光路结构参数对光学电流互感器运行稳定性的影响

基于法拉第磁光效应原理的光学电流互感器存在运行稳定性差的问题,其主要表现为直流工作光强的逐步衰竭。文章分析了闭合光路与直通光路光学电流传感头的结构特点,从光路耦合效率的角度讨论了光学电流传感头光程长度引起的光路耦合损耗对直流工作光强的影响,从理论上论证了直通光路结构具有更好的温度稳定性。文章最后介绍了直流光路结构的应用,提出采用直通光路的螺线管聚磁光路结构具有测量灵敏度高、抗外界电磁干扰能力强、结构简单稳定等优点,具有很好的实用化前景。

基于光程变化量的反射式光学系统敏感度理论分析与降敏设计方法

光学系统的最终性能不仅取决于其理论设计结果,更重要的是取决于光学系统建造过程中对于面形加工、装调位置和系统稳定性等误差因素的控制。为了探究反射式光学系统误差敏感度的影响因素及规律,以同轴两反式光学系统作为研究对象,提出了采用失调误差引起的光程变化量作为光学系统误差敏感程度的评价标准,理论推导了由反射镜位置失调因素引起的光程变化量的数学解析表达式,通过一套标准Ritchey-Chretien系统,并应用光线追迹的方法,计算了在各项失调扰动情况下所产生的实际光程变化量,与理论推导值对比,相对误差均在1%左右,证明了光程变化量理论表达式的正确性。在光程变化量理论研究的基础上,提出并建立了基于光程变化量作为评价准则的同轴反射式光学系统降敏设计方法。以一个焦距为5600 mm的同轴两反系统为例,通过15轮迭代优化,设计了同时满足光程变化量与波像差指标的光学系统,并通过光程变化量与波像差改变量的关系,验证了光程变化量作为敏感度评价标准的正确性和降敏设计方法的有效性。

近红外漫反射光程对葡萄糖浓度检测灵敏度的影响

近红外光在脂肪乳和葡萄糖混合溶液介质中传播,在介质表面形成漫反射光,稳态情况下,检测位置处检测的漫反射光包含了全部的弹道光、蛇行光与漫散射光,其中部分弹道光和漫散射光降低了葡萄糖浓度的检测精度。通过蒙特卡洛模拟方法分别对10%和3%的intralipid-葡萄糖溶液进行时域模拟,分析统计不同检测位置漫反射光的不同光程组成,对时间扩展曲线的峰值时间与平均飞行时间范围内的漫反射光子进行检测能够提高浮动基准位置即漫反射光强度对葡萄糖浓度最不灵敏的检测位置的检测精度,同时,这部分光子在漫反射光强的极大值处提高了漫反射光强与葡萄糖浓度的线性相关系数,抽取这部分光程的漫反射光在极大值位置提升了对葡萄糖浓度的检测灵敏度。

电波传播预测仿真方法

研究无线电通信问题,电波传播特性预测可以为无线通信系统设计提供理论指导。为提高电波传播精度,利用射线跟踪法预测电波传播特性,考虑由发射源发出的每一条射线,需要占用较大计算机存储量和仿真时间,而且内存占用量与仿真时间与收发天线的距离成正比。然而,矩形直隧道中,由发射天线到达接收天线的电磁波主要路径,无需通过射线跟踪确定,可以利用几何光学原理精确地建立数学模型,然后利用基本电磁场理论算出接收信号的强度。运用MATLAB仿真平台实现仿真模型,大大降低了射线跟踪模型的计算机仿真复杂度,而且计算复杂度与收发天线距离无关。理论和仿真实验表明,仿真方法与专业仿真软件Wireless-Insite具有相近的精度,而且方法简单,仿真速度快。新方法可以准确、有效地预测出矩形直隧道内电磁波的传播特性。

