红外与激光工程
2022, 51(4): 20210942
中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所系统集成与 IC设计研究部, 江苏苏州 215123
针对菲涅尔透镜存在实际光学效率偏低的问题, 本文设计了一种由非球面透镜和棒锥镜组成的高效非成像聚光光学系统。在光学设计软件 Zemax的序列模式下对非球面透镜进行了优化设计, 通过最大程度地减小球差, 像面光斑的几何半径从 42 mm降到了 1.7 mm。基于此, 在 Zemax的非序列模式下, 完成了非球面透镜和棒锥镜的建模和优化, 通过蒙特卡罗光线追迹分析实现了光学效率为 87%、接收角为 0.9°的非成像聚光光学系统。最后, 基于非球面透镜阵列和棒锥镜样品, 实现了高倍聚光型光伏模组的封装与测试。测试结果表明, 该模组的光电转换效率达 30.03%, 与菲涅尔透镜构成的高倍聚光型光伏模组相比有显著提升。
菲涅尔透镜 非成像聚光光学系统 非球面透镜 聚光型光伏 Fresnel lens non-imaging concentrated optical system aspheric lens concentrated photovoltaic
中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 系统集成与IC设计研究部, 江苏 苏州 215123
针对当前聚光光伏系统中自动跟踪系统故障率高及跟踪成本大等问题, 提出了一种由线聚焦菲涅耳透镜、反射式二次聚光器和全反射棱锥组成的组合式免跟踪聚光光学系统, 论述了各组成元件的工作原理与设计方法。在光学设计软件Zemax里对该系统进行结构优化与仿真分析, 结果表明, 在俯仰角最大为16°时, 该系统的平均聚光效率为24.1%, 与FRS系统相比提高了18.7%。集成了基于组合式免跟踪聚光光学系统的免跟踪聚光光伏模组, 初步测试结果表明, 该模组在非跟踪状态下光电转换效率最高达到19.6%, 4 h后光电转换效率仍能达到5.9%。
光学设计 免跟踪聚光光学系统 组合优化 线聚焦菲涅耳透镜 二次聚光器 optical design non-tracking concentrated optical system combinatorial optimization line Fresnel lens secondary optical element 红外与激光工程
2019, 48(3): 0318002
中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所, 江苏 苏州 215103
基于自主研发的RF LDMOS功率晶体管以及散热法兰, 设计了一款用于无线通讯以及L波段和S波段雷达系统的大功率高效率的功率放大器。在保证了器件的射频接地以及散热的前提下, 在封装内部设计了输入内匹配和输出内匹配电路, 提高了管芯的阻抗点以便于电路板匹配。利用Doherty功率放大器结构可以提高功率回退处效率的特点, 结合输出内匹配对负载阻抗点的翻转作用, 得到了一种结构优化的Doherty实现方案, 在峰值功率处达到398 W的输出功率, 52%的漏极效率; 以及功率8 dB回退的平均功率处126 W的输出功率, 43%的漏极效率。这种改进技术进一步提高了功率回退处的效率, 相对普通Doherty功率放大器结构, 性能提升了16%, 改善了无线通信系统的射频性能。
内匹配电路 L和S波段雷达 Doherty功率放大器 RF LDMOS RF LDMOS internal matching circuit L&S band radar Doherty power amplifier 红外与激光工程
2016, 45(4): 0420001
1 中国科学院 光电技术研究所，四川 成都 610209
2 中国科学院 研究生院，北京 100039
针对大口径望远镜拼接式主镜，提出一种基于迈克尔逊干涉原理的低相干光谱干涉检测系统。应用该系统对拼接子镜间相位失调误差进行实时检测，进而对失调子镜进行相应校正，以实现拼接子镜的共面排布。子镜间相位误差通过干涉图形间的不匹配性进行提取。给出了该低相干光谱干涉检测系统的具体结构，叙述了该干涉检测系统的检测原理。针对该系统的干涉条纹对比度V及系统的最低信噪比SNR(d，B，m，i，n)进行了分析，论证了通过该低相干光谱干涉检测系统进行子镜间相位误差检测的可行性。
