摘要：报道了一种实用化的飞秒激光绝对测距系统。基于两台自由运转的全保偏光纤飞秒激光器的非线性光学采样，可以实现高更新速率、高精度的任意长绝对距离测量。实验演示了对位于约2m处的合作目标的绝对测距。在2kHz更新率下实现了3．3μm的测距精度。通过连续测量取平均，在100Hz时，测距精度达到0．8μm。测距非模糊范围为2．08m。辅以精度为米级的粗略测距，就可以有效地扩展量程，实现任意长度、微米级精度的绝对测距。由于采用了全保偏光纤化的飞秒激光光源设计，该测距系统具有环境稳定性好、集成化、免维护等突出优势，在大尺寸工业制造、航空航天、遥感探测等领域有重要的应用前景。

摘要：针对传统眼轴长度测量需要分段检测且测量误差较大的问题,设计了一种具有大探测范围的扫频光学相干层析系统,实现了对眼轴长度的单次完整测量.提出了自适应峰值点提取与自适应误差校正相结合的算法,实现了大深度干涉信号的重构;利用CPU-GPU协同加速技术实现了系统的实时测量,解决了大范围探测数据量大、处理速度慢的问题.对光学眼模型进行实验,结果表明:该系统对眼轴长度的测量误差为0.01mm,优于传统分段测量系统,系统单次测量时间为0.10s,满足实时测量要求.

摘要：为了同时获得目标的红外图像信息和光谱信息,设计了一种分孔径中波红外分波段成像光学系统。该系统可将位于成像器前方不同波段的目标红外场景通过分孔径方式成像到红外制冷型探测器的4个区域上。该系统通过内部分孔径的办法,在不同通道内放置滤光片的方式,实现在一个探测器上对3.5μm～4.1μm、4.4μm～5μm、3.5μm～5μm、4.4μm不同波段的目标同时成像。该系统F数为1.93,单通道的焦距为60mm,MTF接近衍射极限,同时实现了在-40℃～+60℃的无热化需求,可以满足应用和指标需求。

摘要：采用基于高阻硅的曲折线型(meander-line)介质超材料,设计了一种宽带的太赫兹四分之一波片,可以在较宽的频率范围内将入射的线偏振太赫兹波转换为圆偏振太赫兹波出射。三维全波模拟显示,通过恰当地设计超材料微结构的几何尺寸,可以调节微结构的双折射特性,进而改变沿微结构两个正交方向偏振的太赫兹波的透射振幅和相位,使之振幅相近(约0.55),相位相差90°。实验上,通过离子束刻蚀硅的方法按照设计加工了一个样品,并利用太赫兹时域频谱系统进行了表征。实验结果和模拟结果吻合得很好,实现了带宽在1.07~1.41 THz范围内有效的四分之一波片,对应的归一化椭圆率高达0.99,证实了该设计的有效性。此外,还通过改变微结构的几何参数,进一步在模拟上设计了两个在其他太赫兹波段工作的四分之一波片,证明了该微结构的可调谐特性。

摘要：设计了一种可实现收发一体连续扫描的微透镜阵列,该三片式微透镜阵列以加入场镜的开普勒望远结构为原型,通过微透镜阵列之间的微小横向位移进行接收视场的选择与发射光线的同步偏转,完成扫描光学系统对大视场区域的光束收发。设计约束望远镜的视觉放大率为1,即入射和出射端口的微单元通光孔径相等,从而实现收发共用且不会造成能量损失和串扰。利用ZEMAX光学设计软件,采用发射、接收端口单独设计然后拼接的方法搭建模型。微透镜阵列工作中心波长为1 064nm,凝视视场为±1.06°,扫描视场为±10°,单元规格为1mm×1mm,且只需移动一片即可实现双向扫描,具有体积小、扫描角度大、灵敏度高等优点。

摘要：为了对一种新型低感熔铸炸药(DNAN)含量进行检测,设计了THz光谱相干探测系统,检测确定了DNAN的THz特征波长位置,又利用比尔朗伯定律求解了DNAN的含量。设计了由主控系统控制步进电机实现光电探测器微扫描的时间相干THz光谱检测系统,计算推导了DNAN含量求解需要的系统参数,获得了DNAN的THz特征光谱。实验采用三种方法分别对不同DNAN含量的爆炸物样品进行检测,结果显示,该系统精度接近目前广泛应用的THz光谱检测设备MINI-Z太赫兹光谱仪。在此基础上,设计了特征吸收峰优化算法,通过Origin软件仿真分析可知,该算法可以进一步提高系统的探测精度及稳定性。

摘要：研究了面向海洋应用的光纤法布里-珀罗高压传感器,通过建立有限元数值模型对传感器满量程腔长变化量进行分析。数值仿真显示,有限元模型的满量程腔长变化量处于固支模型和简支模型之间,且随着法布里-珀罗腔半径的减小和硅膜片厚度的增加而偏离固支模型。引入固支边界条件偏离度β对偏离程度进行量化分析。制作了三种不同规格的传感器进行压力实验研究。实验结果显示,实际测量得到的传感器芯片满量程腔长变化量与有限元数值计算的结果基本吻合,使用该有限元模型设计传感器芯片可将满量程腔长变化量误差降低到13.4%以下。传感器最大量程达到105 MPa,满量程测量精度均优于0.100%。

摘要：以宽光谱范围、高分辨率的中阶梯光栅光谱仪为研制目标,介绍了中阶梯光栅的色散特性,阐述了基于它的交叉色散原理,提出了分辨率优先的中阶梯光栅-棱镜交叉色散光路设计方法,包括高分辨率的主色散光路设计、分辨叠级的辅助色散光路设计,及主-辅色散光路联合校验三个递进的环节,并结合商用光谱仪进行了实例设计,仿真和实验表明,当光谱范围为400～900nm时,该分光系统在Hg灯546nm处的分辨率可达51 000,在Na光589nm处的分辨率为44 000。

摘要：为了改善大功率半导体激光器快轴和慢轴两个方向光束质量极不均衡这一光束特性,基于几何光学的折射原理,经过理论分析和软件模拟实验设计了一套发射光学系统,采用柱面镜改变快轴和慢轴的发散度,使输出光束在子午方向上以窄视场发射,在弧矢方向上覆盖±30°的视场,并加入特殊结构的棱镜混光,得到目标区域内能量分布均匀性大于75%的窄带状光束,能量利用率达80%以上。结果表明,单套发射系统可以完成工作距离15m以内的±30°视场探测,6套发射系统构成360°视场完成周视探测。这一结果对于提高激光主动探测的精度和增大其使用范围是有帮助的。

摘要：电导率是金属材料的重要物理量,电导率能有效的反映出金属的力学性能、热处理状态和腐蚀状态等参数,特别是在航天航空飞行器中,飞行器材料的电导率反映出的金属疲劳程度对于保证飞行器的安全极其重要。无损涡流检测技术对于有色金属电导率有很好的响应。阐述了涡流电导率传感器设计原理,以电磁场理论为基础,以阻抗平面相位法为主要方法,对涡流电导率传感器的结构和参数进行设计和优化,并用CIVA进行了软件仿真和金属样本的实验验证。实验结果表明,实现了高精度,高稳定性的无损涡流电导率测量。