摘要：介绍了液晶空间光调制器的纯相位调制原理,采用泰曼-格林干涉系统对液晶纯相位特性进测试。针对BNS(Boulder Nonlinear Systems)公司的专利产品-256256像素纯相位空间光调制器的相位与电压(灰度)的响应曲线。给出了对任意图形进行相位恢复的优化算法流程,利用纯相位调制方法对光束进行方向和强度的快速程序控制。设计了实验装置,实际产生了二维任意衍射图形,图形产生时间小于200 ms。本研究对空间目标进行扫描跟踪,具有精确、响应快、无机械惰性等特点,在激光寻的、制导以及多目标威胁预警和反击中有着重要的研究价值。

摘要：针对水下潜器在极区工作时,其常用惯性导航系统机械编排存在精度下降、无北向基准等问题,设计了适用于水下潜器极区工作的横坐标系捷联惯性导航系统机械编排方案。在构建了横坐标系参考框架的基础上,推导出各导航参数在横坐标系统和常规坐标系统之间的转换关系,建立了横坐标系捷联惯导系统的机械编排,并在此基础上分析其误差传播特性。通过误差分析,确定了横坐标系捷联惯导系统中存在的周期性振荡,并提出了适用于横坐标系捷联惯导系统的阻尼技术,有效抑制了周期性振荡。最后,通过仿真试验验证了该系统在极区工作的可行性和阻尼技术有效性。

摘要：针对目前热稳频激光器抗干扰能力差的问题,研制了一种基于非对称热结构的激光热稳频系统。该系统采用不同热传导材料建立具有多个连续热传导层的热结构,其中电热控制层和干扰吸收层被有限导热层隔离并呈不对称的热传导特性。由于有限导热层的隔离作用,电热控制和环境干扰对激光管的热作用速度分别取决于电热控制层和干扰吸收层的热惯性大小。结构参数设计中使电热控制层的热惯性远小于干扰吸收层,则可在保证电热控制效率的同时降低环境干扰的作用速度,从而提高稳频系统的抗干扰性能。最后,建立基于非对称热结构的纵向塞曼激光热稳频系统,对其抗干扰特性进行验证。实验结果表明:在普通实验室条件下稳频系统的频率稳定度优于1.8×10-10,而在1m/s的持续气流扰动下其频率波动<1.5×10-9。

摘要：设计并研制了以全金属射频波导CO2激光器为抽运源的太赫兹(THz)激光器,其中THz激光工作气体为CH3OH气体,在波长为9.69μm的P9(36)支CO2脉冲激光抽运情况下,获得了脉冲THz激光输出。实验上测量了脉冲抽运光及THz激光波形及重复频率,抽运光由宽带室温HgCdTe探测器测试,最高重复频率为5 kHz。THz激光由热释电探测器接收,由于受探测器限制,实验上测量的THz激光波形失真,最高重复频率为1 kHz。另外研究了输出THz激光强度与工作气压的关系,测出此系统最佳工作气压为10 Pa左右。研制的THz激光器为全金属结构,不用水冷,具有结构简单、体积小的优点,可以为相关研究提供参考。

摘要：为了研制适用于激光差分吸收雷达（DIAL）的可调谐横向激励大气压（TEA）CO2激光器,利用六温度模型速率方程理论,分析了TEA CO2激光器的动力学特性,计算了激光器的各种输出特性。设计研制了一台高重复频率快调谐TEA CO2激光器,采用共振扫描镜扫描固定光栅的方案实现了激光的快调谐输出.当激光器高重复频率运转时,得到弱支谱线如10P（42）～10P（48）支谱线基横模能量大于100 mJ,脉冲宽度小于100 ns。10P（46）支谱线的远场发散角为2.41 mrad（水平）,2.27 mrad（竖直）,约为1.6倍衍射极限.实现了任意波长两条谱线在10 ms内快速切换输出。