拼接式主镜 相位误差 低相干光谱 干涉系统 segmented mirror phase error low-coherence-spectrum interferometric system
1 中国科学院 光电技术研究所，成都 610209
2 中国科学院 研究生院，北京 100039
针对拼接式大口径望远镜主镜，提出一种基于迈克尔逊干涉原理基础上的宽带光谱(白光)干涉检测方法，对拼接子镜间相位误差进行实时检测，进而对失调子镜进行相应校正，以实现拼接子镜的共面排布。子镜间相位误差通过干涉图形间的不匹配性进行提取。应用双中心波长组合白光源来提高白光中心条纹的可见度，通过理论仿真，对不同中心波长组合的白光中心条纹可见度进行比较，结果表明：该双中心波长组合白光源系统的应用，可以提高白光干涉中心条纹的信号分辨能力，借以提高检测精度，使得该白光干涉检测系统对拼接子镜间的相位失调误差进行高精度提取。
宽光谱干涉系统 拼接主镜 相位误差 检测技术 误差提取技术 Broadband interferometric system Segmented primary mirrors Phase error Detection technology Error extraction technology
1 中国科学院 光电技术研究所 自适应光学实验室,四川 成都 610209
2 中国科学院 研究生院,北京 100039
为了使夏克-哈特曼波前传感器(HS)在具有高灵敏的同时又能获得大的动态测量范围,介绍了一种能够增大HS动态测试范围的软件处理方法-外推法。在运用外推法时,首先需要找出任意子孔径(A)对应的焦斑位置作为起始点,然后利用外推法得到与A相邻的子孔径(B)内的焦斑位置,再以B内的焦斑位置作为起始点外推得到与B相邻的其它子孔径内的焦斑位置,依次类推,直至把所有子孔径内的焦斑全部找到。文中利用实验对外推法的可行性和实用性进行了验证,结果表明,在超出HS动态测量范围2倍的情况下,利用外推法可以完美地复原波面,基本解决了HS的动态测量范围和灵敏度相互矛盾的问题。
自适应光学 夏克-哈特曼波前传感器 动态范围 外推法 焦斑 adaptive optics Shack-Hartmann Wave-front Sensor(HS) dynamic range extrapolation method focal-spot
1 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 中国科学院研究生院, 北京 100039
针对大口径望远镜拼接式主镜,提出一种基于迈克耳孙干涉原理的低相干光源干涉检测系统。应用该系统对拼接子镜间相位失调误差进行实时检测,进而对失调子镜进行相应校正,以实现拼接子镜的共面排布。给出了低相干光源干涉检测系统的具体结构,叙述了干涉检测系统的检测原理,提出应用双中心波长组合低相干光源进行拼接子镜间相位误差检测,分析了系统最低信噪比。结果表明,双中心波长组合低相干光源系统,可以提高低相干光源干涉中心条纹的信号分辨能力,借以提高检测精度,使得低相干光源干涉测量系统对拼接子镜间的相位失调误差进行高精度提取。
光学设计 低相干光源 干涉系统 拼接子镜 相位误差
1 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 中国科学院研究生院, 北京 100039
为实现地基拼接式大口径望远镜主镜整体面形连续性,提出了一种新方法,对拼接子镜的相互位置误差进行高精度检测,并进行相关校正,从而使望远镜取得或接近于其衍射极限的光学成像质量。拼接子镜间需要进行校正的位置误差包括子镜间的倾斜误差和垂向平移误差,其中子镜之间的垂向平移误差需要被校正到100 nm以下,相当于入射光波长的几分之一。为实现此目标,在基于迈克耳孙干涉原理的基础上设计出一套相位误差检测系统,应用He-Ne激光与白光作为其光源系统,对拼接主镜子镜间相位误差进行高精度检测,同时解决了垂向平移误差的λ/2相位模糊性问题。系统的不确定度为8～10 nm,检测范围为45～60 μm。对系统的设计进行了分析,并仿真出基于该检测系统的理论干涉图形,得出理想的检测结果。
光电子学 迈克耳孙干涉系统 主镜 共相位
