管雯璐 1,2,3谭逢富 1,3,*侯再红 1,2,3罗杰 1,2,3[ ... ]吴毅 1,2,3
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
3 先进激光技术安徽省实验室, 安徽 合肥 230037
为了提高探测器阵列靶的到靶激光功率密度测量范围及入射角度宽容性,从防护取样衰减结构出发,基于全反射与透射散射理论设计镀金铜基面板、光纤取样和散射片所组成的防护取样衰减结构。同时,将所设计的结构应用于探测器阵列靶系统。通过激光辐照靶面热分析、光线追迹仿真及激光逐点扫描实验,对系统抗激光损伤能力、角度特性及通道响应一致性进行分析测试。结果表明,该防护取样衰减结构可以承受高功率密度激光的长时间辐照;在0°~30°的入射角度范围内,实测角度特性系数经余弦校正后相对于正入射偏差小于4%;各通道单元间的响应不一致性标准差均小于2%。
激光光学 探测器阵列靶 高功率密度 取样衰减 角度宽容性 红外与激光工程
2021, 50(12): 20210150
1 中国科学院 合肥物质科学研究院 安徽光学精密机械研究所 中国科学院大气光学重点实验室，安徽合肥23003
2 中国科学技术大学，安徽合肥3006
3 先进激光技术安徽省实验室，安徽合肥2007
为了在望远镜设备探测过程中实时调节由环境温度变化引起的光学系统组合焦距偏离，建立了温度与成像焦点位置调节的对应关系。通过理论计算得出卡塞格林望远镜系统组合焦距变化与温度变化的关系，利用步入式可编程高低温箱设计了温度实验，得出系统单位温度焦点位置的变化量，并在实际工作环境下进行了二次标定，得出望远镜设备的离焦量为-0.14 mm/℃。最后，结合理论实验设计了一种基于环境温度反馈的望远镜自动调焦装置，应用于设备外场观测实验，得出自动调焦装置使用前后望远镜系统的成像信噪比。实验结果表明，离焦量与温度变化量具有相关性，调焦装置使用后所成图像的均方根误差由5.056降低为0.729，成像信噪比由41.09提高到49.50。环境温度反馈的自动调焦技术有利于望远镜设备更好地捕捉观测目标，抑制背景噪声，提高信号采集的精确度与参数测量的准确度，增强了外场探测对环境温度变化的适应能力。
望远镜 组合焦距 环境温度 自动调焦 telescope combined focal length environmental temperature automatic focusing
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所,中国科学院大气光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
3 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230031
相干激光雷达探测精度高,响应时间快,系统结构紧凑,近年来在测风领域已有长足的发展, 成为最先进的测风工具之一,具有良好的研究意义和应用前景。简要介绍了相干激光测风雷达的技术优势,从工作原理和具体应用 的区别上详细描述了分别以连续激光和脉冲激光作为光源的两类相干测风雷达,重点介绍了这两类技术的国内外发展历史及其最新 进展,并分别从光源波长的选用、激光工作的方式和应用平台的多样化等多方面简要总结了相干激光测风雷达的发展趋势。
大气光学 相干探测 测风 脉冲激光 连续激光 atmospheric optics coherent detection wind measurement pulsed laser continuous laser
1 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
2 河海大学能源与电气学院, 江苏 南京 211100
3 江苏省光谱成像与智能感知重点实验室, 江苏 南京 210094
4 大连交通大学环境与化工学院, 辽宁 大连 116028
5 Department of Chemistry and Biochemistry, Kennesaw State University, Kennesaw, GA 30144, USA
傅里叶变换微波光谱仪是测量分子转动跃迁的主要工具, 是研究分子转动光谱学的重要仪器。 以量子力学为基础的转动光谱学对物质分子的结构分析以及破解射电望远镜所捕获的深空分子信号至关重要, 这使得微波光谱仪在相关领域能发挥不可或缺的作用。 目前, 世界各国都在致力于研制和改进微波光谱仪以提高仪器的分辨率、 灵敏度、 以及应用范围, 我国也正在该类仪器研制上进行积极的探索, 期望为该领域做出应有的贡献。 介绍了一种工作频段在1～18 GHz的宽带啁啾脉冲式傅里叶变换微波光谱仪的设计和研制。 该光谱仪用于线性频率扫描的宽带啁啾脉冲信号由采样速率为1.25 GS·s-1的任意波形发生器产生。 宽带啁啾脉冲信号经混频和放大后可覆盖特定的频率范围, 随即通过喇叭天线传播到样品真空室与超音速膨胀的气相样品分子束相互作用。 样品分子被激发后发出的分子自由感应衰减信号由接收电路导出并放大, 然后直接在高速数字示波器上数字化。 该微波光谱仪的诸多电子器件均由计算机控制, 利用开发的LabVIEW程序可实现仪器的自动化控制。 应用气体喷嘴技术能有效降低待测样品气体束在检测室的转动温度, 使仪器获得更好的检测灵敏度。 应用多脉冲自由感应衰减技术能大幅度提高信号采样频率从而进一步提高仪器灵敏度。 利用实验室研制的啁啾脉冲式傅里叶变换微波光谱仪对盐酸和叔丁醇的化学反应进行了监测, 并成功检测到了该反应的产物叔丁基氯。 通过测量天然丰度下反应产物叔丁基氯及其单取代37Cl同位素异数体的分子转动光谱数据, 并利用光谱分析软件拟合这些数据后得到了叔丁基氯精准的光谱参数（转动常数, 离心畸变常数, 核四极耦合常数等）和分子结构信息。 将以上参数和结构信息与高斯计算结果对比后证实了本实验宽带光谱仪检测到的光谱数据具有高精准度。 通过对比前人所测的光谱数据进一步展示了该实验宽带光谱仪在低频范围内杰出的测试性能。
