基于Zemax的新型匀光鳞甲反光杯系统设计

为进一步优化传统反光杯在匀光、防眩光等方面的问题,基于Zemax仿真软件设计出了一种匀光性能优越的鳞甲反光杯。仿真结果表明,在杯前25 m处的配光屏幕上,最大光照强度为234 lx,中心HV点的光照强度大于0.80 Emax,各指标均符合国标GB 25991—2010《汽车用LED前照灯》的要求。将鳞甲反光杯与微透镜阵列相结合,使配光屏幕上的最大光照强度减小至59.51 lx,在各项指标仍符合国家标准的情况下,该系统的光斑能量更加均匀,且中心区域的光强进一步降低,光斑边缘过渡更加柔和,防止汽车远光灯产生眩光的效果更好,可以大量应用于汽车前照远光灯。

基于相位调制表面角反射器的ISAR图像调制方法

针对空中目标对抗逆合成孔径雷达(inverse synthetic aperture radar,ISAR)成像侦察的无源防护手段防护面积有限和灵活性不足的问题,提出了一种基于相位调制表面(phase-switched screen,PSS)角反射器的ISAR图像调制方法.分析了互旋角反射器结构在施加PSS周期调制前后的ISAR成像特性,揭示了其对ISAR图像的干扰特点;基于距离向干扰的扩展需求,分析了PSS双极性调制波形和三角阶梯相位调制波形的频谱特性,并据此制定了不同的干扰策略;设计仿真实验,分析了在互旋PSS角反射器上加载不同的调制信号的干扰效果.仿真结果表明:未施加PSS调制时,互旋角反射器结构的距离向干扰范围仅受限于其物理尺寸;施加PSS调制之后,根据不同的策略可使距离向干扰范围扩展至3~7倍,上述仿真结果与理论分析一致.本文方法结合了有源干扰与无源干扰的优势,具有结构简单、成本低廉、隐蔽性好、使用灵活的优点,可使空中目标采用较小尺寸的无源防护装置即可灵活对抗ISAR成像侦察.

基于静电驱动的平行平板型微反射镜的研制

设计了一种基于静电驱动的平行平板型微反射镜,主要由镜面、下电极、支柱和玻璃基板构成。通过有限元模拟分析得到的仿真结果表明,带孔结构的微镜模型模拟位移量是传统双横梁支撑结构微镜模型的1.5倍,确定了制备的微镜装置结构。在制备过程中只采用了溅射、光刻、机械切割及反应离子刻蚀等工艺,简化了工艺流程,降低了制备成本。使用反应离子刻蚀(RIE)去除牺牲层,为了克服光刻胶OFPR800灰化速度慢、灰化时间过长会损伤器件的问题,提出添加氟类气体的解决方法。实验结果表明,使用O_(2)和SF_(6)混合气体作为刻蚀气体刻蚀牺牲层后,射频(RF)溅射成的铝膜平均表面粗糙度为5.33 nm,均方根粗糙度为7.44 nm,在250~850 nm的波长范围内能够得到70%以上的反射率,并且无光刻胶的残留,刻蚀效果最理想,因此采用了O_(2)/SF_(6)RIE工艺去除牺牲层。针对仿真中出现镜面层厚度变化影响驱动位移的现象,制备了镜面层厚度分别为0.5和0.8μm两种微镜样品进行了测试。实验结果表明:0.5μm厚的样品不能承受自重而凹陷,0.8μm厚的样品镜面驱动位移接近0.1μm,符合设计要求。

三层多晶硅结构的挠曲式静电驱动MEMS微反射镜

将悬臂梁结构与平行平板型结构相结合,研发了一种挠曲式静电驱动微电子机械系统(MEMS)微反射镜。为了实现大扭转角度、小驱动电压的设计目标,通过仿真实验进行对比分析,确定了微反射镜的相关尺寸。采用低压化学气相沉积、光刻、反应离子刻蚀和溅射等工艺,成功制备出了一种具有三层多晶硅结构的微反射镜。在制备过程中得出氢氟酸去除牺牲层(磷硅玻璃)释放出微反射镜结构的最佳刻蚀时间为45 s。制作了开关频率为200 kHz的MOSFET高速驱动电路,电路中的栅极驱动电阻(R_(G))是影响输出的关键因素。实验结果表明,当R_(G)额定功率为300 W、电阻为47Ω时,微反射镜能够达到足够启动速度,实现高速开关的设计目标。最后,设计并搭建了微反射镜的测试系统,施加60 V的驱动电压进行测试,通过显微镜观察到微反射镜的明显动作变化以及屏幕上光斑的位移变化,表明制备的微反射镜可正常驱动。

