摘要：对非均匀近场强度分布影响强激光远场聚焦效果的原因进行了分析。对高能激光窗口进行了二元光学设计。提高了光束强度分布的均匀性,改善了光束质量。介绍了二元光学设计的基本原理,采用随机并行扰动爬山法对窗口的位相分布、变换后的光束强度分布、衍射效率和光束均匀性进行了计算。计算结果表明,基于二元光学设计的激光窗口能有效地改善光束强度分布的均匀性,提高了发射光束的质量。

摘要：利用功率谱反演加次谐波的方法模拟产生了符合Kolmogorov统计规律的大气湍流畸变波前相位屏,重点分析了所生成的相位屏在旋转使用情形下的统计特性,为后续的相位屏旋转应用实验奠定了理论基础。通过子相位屏组相位结构函数及大气相干长度数值模拟结果与理论值的对比,对子相位屏组的统计特性进行了验证,并对模拟结果与理论值存在的差异进行了分析。结果表明,用功率谱反演加次谐波方法得到的随机相位屏是正确的,在旋转使用情形下,子相位屏组的相位结构函数与理论结果整体符合,但低频成分仍存在较大的偏差,其大气相干长度模拟计算结果较设计值偏大。

摘要：光场相机是一种在图像传感器前增加微透镜阵列的新型相机结构,除了记录不同位置下光的强度及颜色外,也记录不同位置下光线的方向信息,从而能够计算目标场景的深度图和高阶相位图。该技术由于景深和分辨率相互制约,获得大景深时分辨率会降低。分析了其结构特点并推导了景深和分辨率的关系,并就选定的设计参数绘制了变化曲线。在此基础上,提出了一种新型光场相机的设计方法,该结构基于具有四类焦距的微透镜阵列,可获得超大景深,同时将分辨率的下降程度控制在可接受范围。仿真结果表明:相对于三类焦距微透镜阵列,所设计的四类焦距微透镜阵列景深可提高三倍,而分辨率达到普通相机的18.9%。

摘要：离轴三反系统具有无中心遮拦、成像质量好、视场大和结构紧凑等优点,因此也越来越多地被用做空间望远镜的结构形式。首先针对光学系统设计的指标要求,分析了光学系统结构形式,确定系统光学参数,设计了光谱范围0.4～0.8μm、焦距f′=4000mm、相对孔径1/10、视场角2ω=2.08°的离轴三反式光学系统。设计的光学系统成像质量良好,在空间频率62.5lp/mm处,各视场的调制传递函数值大于0.5,成像质量接近衍射极限,满足系统设计要求。同时分析了主镜、次镜和三镜的失调对系统调制传递函数的影响,结果表明次镜的失调对系统的影响远大于主镜、三镜失调的影响,为系统装调工作提供参考。

摘要：无变形镜条件下抵抗大气湍流影响获取几百米至几十公里外目标的清晰成像和点云数据具有重要意义。光场相机是清晰成像和点云计算领域的有力工具,但是它在湍流条件下无法正常工作。同时光场相机技术的主要研究方向集中在如何提高点云的精度和密度,暂无人将其应用于湍流清晰成像。基于相空间光学原理改进了光场相机的信息提取算法,在湍流条件下完成了清晰成像和点云计算。这种算法使用四维密度函数来描述复眼结构,对原始数据的使用更加充分,能够提取物点完整的低阶相位信息,因而,可以抵抗湍流对局部子孔径的影响,稳健地获取目标点云,解算深度图并得到全聚焦清晰成像。根据这一原理设计了光场相机系统,探测室内湍流池后方的目标以及室外湍流下500 m处目标,均获得了4 k以上个物点的准确低阶相位分布,给出了目标的三维点云图和清晰成像。结果表明,该方法无需变形镜系统,也不需要先验信息,是一种稳定工作的解析算法。

摘要：为了提高激光系统的整体效率,需要输出激光具有特定的光强分布。基于并行梯度下降(SPGD)算法的自适应光束整形方法凭借其良好的适用性得到了迅速发展,然而其整形效果较大程度地受到目标光束尺寸的影响。提出一种新的光束整形方法:采用SPGD算法对入射光束进行近场整形后通过控制4f系统得到需要口径的光强分布。研究了理想高斯光束和含静态像差高斯光束的光束整形效果,同时对其光束口径的可控性进行了模拟分析。研究结果表明,设计的整形系统可以有效地实现有无波前畸变的入射光束的任意口径光束整形,具有更好的适应性和实用性。

摘要：应用平面波角谱理论 ,分析了采样器对光波场采样和分光的基本原理以及对空间采样频率的选择规则 ,描述了实际研制的大口径采样器的结构设计 ,并通过数值方法和高能激光大气传输实验研究了高能激光经采样器前/后的远场光斑分布关系。结果表明

摘要：　应用光波叠加原理,通过数值计算方法,分析了孔栅斜置对远场测量的影响。结果表明:孔栅斜置带来附加位相差,导致了远场分布与通常的孔栅竖直放置的不同,给光强(从而功率、光束质量等)的测量带来系统误差。孔栅平面越偏离竖直面,影响越大,且对衍射级越大的光斑的影响也越大。在设计和使用孔栅时,应选取较小的偏离角;在进行功率、光束质量等参数诊断时应选取低级次的衍射斑。

摘要：针对大型盾构机在掘进过程中动态小、对惯导安装误差估计可观性差的问题,提出了以单轴旋转激光惯导为核心的盾构机导向系统方案。首先,推导了单轴旋转激光惯导在全站仪辅助情况下的系统状态空间模型,设计了四项实验,详细分析了IMU旋转、全站仪斜距以及惯导与观测点之间的杆臂对安装误差估计可观测性和估计精度的影响,得出了“单轴旋转激励+减小斜距+增大杆臂”的安装误差估计最优方案。其次,结合大型盾构机实际施工情况,进行了安装误差精度估计仿真验证,结果表明:IMU与编码器之间的安装误差估计精度优于7″,惯导与盾构机之间的安装误差水平分量估计精度优于2″,方位分量优于40″,对实际工程具有很强的指导价值。

摘要：针对机动路径设计时传统的可观测性分析方法仅能得到估计参数的可观测度而无法得到参数估计精度的工程实际情况,提出了一种基于可观测度的方差预测理论方法。首先,阐述了基于最小二乘估计理论的可观测性分析方法;其次,对提出的方差预测理论方法进行了理论推导和证明,阐明了其物理意义,并分析了该方法的预测误差模型;最后,以惯导多位置对准为例,对该方法进行了应用验证,证明有效。该方法可以在卡尔曼滤波计算之前对状态参数实时方差进行预测,为系统机动路径的设计及估计精度预测提供了重要依据。