摘要：近些年,超透镜受到了广泛关注。文中提出了一种基于金材料的近红外波段偏振无关型反射超透镜,该超透镜采用MgF2材料作为电介质层,利用FDTD软件实现仿真设计。仿真结果表明:超透镜在不同偏振光入射的情况下具有相同的聚焦效果,入射波长在700~850 nm的范围内,具有较好的聚焦效果。入射波长在750~800 nm范围内单焦点聚焦效果最好。当入射波长为800 nm,该超透镜可以分别实现单焦点和多焦点聚焦,其单焦点、双焦点和三个焦点的焦距分别为9.6、6.6和4.7μm。可以利用该超透镜的特点实现不同的聚焦要求。

摘要：针对激光大气湍流传输数值模拟问题,提出根据平均光强分布来确定光场网格采样保存区域的方法,设计出并行集群模拟方案。通过模拟实例,研究了准直基模高斯光束经大气湍流传输后的平均光强和拉盖尔-高斯光束经大气湍流传输后的空间模构成变化问题。分析结果表明:对水平传输情形,相对于高阶矩匹配法,用零阶矩匹配法确定随机相位屏大气相干参数能得到更高的模拟精度;大气湍流导致拉盖尔-高斯光束发生模间散射,其强度取决于绝对湍流强度以及光束的发射平面参数、径向指数和方位指数。

摘要：为解决激光扫描投影系统标定过程中易受环境光干扰、合作目标扫描时间长等问题,首先研究了应用于激光扫描投影合作目标定位的相关双采样探测方法,设计了适用于激光扫描投影仪的探测模块,经实验验证,设计的相关双采样探测模块在输入信号干扰比为-29.5 dB时仍能稳定地检测出激光光斑是否落在合作目标的高反射区。然后,针对相关双采样探测的特点,设计了一种基于二分原理的非连续扫描方法,以实现合作目标中心位置的快速提取。最后,使用此方法与栅矩形扫描方法对投影距离为3000 mm处的三个合作目标进行扫描探测和中心位置提取,实验结果表明,栅矩形扫描方式需获取10000个扫描点,而基于相关双采样探测的非连续扫描方法减少了97.4%的扫描点,且中心定位偏差优于0.06 mm。所研究的方法能够提高激光扫描投影系统合作目标探测过程的环境光自适应能力,大幅减少扫描点的同时还能保证中心位置提取精度。

摘要：为了实现太阳光各波长下观测,针对现有的太阳辐射观测仪光谱测试范围窄、光谱分辨率低的缺点,提出了一种运用光谱测量技术实现高分辨率太阳观测仪光学系统的设计方案。结合太阳辐射观测仪的使用环境与太阳光的特点,利用光纤、余弦校正器等器件设计了太阳辐射观测仪的收光系统。根据太阳光的光谱范围以及光谱分辨率的要求,设计了多通道、高分辨率的太阳辐射观测仪分光系统。实验与设计结果表明:光谱分辨率优于20 nm,能够实现太阳的光谱观测。满足太阳辐射观测仪宽光谱、纳米分辨率等要求。

摘要：为了简化滚转-俯仰式导引头的跟踪过程,提出并通过实验证明了一种应用于此结构的跟踪方案。通过分析滚-仰式导引头的工作原理及特性,提出基于解像旋机理跟踪目标的新方法,以简单、有效地应用于工程实际。与传统坐标转换法不同,新方法的精度受到光轴等机械误差的影响更小,容错率更高,适用性、实时性更强,且可以同时通过角速率陀螺数据作为反馈进行任意方向的扰动补偿。根据陀螺安装方式的不同,通过推导导引头稳定平台状态及导引头与弹体间的相对运动关系得到稳定公式,完成控制系统的设计。通过半实物仿真进行实验验证,静态跟踪实验结果证明了新的跟踪方法具有可实用性。在动态跟踪实验中分别使用传统坐标转换法和新提出的解像旋法进行跟踪。动态实验结果表明:解像旋法在存在载体扰动情况下仍然适用;相比传统坐标转换法,解像旋法较大幅度地提高了跟踪精度,x轴跟踪误差RMSE值减小了79.10%,y轴减小了90.04%。