一种远距离大目标微位移测量系统设计

测量系统包括了接收、发射和反射3个部分。发射系统发出单频无线电波信号,通过反射器反射后,接收系统接收该无线电波信号。在接收端,利用信号反射波相对于发射信号的相位变化,可以对室外远距离大型监测目标的微小位移进行测量,这种微位移测量系统可以用于山体滑坡和桥梁变形等监测,从而预防自然灾害发生。本文介绍了微位移测量的基本原理,同时给出了反射系统和收发系统设计方法。具体系统可以分为模拟和数字2种不同体制。

一种新的无源压制性SAR干扰方法

该文针对SAR成像的特性,提出了一种基于旋转角反射器的无源SAR压制性干扰新方法,该方法利用旋转角反射器所产生的微多普勒调制,在方位上形成干扰条带,利用旋转角反射器的排列形成距离向压制干扰,这样可以有效地遮盖所保护的目标。同时,文中详细地论述旋转角反射器关键参数的选择方法,并在此基础上提出一种最佳旋转角反射器布阵方案。仿真和实测数据的处理结果证明该方法的有效性。

海面角反射器干扰微多普勒建模与仿真

研究了在波浪作用下,海面角反射器干扰的微动建模及其微多普勒特性仿真问题。以船搭载的角反射器干扰为具体研究对象,根据海上目标耐波性理论,结合海况等级和角反射器载体的水动力系数,建立了在各种海情条件下角反射器摇摆运动仿真模型。根据设定的雷达参数,推导了角反射器随载体的横摇和垂荡运动产生的雷达微多普勒模型。最后,采用时频方法提取了角反射器回波的微多普勒特征,通过仿真实验验证了模型的正确性。

一种基于微多普勒特征的海面角反射器干扰鉴别方法

角反射器是海面舰船对抗反舰导弹的一种重要的无源干扰。本文以漂浮式角反射器干扰和舰船为研究对象,根据耐波性理论,建立了海面目标的微动模型,并分析了它们的微动特征。采用散射中心模型,推导了海面目标横摇运动引入的雷达微多普勒信号模型,利用时频分析方法和一阶矩方法,提取了目标回波的瞬时多普勒和微多普勒。通过定义目标雷达回波的微多普勒主频率特征实现了角反射器干扰的有效鉴别。仿真计算表明,在信噪比大于0dB的条件下,角反射器干扰的正确鉴别率大于95%。

单片式LCOS微型投影仪照明系统设计

照明系统作为投影仪的重要组成部分,对于整个系统的亮度和均匀度起着决定性作用。本文提出了一种特殊的复合抛物面聚光器(Compound Parabolic Concentrator,CPC)作为回复反射器微型投影仪照明系统,目的在于利用CPC特殊的几何结构对UHP(Ultra High Performance)光源发出的部分光线进行收集循环利用,以提高整个系统的光能利用率。通过在Tracpro软件中建立整个单片式LCOS微型投影仪照明系统进行光线模拟,结果表明:使用特殊CPC回复反射器以后,投影到屏幕上的能量提高约为单纯利用椭球形反光碗收集光线时的两倍。

一种SAR-GMTI的无源压制性干扰方法

针对合成孔径雷达地面动目标检测(synthetic aperture radar-ground moving target indication,SAR-GMTI)的工作原理,提出了一种基于旋转角反射器的无源压制性干扰新方法。该方法利用旋转角反射器产生的微多普勒在各个通道中形成干扰条带,在多通道抑制地杂波后,微多普勒干扰条带将造成动目标检测无法完成,使得无法对动目标正确地定位和测速。理论分析和仿真实验证实了该方法对SAR-GMTI干扰的有效性。

旋转角反射器阵列对SAR-GMTI的无源遮蔽干扰方法

针对SAR-GMTI有源干扰设备的高要求和成本大的问题,提出了旋转角反射器阵列对SAR-GMTI的无源遮蔽干扰方法。该方法利用旋转角反射器的微多普勒调制在方位向上形成干扰条带,通过多个旋转角反射器L形布阵在距离向上形成压制干扰,由于旋转的微动特性,回波信号经GMTI处理后不能被对消,因此该方法对SAR-GMTI具有大面积遮蔽干扰效果。仿真实验表明,该方法能够对SAR-GMTI产生大面积的遮蔽干扰效果。

基于旋转角反射器的ISAR干扰新方法

根据旋转角反射器的雷达回波特点,提出一种新的ISAR干扰方法。该方法利用角反射器的旋转控制产生的微多普勒效应对ISAR回波进行有效的调制,在方位向上形成干扰条带,同时利用旋转角反射器的距离向布阵实现距离维的压制干扰,从而达到遮盖ISAR目标的目的。对旋转角反射器的干扰建模、旋转角反射器的关键参数选择和布阵策略进行了详细的分析,对该干扰方法的工程实现具有一定的参考价值。最后,仿真数据和实测数据的处理结果验证了该方法的有效性。

利用GPS与CRInSAR融合开展微量形变监测的应用研究

利用一种GPS、角反射器和InSAR相融合的微量形变监测方法,在树坪滑坡形变监测中进行了初步应用。利用该方法得到的微量形变监测结果与GPS实测值之间差值的均值为3.33mm,RMS为3.16mm。这一结果表明,利用该方法开展微量形变监测是可行的。

