摘要：采用新型偏振分光元件液晶偏振光栅设计了长波红外偏振成像方案,实现了长波红外液晶偏振光栅的制备,并对该方案进行了实验验证。分析了基于液晶偏振光栅的偏振成像光路中有效成像视场角与所用光栅周期的关系,计算得出在实验光路参数下最大视场角对应的最佳光栅周期。使用Mueller矩阵推导了光路中偏振态的转化,根据偏振态转换矩阵设计了分时偏振成像方案,并针对误差传递控制对成像方案参数进行优化。基于液晶光控取向技术制备液晶波片,使用所制备波片测量了液晶在8.6~12μm波段的双折射率和7.5~12μm波段的透过率。基于测得的液晶材料特性和计算所得最佳光栅周期,选取光栅参数并制备液晶偏振光栅,测量了所制备长波红外液晶偏振光栅在8.6~12μm波段的衍射效率,在10μm附近达到90%以上的衍射效率。使用制备的长波液晶偏振光栅搭建偏振成像光路,按设计方案进行分时偏振成像,对所得图像进行预处理,解算偏振信息并与预设数值比较,实现了小于1°的偏振角测量误差。

摘要：航天器在轨定位精度容易受到环境低频微振动和有效载荷引起的内部扰动的影响.本研究设计了一种具有高刚度的串联式压电作动隔振器.建立了压电隔振器的动力学模型和多传感器复合反馈控制方法,并比较了反馈控制参数的优劣和抗干扰特性.通过仿真模型验证了基于所提出的压电隔振器的可行性.通过实验验证了上述设计与仿真的准确性.结果表明,所提出的压电隔振器在1~25Hz能提供-15dB以下的基础振动衰减能力,在共振峰处可以衰减-25dB,同时具备高刚度特性.因此,该隔振器能够提供优异的低频隔振性能和惯性稳定性,有效抵抗有效载荷的内部扰动.

摘要：为满足激光通信系统的共形设计和实现轻小型化的空间激光通信组网,设计一种应用于机载平台下的基于偏振光栅与快反镜(FSM)的新型单探测器复合轴系统。针对旋转偏振光栅实际应用与理论之间的差异,将偏振光栅光束偏转问题与目标脱靶量之间进行关联,定义了目标位置与双偏振光栅角度关系,进行了偏振光栅光束偏转坐标构建及解耦。随后对复合系统偏振光栅单元与FSM单元进行设计,通过目标闭环试验检测了系统跟踪性能,结果表明,在5°@0.2 Hz载体扰动情况下,双偏振光栅方位轴、俯仰轴脱靶量闭环残差分别为126.1002μrad(RMS)与149.5309μrad(RMS),FSM方位轴、俯仰轴脱靶量闭环残差分别为3.4921μrad(RMS)与4.0131μrad(RMS),动态目标闭环控制双轴精跟踪残差为5.3197μrad(RMS),相比于Risley棱镜,光束偏转范围提升4倍,精度提升45.8%。整个跟踪过程中,两偏振光栅旋转角度值连续且平稳变化,满足轻量型机载平台对光电跟瞄设备的使用需求。

摘要：双光梳测距技术具有测量精度高、测速快、非模糊范围大和可现场溯源的优势,在航天工程中具有广阔的应用前景,如航天器交会对接、卫星编队飞行、大型展开机构定位等。在货运飞船与空间站交会对接的任务场景下,提出了一种双光梳高精度测距技术空间应用与试验方案,介绍了双光梳测距技术的基本原理,对试验系统进行了架构设计,实现在400 m范围内对空间动态合作目标优于100μm测距精度、1 kHz测量带宽。进一步针对测距系统的关键参数进行了设计与仿真,对系统的空间环境适应性进行了分析,结果表明测距系统最大可实现19.5 m/s相对运动速度下的高精度测距,满足搭载任务场景需求,为下一步双光梳测距技术的在轨试验与航天工程化应用提供了技术参考。

摘要：环形孔径光学系统采用单一光学元件实现高质量成像,提高了系统集成度。由于环形孔径光学系统的多环带反射面紧密排列在同一基底材料表面,杂散光线在各环带反射镜之间相互串扰,严重影响成像质量。针对单片式环形孔径成像系统,提出了一种杂散光抑制方法,通过环形孔径系统杂散光分析选定特征离轴角度,并根据特征离轴角度推导了遮光罩尺寸的表达式。对离轴角为5°~85°范围内的杂散光进行光线追迹,分析了点源透过率(PST)曲线。当红外波段离轴角小于15°时,环形孔径成像系统遮光罩使PST值降低了两个数量级,而当离轴角大于15°时,杂散光PST值降低了2~4个数量级。结果表明,在实现成像系统小型化特点的前提下,设计的遮光罩结构使环形孔径成像系统具备杂散光抑制能力。