摘要：针对应用于太阳模拟器辐照衰减器设计上的不足,提出一种新的衰减器设计方法,旨在提高其辐照均匀性。基于光学扩展量计算衰减器上的网孔面积,对会聚光路的辐射通量进行调制;利用聚光镜环带法,理论上分析衰减器上的辐射分布;利用网孔非均匀分布的结构对会聚光路的辐射分布进行调制,给出具体设计参数;对比分析了网孔均匀分布和非均匀分布对辐射调制效果和辐照均匀性的影响。实验表明:安装网孔非均匀分布的衰减器,调节氙灯功率,能够连续输出0.1~1.0个太阳常数的辐照度;基于网孔非均匀分布的衰减器对辐射分布调制后,光斑内辐照不均匀度降低率最高为48.7%,低辐照不均匀度下可以实现辐照度的大范围调整,对提高太阳模拟器的使用性能具有一定的借鉴意义。

摘要：光学延迟线是影响太赫兹时域光谱系统中太赫兹信号准确性、信噪比以及频谱分辨率的关键环节。本文设计了一种由24个转盘反射面(TRS)构成的快速旋转光学延迟线(FRODL)。通过对FRODL工作角度的仿真,得到了其理论延迟时间和理论非线性度。基于FRODL实际耦合过程中耦合功率的波动性大小,确定了FRODL的实际工作区间,并搭建了偏振迈克耳孙干涉系统,对FRODL结构的实际延迟时间进行标定,得到了各转盘反射面工作的实际延迟时间。标定结果显示,FRODL校准前的最大非线性误差为0.094 ps,非线性度为0.215%。通过两次利用三次样条插值,对FRODL实际延迟时间和采样点信号进行匹配,获得了校准后的太赫兹等间隔时域波形。

摘要：针对轴向预载随结构的热变形改变而导致光机系统特性失效的设计难点,提出了一种光机结构轴向一致性可控方法。建立光机结构的热效应模型,分析热变形与轴向预载的关系,通过与传统轴向压紧结构的热分析比较,设计了一种轴向预载与温度变形一致可控的挠性构件;对不同结构参数挠性构件的变形分析表明,所设计的挠性构件在温度变化时具有很高的轴向变形可控性;建立了轴向变形量Δδ与挠性构件参数的数学模型,给出具体结构参数的设计方法。将所研究的挠性构件引入星模拟器的结构设计中,实际测试结果表明光机系统具有很好的常温特性,验证了所提光机结构轴向一致性可控方法的有效性。

摘要：在激光扫描投影校准过程中,激光投影的光斑大小直接影响校准精度,进而影响投影系统的投影精度。为达到激光投影扫描系统对精度的要求,提出了一种能提高激光扫描投影精度的方法,即采用固定倍率准直扩束镜组和动态聚焦镜组相结合的方式,在减小激光束发散角和激光投影光斑的同时,使投影系统在投影工作距离上具有足够的焦深,以获得较大的激光能量密度,进而实现平场聚焦。利用ZEMAX光学设计软件进行了仿真并通过实验进行了验证,在4~5 m的工作距离上,激光束经过固定倍率准直扩束镜组及动态聚焦镜组后,有效减小了激光束发散角及投影光斑大小,提高了目标定位点上投影光斑的能量密度,最终使激光扫描投影系统满足了对投影精度的要求。

摘要：针对等曲率光学积分器输出光斑的边缘辐照能量低而导致辐照面均匀性差的问题,基于衍射理论提出辐射能量微分、积分法,设计一种变曲率光学积分器。根据菲涅耳数来确定积分器通道的口径和数目,等距划分辐照分布曲线。根据积分器中各圈子眼透镜焦距的不同,对辐照分布曲线进行阶梯式叠加。基于衍射理论建立二维平面的变曲率光学积分器数学模型,推导工作面上的光强分布数学函数。利用Zemax软件对场镜组中各圈子眼透镜进行非球面优化设计以提高成像质量、消除旁瓣效应。采用LightTools软件仿真变曲率光学积分器与等曲率光学积分器,并对比分析它们的性能差异。结果表明,变曲率光学积分器能够使太阳模拟器输出光斑的边缘辐照能量明显提高,与等曲率光学积分器相比最高提升56%,Φ100 mm辐照面内的辐照不均匀度优于±0.5%,Φ200 mm辐照面内优于±1%。