转动光谱学 宽带光谱仪 啁啾脉冲 叔丁基氯 Rotational spectroscopy Broadband spectroscopy Chirped-pulse Tert-Butyl chloride
1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230031
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所大气光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
为了研究极端温度环境对跟踪望远镜指向精度的影响,利用ANSYS Workbench有限元分析软件,建立跟踪望远镜机架的有限元模型,通过稳态热分析,得到高、 低温环境中机架在太阳辐射、空气对流、电器件产热及热传导作用下的温度场分布;通过结 构静力学分析,得到机架在以上温度场作用下的热变形。分析结果表明在高、低温工况下, 机架轴系的偏斜角均小于30′′,在误差允许范围内。极端温度环境中跟踪望远镜 机架的方位转轴、俯仰转轴及光路视准轴基本没有发生偏斜,跟踪望远镜的指向精度几乎没有受到影响。
几何光学 跟踪望远镜 对流换热 稳态热分析 结构静力学分析 geometrical optics tracking telescope convection heat transfer steady-state thermal analysis static structural analysis
1 中国科学院合肥物质科学研究院 安徽光学精密机械研究所 大气成分与光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
利用动态数据交换通信技术对Tracepro软件进行了二次开发。提出通过使用动态数据交换通信协议中的连接、发送、请求等通用方法, 实现二次开发软件传输脚本到Tracepro中仿真, 以及调取仿真结果返回二次开发软件的功能。在软件中可以实现模型自动生成、参数自动配置、自动仿真、优化分析等功能, 提高了设计效率。以设计LED杯型建模仿真软件的设计为例, 在软件中实现了与Tracepro交互, 完成了LED快速建模、设计及仿真。
应用光学 动态数据交换 封装结构 applied optics dynamic data exchange Tracepro Tracepro LED LED packaging-structure
1 中国科学院合肥物质科学研究院 安徽光学精密机械研究所 大气成分与光学重点实验室，安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学，安徽 合肥 230026
为了提高表面贴片封装（SMD）发光二极管（LED）封装结构的封装效率，根据LED的光学结构和性质，建立了简化的SMD LED封装结构模型，并实现了LED封装结构的连续自动生成、仿真和优化。仿真结果表明：在色温相同的条件下，光通量和辐射通量呈线性关系，侧壁的改变会造成白光光通量先增加后减少的趋势。通过对3款不同侧壁张角的LED进行测试，测试结果与仿真结果光通量趋势相同，并得到了对于这种封装方式的最佳侧壁张角为60°的结论，验证了仿真的正确性。
发光二极管 表面贴片封装 封装结构 发光效率 light emitting diodes surface mount package packaging-structure optical simulation
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学,安徽 合肥 230026
在大气相干长度r0的测量中,相同的仪器和数据处理方法,不同的信噪比对实验测得结果有较大影响。通过分析实测中的噪声模型, 利用matlab仿真,保持信号光强度不变,在光斑图像上添加高斯噪声,改变图像的信噪比。以不含背景时的光斑图像求得的r0作真值, 分别求出不同信噪比下r0对真值的相对偏差。发现当信噪比小于5时,相对偏差大幅增加。在相同信噪比下,采用不同的背景 处理方法,发现减去平均背景后,剩下的高斯噪声对质心位置的影响很小。在不同信噪比下,减1倍平均背景及0.6倍背景起伏标准差后相对偏差整体表现最小。
大气相干长度 信噪比 相对偏差 仿真 atmospheric coherence length signal to noise ratio relative deviation simulation DIMM DIMM 大气与环境光学学报
2018, 13(3): 178