空间遥感器反射镜组件的微应力装配技术

讨论了某型号空间遥感器主镜组件的微应力装配技术。在镜面被加工到面形RMS值为λ/10(λ=632.8nm)时进行组件装配。为了尽量减小装配应力对镜面精度的影响,分析了主镜镜面的受力情况,并设计了组件装配流程及装配调整装置。装配后对面形进行了测试与检验,面形数值没有发生变化。最后通过力学环境试验和真空热循环试验进行了验证。结果表明,该装配技术满足设计及使用要求。

微型投影仪的照明系统设计

随着LCOS技术的发展,投影仪趋于微型化,而投影系统的分辨力也不断提高,因此对投影仪的光源系统的要求就越来越高,希望得到高强度以及光学扩展量小的光束。对普通的光源系统进行分析和模拟,并且对投影仪系统中经常用到的光学器件例如光管、复眼透镜等进行分析,探讨了在微型投影仪的光源设计中如何选择光源,以及根据选择的光源进行设计。

微振动环境下反射镜的微转角测量

为了测量微振动环境条件下反射镜的微小转角,根据结构随机振动加速度的频域数据与转角均方根响应的数学关系,提出了一种经济且简单易行的间接测量结构微转角的方法。并且以一个大型反射镜架为例,通过实验分析得到了其在大厅空调运行与关闭微振动环境下镜片的相对转角响应。实验表明,此方法操作简单、测量精度高,具有广阔的应用前景。

地脉动环境下反射镜架系统的镜片转角响应计算

反射镜组件是光机装置的重要组成部分,反射镜片的转角稳定性对光路的传输有着直接影响。针对大型光机装置中反射镜架在地脉动随机微振动下的稳定性问题,推导了镜片转角响应均方根值的计算公式。在ANSYS中建立了一个镜架结构的有限元模型,并分析了该镜架系统的模态及结构在地脉动载荷下的微振动响应。根据计算结果分析得到了镜片转角响应均方根值;提出了工程实际中如何通过有限元分析便捷获得镜片转角响应的另一种工程方法。两种方法所得镜片转角具有较好一致性,说明所采用镜片转角计算分析方法是有效的,为精密反射镜架的稳定性设计分析提供了有效方法。

反射镜架系统运动学支撑连接的有限元建模

根据反射镜架系统中运动学支撑连接的物理接触形式,采用相应的位移协调方式来模拟其连接,建立了一个镜架结构的有限元模型,并分析了该镜架系统的模态及结构在地脉动载荷下的微振动分析。得到前三阶模态固有频率的最大误差小于5%,各测点的位移响应均方根的计算值与试验值吻合较好,多数点位移均方根误差控制在30%以内,且各支撑连接部位的传递特性的计算结果与试验结果比较一致,验证了所采用的运动学支撑连接的建模方法的可行性。

微角锥棱镜阵列在逆向调制激光通信中的应用

基于逆向调制反射器(MRR)的自由空间光(FSO)技术是将传统FSO链路中一个终端的激光发射器和跟瞄系统替换成MRR而构成的一个非对称的FSO系统。MRR主要由光调制器和无源逆向反射器构成。针对未来超高速信息传输与小型化链路的需求,研究使用微角锥棱镜阵列(MCCRAs)来替代MRR中的无源逆向反射器,研究MCCRAs的波前补偿特性在MRR FSO系统中的应用。对MCCRAs的波前补偿原理进行了理论分析,通过实验分析验证了MCCRAs的波前补偿特性。在同等实验条件下,实验结果表明,MCCRAs的波前补偿特性在抵抗大气湍流对激光传输造成的影响上有着良好的效果表现,可提升1～2个数量级的BER性能。对基于MCCRAs的MRR FSO系统进行整体评估,探讨国内MRR FSO技术面临的技术瓶颈并对未来工作提出进一步建议。

激光光栅和反射镜姿态调节的高精度开环控制

为了提高功率激光物理实验中激光束的精密对准度,提出了一种对激光光栅和反射镜姿态进行可视化、高精度调节的开环控制系统;该系统设计为由上位机、下位机和角位移微调机构等部分组成;从应用层通信协议、HostLink(Fins)协议和三维姿态模拟等方面介绍了上位机监控软件的设计;从步进电机驱动器复用、PLC电机断电相位记忆和下位机梯形图程序框图等方面讨论了下位机PLC控制系统设计;分析了角位移微调机构中通过把丝杆螺母的直线微位移转换为角度微位移来达到高精度转角分辨率的实现原理;并用实验数据验证了实际转角分辨率达到高精度设计要求;结果表明这种开环控制系统能够很好的实现对激光光栅和反射镜转角的高精度调节控制,对其他类似实验设备的高精度角度调整也具有借鉴意义。