摘要：铁共振荧光激光雷达是探测中间层顶至热层底部区域的温度和风场的重要设备,但在白天时段,由于强天空背景噪声的存在,铁原子共振荧光信号常被淹没,而无法实现中高层大气的温度和风场探测。为了解决该问题,本文研制了气压调谐的窄带滤波器,提出了将两个空气间隙的法布里-珀罗标准具串联并与窄带干涉滤光片组合的滤波新方法,并最终应用于铁共振荧光多普勒激光雷达中,实现了在白天时段对大气中间层顶至热层底部区域的温度和风场探测。首先,通过定义滤波器性能评价函数,对滤波器的滤波性能进行了定量分析,确定了两个标准具的带宽、自由光谱范围等参数;并进一步设计了基于PID算法的控制系统,实现了对标准具腔气压的精确控制;随后,通过模拟仿真测试了滤波器的设计指标;最后,通过外场试验证明了滤波器在铁共振荧光激光雷达中的滤波效果,其信噪比达到136以上,实现了铁层区域的风速和温度探测。

摘要：针对小F数、短后工作距的Cook型光学结构,设计了一种基于光学自由曲面的通道分光方案以及相应的检测方案。该分光方案利用光学自由曲面的多自由度来修正通道分光元件倾斜引入的像散,使透反两通道光学像质均接近衍射极限。采用计算全息检测技术实现分光元件光学自由曲面的面形检测,检测光路的系统波前峰谷值为0.0096λ,均方根为0.0017λ。分光元件及检测方案均满足设计需求,且对小F数、短后工作距的光学系统的通道分光具有借鉴和实用参考价值。

摘要：介绍了一种用于工作波段0.4-2.5μm超光谱成像系统中消高级次光谱集成滤光片的设计与研制.针对offner凸面光栅分光的工作特点,通过在同一光学基片上划分三块不同的几何区域,分波段实现超光谱成像仪全光谱范围内因光栅分光引起高级次光谱的抑制与消除,同时保证工作波段的光学效率优于93%.采用精细掩模技术,保证不同波段之间过渡区域的尺寸小于30μm,有效提高光谱利用效率.

摘要：针对三轴稳定卫星内低连接刚度条件下的大惯量扫描镜负载在低速摆动时易出现机械谐振的问题,基于电流-速度-位置三闭环控制结构,研究并提出一种有效的易于工程实现的优化控制方法,抑制机械谐振同时提高扫描镜系统的控制性能。首先,根据动力学关系对低刚度连接的电机与扫描镜控制对象建立理论的简化控制模型。然后,分析加速度反馈抑制谐振、提高系统控制性能的原因,并借助电流和位置反馈信号建立加速度观测器获取电机加速度并反馈,仿真分析该方法的优化效果。最后,在实际系统上进行实验检验,对比系统控制误差的变化。结果表明:提出的优化控制方法能够有效地抑制机械谐振,提高系统的控制带宽和动态精度。

摘要：选择金属膜层材料Ag和Ta_2O_5、SiO_2、Al_2O_3等多种介质薄膜材料,在石英基底上设计和制备了保偏反射镜,其在810 nm和850 nm波长处的偏振对比度优于10000∶1。结合保偏反射镜所处的轨道环境,进行了原子氧模拟实验,研究了保偏反射镜样品偏振对比度的变化规律。结果表明,随着原子氧剂量的增加,保偏反射镜的偏振对比度呈衰减趋势,且+45°、-45°方向的衰减较水平(H)、垂直(V)方向的更明显。

摘要：针对菲涅尔透镜存在实际光学效率偏低的问题,本文设计了一种由非球面透镜和棒锥镜组成的高效非成像聚光光学系统。在光学设计软件Zemax的序列模式下对非球面透镜进行了优化设计,通过最大程度地减小球差,像面光斑的几何半径从42 mm降到了1.7 mm。基于此,在Zemax的非序列模式下,完成了非球面透镜和棒锥镜的建模和优化,通过蒙特卡罗光线追迹分析实现了光学效率为87%、接收角为0.9°的非成像聚光光学系统。最后,基于非球面透镜阵列和棒锥镜样品,实现了高倍聚光型光伏模组的封装与测试。测试结果表明,该模组的光电转换效率达30.03%,与菲涅尔透镜构成的高倍聚光型光伏模组相比有显著提升。

