1 电子科技大学 航空航天学院, 四川 成都 611731
2 西南技术物理研究所, 四川 成都 610041
针对小窗口大扫描角要求的光电成像导引头, 在总体设计时按照多学科协同设计与优化(Multidisciplinary Design Optimization, MDO)的设计原则, 通过并行的子空间多方案快速概念设计及排列组合优化, 转化为工程设计的约束条件, 进而指导分配光机系统和伺服稳定系统的设计权重, 并在电子样机上对设计方案进行综合性能动态评估和迭代优化, 最终确定了基于陀螺稳定反射镜物方扫描的方案, 实现了设计指标: 扫描范围-20°~10°(俯仰)/±15°(方位), 窗口面积不超过通光孔径的2倍, 且具有高精度和高动态的稳像能力。挂飞试验获得的图像与地面静态图像一致, 证明了基于MDO对光电稳定平台快速开发的有效性和优越性。
光电稳定平台 总体设计 多学科集成设计与优化 光学设计 EO stabilization platform overall design MDO optical design 红外与激光工程
2018, 47(9): 0918003
1 电子科技大学 空天学院, 四川 成都 610054
2 西南技术物理研究所, 四川 成都 610041
光电设备具备的“猫眼效应”可以将入射的光线沿原路反射, 基于这一现象, 可以将该光学系统作为激光器的一个腔镜构成激光谐振腔。文中计算了“猫眼效应”光学系统作为激光器腔镜的等效反射率。实验中用灯泵Nd:YAG激光器, 角锥棱镜和猫眼光学系统搭建了免调激光谐振腔, 获得了激光振荡, 激光起振的同时, 在猫眼光学系统焦平面不同材质介质上留下烧痕。这种将对方光学系统作为激光器的腔镜, 激光起振即摧毁的构成, 可应用于光电对抗之中实现高效对抗。
猫眼效应 光电对抗 激光谐振腔 角锥棱镜 cat-eye effect electro-optical countermeasure laser oscillator corner cube prism 红外与激光工程
2017, 46(8): 0806002
为了实现卫星光通信系统从直接探测到相干探测的升级, 本文提出了一种基于空间光到光纤混频器耦合和判决驱动锁相环的升级方案。由于指向误差会引起光纤混频器的耦合功率损耗, 因此本文将针对发射端和接收端指向误差对判决驱动锁相环最优带宽的影响进行了理论研究和仿真分析。结果表明, 判决驱动锁相环最优带宽随收发两端指向误差增加而减小, 相应的最小相位误差则随收发两端指向误差增加而增加, 两者对接收端指向误差更为敏感。
相干接收 指向误差 判决驱动锁相环 最优带宽 coherent receiver pointing error decision driven phase locked loop optimal bandwidth
1 电子科技大学 航空航天学院, 成都 611731
2 中国空间技术研究院西安分院 研发中心, 西安 710100
临近空间相干激光通信链路是天地一体化高速通信网络节点间连接的重要链路。围绕外差效率这一表征大气湍流扰动后信号光和本振光相干合成的指标,推导了非均匀湍流路径上的外差效率理论表达式,并结合大气折射率结构常数廓线,开展了临近空间-地面、临近空间-临近空间和临近空间-低轨卫星三类临近空间相干激光通信链路的外差效率仿真。仿真结果表明: 临近空间-低轨卫星链路可以忽略大气对外差效率的影响; 如果临近空间-临近空间链路距离大于500 km或是临近空间-地面链路天顶角大于60°,外差效率将小于50%,有必要采用自适应光学技术进行补偿。
外差效率 相干 激光通信 大气湍流 heterodyne efficiency coherent laser communication atmospheric turbulence 强激光与粒子束
2015, 27(4): 041006
1 电子科技大学 航空航天学院, 成都 611731
2 中国空间技术研究院西安分院 研发中心, 西安 710036
在远场散斑投影成像系统上整合大气闪烁指数测量功能, 有助于全面分析激光大气传输特性及其对光电系统性能的影响。但是在大口径接收时, 大气闪烁会因孔径平滑效应而变得微弱, 光源稳定性引起的强度起伏会更为明显。针对这一问题, 基于光源强度起伏和大气闪烁的乘性调制假设, 建立了考虑光源强度起伏的大气闪烁指数的测量模型。利用光源强度起伏不随孔径变化而大气闪烁随孔径变化这一差异性, 通过投影光学在同一时刻测量两个不同接收孔径上的光强闪烁, 结合弱起伏条件下的孔径平滑因子来求解测量模型, 从而分别估计大气闪烁指数和光源强度闪烁指数。实验结果表明, 在孔径0.05 m至0.4 m之间, 实测值和理论估计值的最大相对误差小于9.685%, 理论模型与实验符合度较高。采用该方法可以在投影光学上实现弱起伏条件下的大气闪烁指数估计。
激光大气传输 闪烁 投影光学 自由空间激光通信 laser atmospheric propagation scintillation projection optics free space optical communication 强激光与粒子束
2015, 27(1): 011015
1 电子科技大学 航空航天学院, 成都 611731
2 中国空间技术研究院 西安分院 研发中心, 西安 710100
大口径投影光学系统采用低成本、大口径菲涅耳透镜制作, 可将远场散斑强度分布投影到CCD成像探测器上。通过CCD图像处理, 能够对给定孔径上的接收功率、闪烁指数进行量化评估; 在接收孔径足够大、保障散斑不会因为光束漂移效应而脱离菲涅耳透镜的条件下, 该系统还可以对光束漂移和特征半径进行量化评估。同时讨论了CCD像元响应非均匀性误差及其影响、CCD辐照响应函数和图像几何投影系数的定标方法。实验表明, 系统能够对激光大气传输过程中的远场散斑特征参数进行监测。特别对自由空间激光通信系统而言, 可以为大气衰减和多种大气湍流效应综合作用下的中值电平慢衰落研究和检测阈值优化设计提供实验数据支撑。
激光大气传输 远场光斑 投影光学 菲涅耳透镜 自由空间激光通信 laser atmospheric propagation far field speckle projection optics Fresnel lens free space optical communication 强激光与粒子束
2014, 26(8): 081021
1 电子科技大学航空航天学院, 成都 611731
2 北京航空航天大学仪器科学与工程学院, 北京 100083
高性能白光干涉测量技术的发展对零光程位置精确拾取提出了更高的要求。基于白光干涉光强对称分布特点设计了对称性判据, 并根据此判据和实际采样数据的离散性, 提出了一种白光干涉零光程位置拾取算法。算法分为两步: 首先, 从数据中寻找最大测量峰值, 然后搜索最大峰值附近的子峰, 利用对称性判据及其变化趋势来确定最接近的零光程位置的子峰; 接着, 由于采样点的离散性, 需要进一步对搜寻到的子峰进行局部数据拟合, 通过拟合峰值最终确定零光程干涉峰值和零光程位置。此时对称性判据还可用于评估零光程拟合位置与真实位置间距。通过实测数据处理和算法对比实验表明: 该算法能够进一步提高零光程位置辨别能力和拾取精度, 保障高性能白光干涉测量设备的超精密测试需求。
白光干涉 数据处理 精密测量 white light interference data process precise measurement
