激光束散角复合控制技术

为了降低部分相干光光学系统设计的复杂度及成本,增加部分相干光应用的便捷性,提出了一种液晶空间光调制器的激光相干度及束散角复合控制方法。首先介绍了对激光光束进行相干度和束散角复合控制的基本理论和方法;然后分别设置了相干度和束散角检测实验,检测了本方法所调制激光光束的相干度和束散角的准确性。实验结果表明,采用液晶空间光调制器生成相干度为0.9 mm、束散角为7.5 mrad,以及相干度为1.5 mm、束散角为3.8 mrad的部分相干光束,其相干度与理论值相比误差在5%以内,其相干度均方根误差分别为0.027386和0.031314,峰谷值分别为0.084658和0.089103;其束散角与理论值相比误差在5%以内,其束散角均方根误差分别为0.022478和0.023186,峰谷值分别为0.081201和0.092130。可见,该方法可以实现高精度的相干度及束散角复合控制。

高精度连续变倍率激光扩束系统设计

为了实现对激光束的准直变倍扩束,提出了一种基于液晶空间光调制器(Liquid Crystal Spatial Light Modulator,LC-SLM)实现数字变焦透镜的方法,并利用这种方法搭建了基于LC-SLM的变焦扩束系统。首先根据透镜相位变换原理和LC-SLM的相位调制特性由计算机编程生成不同焦距的数字透镜相位调制图,实现不同焦距的数字透镜功能,通过凸透镜对平行光束的汇聚作用,验证该功能的有效性,平均误差为0.95%。上述结果说明LC-SLM能够实现变焦透镜功能。接下来,通过与汇聚透镜组合实现对激光束的连续变倍率准直扩束。该系统的扩束倍率为2×~5×,均方根误差为0.539 7 mm,峰谷值为0.99 mm。实验结果表明,本文提出的方法可以实现对激光束不同倍率的扩束且扩束比连续可变。该系统解决了传统变焦系统无法满足多变的激光扩束需求的问题,且结构简单,精度高,在激光扩束应用方面具有广泛应用前景。

激光大气传输相位屏的时间相关性测量

为了提高动态大气湍流模拟相位屏时间上的模拟精度,提出了利用时间协方差测量时间相关性的方法,在基于液晶空间光调制器(LC-SLM)的大气湍流相位屏模拟方法、时间特性等方面开展了研究。采用功率谱反演法生成湍流模拟相位屏,给出了时间变量及时间功率谱的计算方法,搭建了基于LC-SLM的大气湍流相位屏模拟实验系统,并对上述方法进行了实验验证。实验结果表明:激光畸变损失情况下,时间协方差的计算误差可控制在8.0%左右,且该模拟方法下相位屏的时间模拟精度较好。

基于YOLOv5s的卫星光通信初始捕获方法(特邀)

为解决在卫星激光通信初始捕获阶段传统信标激光光斑检测算法容易受到复杂背景干扰的问题,基于YOLOv5s神经网络针对卫星平台初始指向场景进行优化、改进。选用平滑交并比(SIoU)损失函数替代原损失函数,将原本的上采样结构替换为轻量化的内容感知特征重组(CARAFE)上采样结构,为C3层增加卷积块注意力模块(CBAM)机制,使用SimSPPF替代原本结构,增加了利于感知位置信息的Coordconv结构。经过改进后的神经网络在精度上优于传统的信标光斑检测算法,能够在复杂背景下准确检测出光斑的位置,适合用于初始捕获阶段以及粗跟踪阶段进行信标光斑检测。优化后的YOLOv5s神经网络精确率达到99.7%,召回率达到99.3%,在平均精度(mAP)@0.5指标上超过99.7%,在mAP@0.5∶0.95指标上超过了74%。