式分布相吻合,近场光斑外形为六边形,与角锥棱镜阵列形状相似;远场聚焦光斑中心为一强峰,周围分布着多圈强度小得多的次峰,各圈的脉冲峰数量及分布同角锥棱镜阵列中对应圈的角锥棱镜的数量及分布一致。理论与实验证实了利用角锥棱镜阵列谐振腔实现激光器相干输出的可行性。