摘要：板条激光器的输出光束是具有大长宽比的矩形光束，其光束发散角在水平方向与竖直方向有较大差异。板条激光器输出光束含有的大量波前像差，极大地影响了其输出光束的光束质量。设计了一套针对板条激光器输出的1064nm的矩形像散光束的整形与像差补偿系统，该系统由3个球面柱面透镜与1个球面透镜组成，其中不同方向光焦度的柱面镜组合可以实现矩形光束在2个维度的整形扩束。从仿真中可以得到，通过改变光束整形与补偿系统内部的透镜间距，可以将人射的大小为15mm×1．5mm的矩形像散光束整形成为大小可在15mm×15mm～19mm×19mm之间变化的方形准直光束，且整形后的光束具有较高的光束质量。

摘要：为了实现大气湍流参数的实时估计,提出并设计了一种基于FPGA和DSP技术的自适应光学系统在线大气参数测量平台。该测量平台采用FPGA作为前端处理器,在自适应光学系统闭环工作时,利用多通道并行技术和流水线技术从闭环数据高速复原开环泽尼克系数,采用DSP作为后端处理器,根据复原的开环泽尼克系数,利用其编程灵活的特点实现大气相干长度r0、外尺度L0、风速v和相干时间t0的复杂统计运算。最后将该测量平台应用在127单元的自适应光学系统上,以实际天文恒星为观测目标,进行了大气湍流参数的测量。

摘要：提出了一种抑制光束平台抖动和压电倾斜镜机械谐振的方法从而提高系统校正带宽和跟瞄精度.通过分析双二阶滤波器参数对频率特性的影响,提出了一种双二阶滤波器的设计方法,并把这种设计方法结合比例积分(PI)控制算法用于抑制光束平台抖动和压电倾斜镜机械谐振.最后,对经典PI控制算法和增加了双二阶滤波器的PI控制算法进行了实验比较,在相同的条件下,增加了双二阶滤波器的PI控制带宽比经典PI控制带宽提高了近1倍,对平台抖动控制精度提高了5倍以上.实验结果表明:增加了双二阶滤波器的PI控制算法对抑制光束平台抖动和压电倾斜镜机械谐振简单有效,可以提高系统校正带宽和跟瞄精度.

摘要：为了获取优异的光学图像质量,大口径天文望远镜通常采用主动支撑结构以校正主镜面形误差。对望远镜主镜支撑系统所需的气压驱动器进行了研究。基于气动原理设计了一种采用滚动膜片结构的气压力驱动器,其中滚动膜片结构用于消除摩擦力的影响,滚珠式力解耦器用于消除侧向力、弯矩的影响。进一步设计了针对气压驱动器带死区的比例-积分-微分(PID)控制算法,以实现对气压驱动器的闭环控制。实验结果表明:气压力驱动器可精确提供主镜控制所需的支撑力,在望远镜高角变化速度达到2°/s时,输出支撑力范围为0～1000N,驱动器支撑力误差仅为满量程的±0.4%。设计的气压驱动器可实现主动支撑力的快速精确输出,能满足天文望远镜主镜主动支撑需求。

摘要：综合考虑非线性气温环境和主镜视宁度表面"气刀"强制对流换热,对地基望远镜主镜瞬态温度场理论模型进行研究,结合分离变量法和格林函数法求解出温度场的解析表达式。以4m主镜为例,运用温度场理论模型解析解,对主镜视宁度进行了分析计算。分析了"气刀"对主镜视宁度的改善效果;讨论了"气刀"风速与主镜视宁度的关系;分析了不同径厚比对主镜视宁度的影响。利用有限元方法分析4m主镜温度场,与所推导的温度场理论结果进行比较,二者获得了较好的一致性。主镜温度场理论解在望远镜主镜设计中具有普适的应用价值。

摘要：根据哈特曼-夏克(Hartmann-Shack)传感器工作的基本原理设计了一种角膜地形图测量仪,并在此基础上建立了一套基于哈特曼-夏克传感器的角膜地形图测量系统。该系统的工作原理是使用会聚光束照射到角膜的外表面,通过哈特曼-夏克传感器采集包含角膜面形信息的角膜表面反射光,而后通过角膜地形图复原计算获得角膜地形图数据。详细介绍了该仪器用于角膜测量的操作过程,并对该测量仪器的面形复原精度进行了测试。结果显示,与Zygo干涉仪的测量结果相比,角膜地形图测量仪复原面形的误差低于0.0818λ均方根(RMS)。最后使用该仪器实际测量了健康成年人眼角膜,获得了实际角膜地形图的数据。

摘要：基于光纤传像束光学系统成像理论,通过分别对信号表达式和噪声表达式进行适当修正,推导了光纤传像束光学系统的目标信噪比公式,并给出了该系统相比传统光学系统的信噪比损耗系数表达式,其可有效表征系统的探测能力。结合所设计的红外光纤传像束光学系统,仿真计算了脉冲可视因子、系统填充因子等关键性能参数,并进一步分析光纤透过率与信噪比损耗系数的关系,定量比较两类光学系统的探测能力差异。该研究为红外光纤传像束光学系统的探测能力边界确定提供理论基础。

摘要：介绍了随机并行梯度下降(SPGD)算法,并设计了基于此算法的两路主振荡并联放大相干合成(MOPA-CBC)实验系统。该系统采用10 W级掺镱光纤放大器引入相位误差,同时采用铌酸锂相位调制器进行校正。开环时,分析了放大器工作在不同状态下系统中的相位噪声。闭环后,得到了稳定的相干合成光束,合成光束的平均亮度提高到之前的1.5倍,相位平移峰谷(PV)值降低到100.8 nm,系统校正精度达到1/(10λ),控制带宽约为100 Hz。实验结果表明,SPGD算法能有效地发挥锁相控制功能。

摘要：自适应光学系统在高分辨力成像望远镜中发挥了重要作用。自适应光学系统对于望远镜系统中的低阶像差几乎可以完全校正,但是会牺牲变形镜的校正行程量;对于中高阶像差,自适应光学系统不能完全校正,如何减小高阶残余误差是望远镜系统设计需要考虑的问题之一。本文首先分析了望远镜光学结构中的主镜结构、次镜遮拦、次镜支撑筋、主次镜装调和光学加工等静态和准静态像差情况,然后分析了这些因素如何影响自适应光学校正能力,最后给出了对望远镜光学结构的要求。

摘要：使用连续镜面变形镜生成涡旋光束,根据涡旋光束相位的螺旋对称结构,变形镜驱动器设计成环形排布,通过生成环形螺旋波前来解决连续镜面变形镜不能拟合奇点的问题。在光路中加入4f滤波系统来滤去高频噪声和次级衍射旁瓣。推导了空间滤波的小孔半径的表达式,这可以保证在滤波过程中尽可能保留主瓣信息,并且完全消除旁瓣。仿真得到了拓扑荷数等于-5~5的无旁瓣的涡旋光束,得到的振幅分布具有破坏性的环形结构,相位分布是比较理想的螺旋结构,而且滤波之后的模式纯度接近理想值。该方法使用的连续镜面变形镜面形变化灵活,可以承受高功率,对于模式可调的高功率涡旋光束的生成有很好的应用前景。