摘要：在预混甲烷/空气燃烧的平面火焰炉上,采用脉冲式光腔衰荡光谱技术(cavity ring-down spectroscopy,CRDS)实现了对OH分子浓度的定量测量。根据光腔衰荡吸收光谱理论,选取OH的A2Σ+-X2Π(0,0)电子跃迁带中的P1(2)吸收谱线构搭建了一套激光波长在308.6 nm的脉冲CRDS实验装置。脉冲CRDS装置中的衰荡光腔是由一对反射率为99.7%的高反射镜组成且其衰荡腔的腔长为270 cm,并测量空腔(光腔中无火焰)的衰荡时间为2.33μs。通过理论分析影响浓度精确测量的实验参数,分别采用平面激光诱导荧光(planar laser induced fluorescence,PLIF)、相干反斯托克斯拉曼散射(coherent anti-stokes Raman scattering,CARS)和脉冲CRDS三种技术精确测量OH的有效吸收长度、高温火焰的温度和有效的光腔衰荡时间。当在平面火焰炉上燃烧预混的甲烷(1.1 L·min^(-1))和空气(15 L·min^(-1))且在距离炉面高度为6 mm时,采用PLIF技术测量的有效吸收长度比直接选用燃烧器炉面直径作为吸收长度的精度提高7.1%,室温下利用CARS技术测量的温度要比热电偶测量的温度精度提高45%,衰荡光腔内有火焰且选用非OH吸收波长时测得的光腔衰荡时间要比采用空腔时测得的光腔衰荡时间精度提高21.6%。因此,通过以上多种测量技术相结合的方式精准测量各实验参量,最后得到OH分子数密度在距离炉面高度为6 mm时达到最大值(3.59×10^(13)molecules·cm^(-3))且OH浓度精度要比于未修正的OH浓度提高了35.6%。另外,在不同当量比下(Φ=0.7~1.1),OH粒子数密度都会随着距离炉面高度的增加而减少,通过曲线拟合发现OH浓度随着距离炉面高度的增加呈e指数衰减。在同一燃烧高度的富氧燃烧状态下,OH浓度随着当量比的增加而增加;当甲烷流量保持恒定时,富氧燃烧状态下的OH浓度要高于低氧燃烧状态下的OH浓度。在燃烧场中,采用这种多光谱技术相结合(CRDS-CARS-PLIF)的精准测量方式不仅能够实现对OH浓度精准的定量测量提高了测量精度,还可为定量测量其他燃烧产物分子的浓度提供技术支撑,对研究燃烧化学反应起着至关重要的作用。

摘要：针对传统超精密定位系统存在位移灵敏度、系统频响及重复定位精度难以兼顾的问题,设计并研制了一种具有纳米分辨力的二维超精密定位系统.系统集成平行四连杆结构双柔性二维工作台无间隙传动、双极性可伸缩压电陶瓷微位移驱动和纳米精度电容位移监测等先进技术,在微处理器控制下可实现纳米量级的定位.为改善传统PID控制方法存在的精度低、实时性差等缺陷,提出了一种结合定位过程中各阶段系统不同响应特性的比例、积分和微分(PID)参数自适应控制算法.结果表明:平行四连杆结构能有效地消除运动方向间的交叉耦合,确保了工作台在运动方向上的直线度;在30μm行程内,单轴位移分辨力优于1 nm,重复定位精度优于10 nm,最大行程时响应时间<1 s.

摘要：为了削弱经典滑模变结构控制系统的抖振、简化二阶滑模变结构控制器的计算过程,提出了一个二阶滑模变结构控制系统的滑模到达条件.运用李雅普诺夫稳定性理论和常微分方程理论,得到了控制系统在该到达条件下的两个结果:系统相轨迹能实现在有限时间内收敛于滑动模态,控制系统具有较好的鲁棒性.最后通过该到达条件设计了系统的变结构控制器.仿真结果表明该到达条件能有效抑制系统抖振,并且具有良好的鲁棒性.

摘要：为了获得实时调焦写入以及高的系统分辨力和衍射效率,提出了一种基于连续浮雕谐衍射透镜阵列的无模光刻方法。该方法采用连续浮雕谐衍射透镜阵列作为无模光刻的物镜阵列,在兼顾系统分辨力和衍射效率基础上,由同一衍射透镜阵列实现聚焦写入和检焦;同时利用谐衍射透镜的深浮雕特性调制透镜的环带宽度,降低透镜的制作难度。在分析谐衍射透镜特点以及考虑激光直写制作工艺对连续深浮雕衍射聚焦特性影响的基础上,设计、制作并测试了设计波长为441.6nm,F数为7.5的连续浮雕谐衍射透镜阵列。测试结果表明,该阵列同时具有聚焦写入和检焦功能,且对写入激光和检焦激光的衍射效率均优于70%,有望改善无模光刻的制作质量。

摘要：针对二聚物三能级蒸气激光系统增益相对于泵浦光方向显著的不对称特性,本文设计了一种稳定的能够充分利用介质增益特性的环形谐振腔,给出了象散和慧差补偿及泵浦激光与谐振腔匹配的条件。文中还给出了Na_2B^1Ⅱ_u-X^1∑_g^+跃迁激光谐振腔设计数据。