纵向磁场下铁磁流体磁致旋光效应的互易性

为应用铁磁流体磁致旋光特性于光电式电流/磁场测量领域进行了相关特性的研究。通过测量在纵向磁场作用下的透射光强,发现铁磁流体与磁光玻璃不同即磁场方向逆转并不会引起铁磁流体对于偏振光旋转方向的变化。利用此特性设计了一种双反光路的电流/磁场测量系统,可以提高测量系统的抗干扰能力并降低光源功率波动带来的测量误差。电磁理论分析表明,铁磁流体旋光效应具有互易性的本质原因在于介电张量的非对角项具有反对称性,nm磁性颗粒在外加磁场作用下其磁化矢量具有较小的弛豫时间,能够在极短时间内跟随外加磁场的逆转而发生定向磁化。该研究结果与"人工磁光材料均具有非互易性"的传统认识不同,有助于对铁磁流体磁致旋光效应的理解和应用。

新型光弹调制干涉具研究

针对单个光弹调制器((Photoelastic Modulator,PEM))干涉具受到材料本身热、力学的限制,产生的最大光程差小,而多个PEM串联又难以控制,且多个PEM界面的多次反射将使光能大量损失等缺点,提出一种在单PEM上贴全反射膜经过多次反射有效提高最大光程的方法。理论推导分析了不同反射情况对光程差的影响,并得到任意角任意位置入射经多次反射后产生最大光程差的公式与光谱反演公式,且通过COMSOL、MATLAB、ZEMAX仿真和实验验证其可行性。实验选用的弹光晶体为硒化锌(ZeSe),压电晶体为石英,结果显示实验与理论的相对误差为0.21%,为该方法的工程应用提供了参考。

舰载光电跟踪系统φ1032mm窗镜的研制

针对舰载光电跟踪系统反射式主光学系统的防护问题,提出了一米量级尺寸的窗镜、镜框的设计、制造和检测的方法。首先,对窗口材料的性能及强度进行分析,依据内外压差、自身重量以及旋转惯性力对窗镜强度的影响确定其最小的厚度。其次,依据指标要求分析设计窗镜、镜框的形变对窗镜等光程差的影响以及其环境适应性。然后,采用等光程非平面的修磨方法对带镜框的窗镜进行加工及检测。最后,成功研制出直径φ1 032 mm,厚度80 mm,通光口径φ1 010mm的融石英材料的窗口玻璃镜,等光程差为RMS=0.062 8λ@632.8nm。结果表明,该窗镜能够对舰载光电跟踪系统反射式主光学系统进行有效的防护。

ESR膜及在POLAR探测器中的应用

基于巨双折射光学的增强型镜面反射膜（ESR）具有高分子多层膜结构。在10~80°反射角范围内,利用623.8nm,532nm,441.6nm和413.1nm激光对ESR的反射率进行了测量,结果显示,在整个范围内有较均匀的反射率,平均反射率大于95%,平均透过率小于0.5%。XRD分析显示ESR在大尺度范围内有良好的晶化结构。在γ射线极化仪POLAR应用中,ESR作为BC448塑料闪烁体探测器反射层比用黑漆反射层的光子收集效率提高了近10倍。

薄膜干涉理论中的几个问题

在分析讨论单层增透、增反膜条件的基础上,对半波损失、附加光程差的定义和正。

共路外差法分析牛顿望远镜偏振特性

应用共路外差干涉法分析了牛顿望远镜的偏振特性。根据菲涅耳定律求出了入射光s-偏光和p-偏光入射到望远镜各点的反射率公式。给出了共路外差干涉法测量牛顿望远镜偏振特性的实验装置原理图。采用632.8 nm的外差光源,分析了牛顿望远镜对s-偏光和p-偏光反射系数、相位差以及对入射光偏振度的影响,根据入射角度的不同绘制了相应的变化曲线。结果表明:镀有铝膜的牛顿望远镜对入射光偏振特性影响较小,s-偏光和p-偏光反射系数相差不到0.01,偏振度变化不超过0.07,适用于激光遥感偏振成像的接收系统。

基于实时双光路校正的分光测色仪优化设计

设计了一种基于实时双光路校准的分光测色仪结构,在现有双光路设计中加入校准光源对主光路和辅助光路进行实时双光路校准.构建算法对由温度变化引起的传感器响应效率变化进行修正,并设计实验在不同温度下对仪器采样稳定性进行评价.实验表明,采用了实时双光路校正仪器的工作温度从10℃变化至30℃后,测量数据稳定性标准偏差小于等于0.03,最大偏差小于等于0.04,相对于现有技术方案有显著改善.

