摘要：为提高数字高速多幅相机的像面照度,简化光学系统结构,提出一种离轴光学系统设计方法。该系统使用多组相同物镜,采用圆心一组,圆周均匀分布多组的方式平行阵列排布。分布于圆周上的物镜,其像面接收器相对物镜轴心平移离轴,以获得与圆心物镜相同的物面图像。分析了单物镜像面照度、畸变等与视场有关参数对光学系统各像面匹配的影响。在此基础上给出一个5通道离轴光学系统设计实例,系统空间分辨率优于30lp/mm,畸变小于0.1%,F数2.0。相比目前广泛采用的棱锥、棱镜分幅方式,该离轴光学系统像面照度增加5倍以上,系统结构简易。

摘要：为满足数字超高速成像需求,提高相机的时间分辨率,设计了一种工作于350nm^800nm宽波段的八分幅相机光学系统。该系统采用光阑外置的会聚光分光结构,可同时获得同一物面的八幅相同图像,针对光学系统后截距、像方数值孔径等重要光学参数对像面照度差的影响、宽光谱成像的色差校正等问题进行了分析。在Code V中对中继镜头进行设计优化,像面大小可达26mm,像方MTF在40lp/mm时对比度达0.5以上,畸变小于1%,分幅后系统像面照度差在±10%以内。模拟结果表明:八分幅相机光学系统各幅图像一致性较高。

摘要：针对空中运动目标的位姿估计,提出了一种二维扫描光场解决方案。两套结构独立、功能相同的单轴线扫描子系统垂直放置构成发射系统,实现X方向和Y方向的扫描;运动目标接收到扫描信号后可直接获取自身在发射系统坐标中的相对位姿,具有信号处理过程简单、通讯量少等优点。设计实例结果表明:单轴扫描子系统的线激光均匀性大于90%,能量利用率高于70%,边缘畸变值小于0.5%;两套单轴扫描系统组合可建立±20°×±20°的矩形扫描光场;系统整体能量利用率高,稳定性好,具有一定的实用性。

摘要：为了提高分幅相机的像面一致性,从分孔径和分振幅两种分幅方法的原理出发,分析了物体辐射特性影响像面一致性的原因.基于光纤传像器件匀光作用,提出了一种提高像面一致性的方法,并以棱锥分孔径实现六分幅为例,在LightTools软件中仿真了光纤面板厚度、纤芯直径、光线入射角度等参量对像面一致性的影响.结果表明,当光束主光线在光纤前端的入射角在±15°内变化时,增大光纤面板厚度或减小纤芯直径,可使得六幅像面能量差小于0.3%.基于光纤传像器件的棱锥分幅结构,可有效提高分幅相机的像面一致性.

摘要：研究基于现场可编程门阵列(FPGA)的超声多普勒内窥成像系统,针对内窥系统超声探头体积小、回波信号微弱的特点,设计了具有较高增益和较低噪声的超声信号前端接收电路.在FPGA中对微弱信号进行全数字化处理,实现了正交解调与频谱分析等功能,系统具有电路匹配性好、信噪比高、处理速度快及体积小等优势;搭建基于多普勒物理模型的实验平台进行实验验证,分析对比不同实验条件下的声谱,验证了系统及信号处理方法的合理性和正确性.

摘要：提出了一种反射式结构的掺杂向列液晶(NLC)光子晶体光纤(PCF)电场测量传感器。传感器由小于1cm长的掺入液晶实芯PCF构成,在掺杂光纤端面镀Ag膜以提高端面反射率。通过实验,测量出了反射光强随电场强度增加的变化情况,证实了设计的传感器可以用于电场在1.4～3.7kVrms/mm范围内的电场测量,同时获得了镀膜对反射光强的影响以及对传感器灵敏度、精度的影响。

摘要：为了将激光多普勒测速技术应用于野外流体速度测量,设计了一种基于双光束模式的激光多普勒测速光学系统,采用光纤耦合半导体激光器作为光源,通过保偏光纤耦合器、保偏光纤准直器以及非球面透镜来实现激光的分束、准直与聚焦,形成干涉条纹,并利用接收透镜、针孔光阑以及雪崩光电二极管检测多普勒信号光。结果表明,所设计的光学系统的空间分辨率为0.046mm^3,理论测量误差小于0.59%。系统体积小、装配方便、易携带,适合于野外流体速度测量。

摘要：为了实现高斯光束的远场均匀投射,利用Zemax优化设计了一种由双凹、平凸双透镜组成的小型匀光组件。基于理想均匀光斑在其径向上的照度积分与半径呈线性关系的原理,首先利用双凹透镜缩短光路,然后对平凸透镜进行约束优化。该组件长度为24mm,可对波长1 064nm、腰斑直径400μm的激光束实现发散角为6.6°的远场均匀投射。经过设计模型在10m、20m、30m和40 m投射距离处的模拟仿真,结果显示在4个投射距离处的光斑均匀度都大于93.9%,能量利用率均高于90%。该匀光组件仅由2个球面和1个二次曲面构成,结构简单,间隔和厚度公差可达±0.03mm,拥有良好的可加工性和实用性,在激光通信、激光干涉照明等领域中具有潜在的使用价值。

摘要：利用全矢量耦合模方程提出并分析了一种基于纤芯存在光致双折射的长周期光纤光栅的环境折射率传感测量方法.以波长为谐振波长的完全偏振光为入射波,通过分析不同环境折射率下输出光的偏振态在邦加球上与参考点间球面距离的变化测量环境折射率.分析表明,在环境折射率1~1.30范围内包层半径为20.75μm的长周期光纤光栅传感器线性特性良好,灵敏度为0.356/RIU,可应用于湿度和气体的折射率测量;该分析方法适用于其他类型的双折射长周期光纤光栅传感器的设计.

摘要：仿真分析了单轴晶体光纤的两层介质模型与三层介质模型所得纤芯模有效折射率的差别,并基于该差别对长周期光纤光栅的外界环境折射率、温度和轴向应变传感灵敏度进行了仿真分析。结果表明,对两层、三层介质模型的纤芯模,尤其对薄包层光纤有效折射率有较大差别;用两层介质模型和/或材料的折变系数计算所得的长周期光纤光栅的外界环境折射率、温度和轴向应变灵敏度有较大的误差,需应用三层介质模型以及模式的有效折变系数进行准确计算。据此计算了上述3种传感灵敏度与光纤包层半径及包层模序数的关系。为长周期光纤光栅传感器的分析设计提供了指导。