摘要：啁啾调幅激光关联成像是一种将关联成像原理与脉冲压缩方法相结合的新型成像方法,能够获取目标的方位、灰度、距离和速度信息,并且可以有效抑制背景噪声对成像质量的影响。目前初步建立了啁啾调幅激光关联成像理论模型和仿真验证,然而并未涉及光源调制性能对成像质量的影响。为此理论推导并数值分析了背景光存在条件下,光源调制性能对非相干外差探测啁啾调幅关联成像质量的影响。并且得到了起始调制深度、调制深度衰减系数、频率改变率,以及光电探测器带宽等参数与探测信噪比及成像质量的关系,该工作对啁啾调幅激光关联成像雷达系统的设计和性能评估具有指导意义。

摘要：探讨了水文过程非平稳性和全球变化水文响应等热点问题.首先明确了水文系统稳定性与水文过程非平稳性研究对象的差异:水文系统稳定性改变主要指环境变化影响下水文物理系统发生变化,即水文过程确定成分和确定性规律改变,而水文过程非平稳性主要指水文过程随机成分的统计特征发生变化.系统梳理了水文过程非平稳特性研究的若干关键问题,包括水文非平稳性的研究对象、表现方式、判别依据和方法、描述方法等.指出水文过程非平稳性研究应重点关注水文过程的随机成分,应使用三阶宽平稳对水文平稳性进行判别,以满足工程水文设计、水资源评价等需求;可利用随机水文学理论方法判别水文过程非平稳性,对水文过程周期和趋势等特性进行识别,再对随机成分的平稳性进行判断,为随机模拟和水文预报等奠定基础.上述水文过程非平稳性若干关键问题的界定和明确,有望为研究环境变化水文响应的关键科学问题提供借鉴和参考.

摘要：挥发性氯代苯是一类典型的环境有机污染物,离子迁移谱(IMS)是一种大气压下基于离子迁移率的快速现场检测技术。采用自制的真空紫外离子源-高场不对称波形离子迁移谱(UV-FAIMS),对空气中氯苯、对二氯苯、邻二氯苯、间二氯苯进行了检测。获取了不同分离电压条件下的CV-I谱图,并以此得到了四种物质的CV-DV指纹谱图。在指纹谱图支持下,设计了对二氯苯、邻二氯苯、间二氯苯三种同分异构体最优化分离检测参数,结果表明在800和1 000V的分离电压下,通过特征峰的选取,在补偿电压(CV)为20.4V(DV=800V),3.2V(DV=800V)和11.9V(DV=1 000V)处三种物质的混合物可以得到有效的分离识别。研究了流速对谱图峰位置和峰形的影响,得到不同流速下灵敏度和识别精度关系,为优化流量的选取提供了依据。在特征识别前提下考察了DV=450 V条件下,CV=4.3 V的对二氯苯特征峰的UVFAIMS检测限,结果高达0.05mg·m-3。该研究为卤代苯等多同分异构体苯类环境污染物的快速高精度检测提供了一种方法参考。

摘要：反射镜在自重作用下的形变是影响光学表面质量的重要误差源之一。对于圆形的反射镜来说,其内部有一个中性面,当柔性支撑的回转中心与中性面重合时,反射镜表面受到重力影响后的形变最小。但由于长条形反射镜不再具有回转对称性,其原有的中性面位置公式将不再适用。本文提出了一种长条形反射镜中性面位置即最佳安装位置的计算方法。通过计算柔性支撑的柔度矩阵,得到反射镜组件的整体力学模型,并以此推导出了长条形反射镜中性面位置计算公式。最终将其与有限元分析和光学检测试验得到的结果进行对比,验证了中性面位置计算公式的准确性。在光学检测试验中,反射镜组件在不同方向重力作用下表面面形的均方根(RMS)值均小于0.03λ;反射镜扫频振动试验得到的三个方向上的最小共振频率分别为106.30、151.55、104.00 Hz。该结果满足反射镜组件对于面形精度、结构刚性和稳定性的要求。