一种基于机器视觉的大幅面瓷砖几何量测量方法研究

针对大幅面瓷砖几何尺寸测量存在的问题,给出了一种新型的基于机器视觉的测量方法。设计了一套基于光路反射与集合模式的光学成像系统,通过该光学系统,可以实现单相机大幅面瓷砖的4角图像的采集。该方法有效解决了基于机器视觉的瓷砖尺寸测量传统方法精度不高和稳定性较差的问题。考虑到实际生产中瓷砖发生的偏移和旋转,提出了一种基于边界搜索拟合的动态补偿测量算法,该方法能够为高档瓷砖的尺寸测量提供理论指导。

图解分光计的光路调整

望远镜光轴与分光计中心轴线垂直的调节是分光计光路调整的重点和难点。针对该问题,通过图解的方式,直观剖析了反射镜正反面反光十字像的位置与载物台和望远镜光轴平行度之间的关系,解决了光路调整过程中反光十字像难找、难调的问题。

激光切割机光路系统设计

对光束传输的物理特性、传输环境对激光切割机光路的影响等进行了分析和研究,提出了光路系统设计的方法和要点。对激光切割机的光路系统设计具有指导意义。

反射定律符合费马原理且其光程取极小值之证明

以费马原理为基础,用极值条件和方程有解条件导出光在两种均匀介质分界面处的反射定律,并证明了光在反射过程中,其实际光程取的是极小值.

隐形防伪二维码识读系统光学设计

论述了一种典型隐形防伪二维码识读系统的光学设计方法。设计合理利用反光镜折断光路减小检测面法线方向光学长度,使得系统总体紧凑协调,同时保证了图像处理所要求的高质量成像要求,这种设计的优点对大检测面场合尤其显著。最后通过实例分析给出了清晰的设计计算过程,计算结果满足初始的设计需求。该设计方法已应用到防伪二维码识别产品中,对其他类似的证件专用识读系统(OCR阅读系统)有参考价值。

入射角度对高反膜及干涉滤光片的影响

利用周期性多层介质膜的特征矩阵方法,采用MATLAB模拟计算了当入射光波并非垂直入射膜系时,高反膜反射率和法布里-珀罗干涉滤光片透过率的变化。结果表明,随着入射角度的增加,多层介质膜的工作波长向短波方向移动。并利用光程差的原理对这一现象进行了分析。

傅立叶变换型红外光谱仪中的双光路技术

分析了普通光谱测量技术的弊端,设计了一种新的双光路红外光谱测量技术。这种新的技术不仅可以同步测量背景和样品光谱,从而降低实验误差,提高实验灵敏度,而且在保证小角度反射光谱测量的基础上,方便地实现了大角度测量,增加了实验仪器的适用范围。

光路调节装置的设计

设计了由4个调节螺钉和4个弹簧固定和连接固定板与活动板的调节装置,调节螺钉可实现二维微调和一维大距离的调节.使用该装置并通过平面和样品背后的顶丝固定薄膜样品的安装方式,可实现光路转折,完成斜入射光对薄膜样品反射率的测量.

基于白光透射反射干涉的形貌重构方法验证

利用扫描白光干涉的测量方法,通过透射反射干涉的方式,对覆盖不同层数透明薄膜GaAs台阶结构进行透射测试,实现了对覆盖透明薄膜的GaAs台阶结构三维形貌还原方法的验证.该测量方法是在Pizeo的驱动下,通过改变测量臂和参考臂之间的光程差,使其不同高度的表面到达零光程差位置,并由CCD记录整个扫描过程中干涉条纹的变化状况,进而提取被测件的三维形貌信息.该测试技术具有非接触、无破损、高灵敏度和快速测量的特点.可为膜后形貌的三维重构提供借鉴方法.