摘要：为提高空间激光通信离轴三反光学天线的装调效率,需要对反射镜总的装调自由度进行优化设计。基于共轴三反无焦系统的设计原理,提出一种主三镜一体化的设计方法,并推导了光学系统结构参数之间的关系,利用Zemax光学软件设计了一种结构紧凑、主三镜一体化的离轴三反光学天线。设计结果表明:全视场光学像质优于衍射极限,主镜和三镜空间位置相接近,可共母板加工和面形共基准检测,为主三镜的一体化加工提供了方法。光学天线的装调自由度减少了6个,降低了装调难度,提高了装调效率。

摘要：从宽带数字光波通信系统的要求出发，经计算设计出收发合一，具有自动搜索、跟踪、定位功能的离轴折反式光学天线。同时还给出天线实用外场的调试方法及其经验。所得实验结果表明，该光学天线完全符合通信系统的要求。

摘要：设计了一种可用于中红外波段探测的双层花瓣结构光学天线,利用有限时域差分方法,分析了结构参数、入射光偏振方向对单层天线共振波长及尖端电场强度的影响。在优化单层结构的基础上,计算了双层天线层间距(h)介于0.1~0.8μm时,不同入射波长下上层天线尖端电场强度与入射光电场强度比值。为研究下层天线对于上层天线电场的增强机理,固定入射光波长,扩大天线层间距h (0.1~3.6μm),对有无上层天线两种结构,分析相同探测点电场强度比随h的变化。结果表明,h1μm时,上层天线尖端电场增强主要来自于下层天线反射光的干涉增强。

摘要：目前研究人员提出了各种光学天线以线性方式控制辐射图,而较大的非线性效应可以引起天线的折射率的变化,从而改变辐射方向图。通过修正电子的有效质量进而完善Drude模型,可得到氧化铟锡(ITO)的非线性折射率与频率和强度的函数关系,进而可知由ITO制成的纳米天线会表现出极大的光学Kerr效应。本文研究了ITO天线的线性和非线性响应。利用ITO的Kerr效应控制天线的辐射方向图。基于该模型,设计了一种非线性光学天线,实现了覆盖近红外波段(1000~1650 nm)的可调谐辐射方向图。进一步,基于ITO和介电材料硅(Si)设计了一种杂化的非线性光学天线。该杂化天线可以更好地利用ITO的强Kerr效应,可以较大程度上对光场辐射进行调控。该工作突破了新型非线性材料的强Kerr效应仅局限于特定共振频率点或者零折射率点这一特点。本研究提供一种用于超快动态控制超材料的新颖方法,可应用于光束转向和光学调制等。

摘要：伴随激光通信组网和轻量化的需求以及收发一体化模式的普遍应用,实现光学天线发射和接收之间的高效隔离至关重要,为此文章对同轴天线与离轴天线的隔离度进行了研究。首先采用Code V光学设计软件分别设计了1550 nm波段的同轴天线和离轴两反式天线,视场角为±1.5 mrad,接近衍射极限;再根据杂散光散射模型,利用分析软件进行光线追迹,模拟出隔离度;然后分别研究了在同轴天线次镜中心放置遮拦来规避开孔风险,以及在离轴天线中调整离轴量和曲率半径的方法,使同轴和离轴天线的隔离度分别提升至−69 dB和−89 dB。结果表明,上述方法均能够有效提升光学天线的隔离度。

摘要：针对卫星间光通信链路需求，分析了卫星间激光通信系统关键技术分布。介绍具有自动跟瞄功能的激光通信系统光学天线构成方式，对主要性能参数进行了设计和计算。

摘要：针对共口径偏振复用空间激光通信光学天线采用双色分光片分光而浪费高效率波段的问题,利用偏振分光棱镜、法拉第旋光器等器件设计了一种分光束结构。根据现有空间激光通信器件参数,分析了空间激光通信系统对分光束结构的隔离度的需求,计算了该结构的隔离度与光学损耗,并分析了其适用范围。计算结果表明该结构可以应用于共口径偏振复用空间激光通信光学系统。

摘要：相控阵天线可实现波束的电控扫描,已在微波波段获得广泛应用。但在光波波段,由于波长短引入的大电尺寸问题影响了相控阵的应用。本文提出了一种相控阵光学天线设计方法,通过增大阵列栅距大幅减少阵元数量,并通过设计阵元辐射特性抑制大栅距产生的栅瓣,显著增强相控阵光学天线的可实现性,该方法的代价为限制了天线的扫描范围。此外,还提出了通过模2π的方法降低光学移相器的实现难度,并论证了该方法在光波波段的合理性和可行性。

摘要：微测辐射热计利用热敏电阻对温度的敏感特性来实现红外探测,将光学天线场局域的能力应用于微测辐射热计,可以集中入射能量至热敏电阻,提高电阻的温度响应。基于这一思想设计了一种工作在红外波段的改进型蝶形光学天线,其中心场强最高可增强83倍。采用了多物理分析方法,结合两种常用的热敏材料(铝和氧化钒)对耦合结构的电磁特性和热学特性进行了分析。结果显示,在1000 W/m^2的入射功率密度下,铝温升可达1.85 mK,氧化钒温升0.85 mK,与同类工作相比温度响应增强了数倍。该改进型蝶形光学天线可用于微测辐射热计提升红外探测效率,在高密度红外成像器件应用中发挥作用。

摘要：为了提高光纤脉冲相干激光测风雷达性能,采用数学建模的方法来分析光学天线特性。利用后向传播本振原理,讨论光学天线口径对系统载噪比的影响,以及光瞳截断比对天线效率的影响;提出光学接收耦合效率的定义,研究不同大气折射率结构常数条件对耦合效率和测程的影响;通过搭建实验平台,测量不同距离门内的载噪比和频谱强度等参数,验证了仿真结果。结果表明,当远场探测距离在7km~10km范围内变化时,天线最优口径为100mm,光瞳截断比最优值为0.8;相较弱湍流情况,强湍流会使同一系统测程下降近30%。此研究为光学天线的优化设计提供了理论依据。