光学 精密工程
2022, 30(20): 2467
大连理工大学 机械工程学院, 辽宁 大连 116024
为了提高半导体激光器的光束稳定性, 减少长距离测量中激光光束的漂移, 本文设计了基于BP神经网络结合PID控制(BPNN-PID)的双反射镜激光器光束漂移自动补偿系统。在该系统中, 将两个四象限光电探测器分别置于测量近端和测量远端, 作为激光光束漂移的测量单元; 用两个带有压电陶瓷致动器(PZT)的二维角度调整架作为激光光束方向的调整单元。建立了激光光束漂移量与调整单元角度变化的模型, 并根据测量单元的输出, 通过BPNN-PID方法反馈控制调整单元的角度, 从而自动补偿激光光束漂移。实验结果表明: 使用该激光器光束漂移补偿方法, 在15 min时间内, 用于测量直线度误差和角度误差的激光测量系统的稳定性在测量距离1 m处, 分别从未控制时的±9 μm和±5″提高到了±3 μm和±1.5″。
激光测量 长距离测量 半导体激光器 光束漂移 BP神经网络结合PID控制 laser measurement long-distance measurements laser diode beam drift BPNN-PID 光学 精密工程
2020, 28(11): 2393
哈尔滨工业大学 超精密光电仪器工程研究所, 黑龙江 哈尔滨 150080
为了进一步提高激光光束用作直线基准的精度, 建立了基于反射镜平动式光束稳定器以及两点式光束漂移分离法的高精度激光光束准直系统。首先, 对系统中基于反射镜平动的光束稳定器进行研究, 对其光束偏转原理以及影响因素进行分析, 并对两点式光束漂移分离方法进行介绍。然后, 对光束偏转单元的分辨力以及偏转范围、所使用的压电陶瓷非线性和迟滞特性、以及光束偏转单元的频率响应特性进行实验测试。最后, 对该激光准直系统的激光光束准直精度进行测试。实验结果表明: 本文提出的光束偏转单元在120 μrad范围内的光束偏转分辨力可以达到5 nrad, 频率响应特性高于2 kHz; 最终激光准直系统的准直精度在二维方向上分别达到1.9×10-8 rad和2.1×10-8 rad, 相对于现有技术约提高了3倍, 满足激光光束用作高精度直线基准的需求。
激光准直 直线基准 光束漂移 光束稳定 laser collimation linear datum beam drift beam stabilization
1 郑州轻工业大学物理与电子工程学院, 河南 郑州 450002
2 郑州轻工业学院机电工程学院, 河南 郑州 450002
以二维位移测量为应用实例,在对光漂的产生机制及特性进行分析的基础上,提出了一种差分补偿和共路补偿相结合的光漂补偿方案,并对所采用的两种补偿方法进行了详细分析及实验验证。实验结果表明,对于光线角度漂移和总漂移,差分补偿法分别可以实现35.2%和54.4%的补偿效果,共路补偿法对光线总漂移可以实现42.2%的补偿效果。研究结果可为解决激光准直测量中光漂补偿这一共性问题提供技术支持。
测量 激光准直技术 光线漂移 补偿 激光与光电子学进展
2019, 56(7): 071203
1 长春理工大学空地激光通信技术国防重点学科实验室，吉林 长春 130022
2 长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
以部分相干高斯-谢尔模型（GSM）光束为例，对湍流引起的漂移方差和扩展角进行模拟，综合考虑由光束漂移引起的瞄准误差和光束扩展引起的接收光功率密度的整体下降，对激光通信链路中接收端光功率进行数值计算和分析，找出激光通信系统中最佳发射光束的参数。研究结果表明，湍流大气中激光通信系统最佳发射光束的参数与光束的束腰半径、空间相干长度、波长、传播距离和湍流强度有关。部分相干GSM 光束接收端光功率随着波长、光束束腰、空间相干长度和传输距离的变化存在一最优值。
激光通信 功率损耗 大气湍流 光束漂移 光束扩展 激光与光电子学进展
2014, 51(5): 050601
1 国防科学技术大学 光电技术学院，湖南 长沙 410073
2 西北核技术研究所，陕西 西安 710024
传统的光束漂移量测量系统利用近、远场测量设备分别测量光束的平漂量和角漂量，结构复杂、实时性低。散焦光栅焦平面处正、负一级衍射斑的位置变化可同时反映光束的平漂量和角漂量，为验证该理论、搭建简化的测量系统需要对光路设计进行仿真。基于散焦光栅的成像机理，利用Matlab软件构建了光束通过散焦光栅的成像模型，仿真结果与理论分析一致；最后对光栅和透镜等不同光路设计参数与最大漂移量测量幅值的关系进行了模拟。结果表明，在成像单元约1 cm2、短焦透镜焦距约12 cm的条件下，为实现漂移量测量精度和可测幅度的最大化，散焦光栅需要离轴15 mm，散焦光栅与短焦透镜的焦距比为6。
散焦光栅 光束漂移测量 仿真分析 defocus grating beam drift measurement simulation and analysis
针对水下激光传输存在光束漂移现象, 分析了光束漂移图像对光学相关识别的影响和帧间光束漂移图像噪声的不相关性。研究了抗畸变匹配滤波器设计, 提出了基于相位匹配的畸变图像共同特征提取, 并作为综合鉴别函数子特征的训练样本, 设计了抗畸变综合鉴别匹配滤波器, 并进行了仿真验证。Matlab仿真结果证明:抗畸变综合鉴别匹配滤波器设计, 结合待识别图像随机散射噪声预滤波, 可有效提高光学相关识别输出相关峰的峰值-相关能量比值和相关峰鉴别率值。
水下激光成像 抗畸变 相位匹配滤波器 光束漂移 光学相关识别 underwater laser imaging anti-distortion phase matched filter beam drift optical correlation recognition 强激光与粒子束
2012, 24(11): 2560
北京交通大学 发光与光信息技术教育部重点实验室， 北京 1000441
针对影响激光测量直线度误差的主要因素之一激光光线漂移，提出了一种基于共路光线漂移补偿的直线度误差测量方法，给出了具体的测量原理和系统构成。从产生激光光线漂移的几个因素出发，理论分析了所产生的光线漂移对直线度误差测量的影响，建立了相对应的光线漂移补偿模型。结果表明，进行补偿后激光器出射光线引起的光线漂移在X方向的最大漂移量由28.4 μm减少为5.6 μm，Y方向的最大漂移量由21.6 μm减少到5 μm；由温度梯度引起的光线漂移经补偿后最大漂移量由65.7 μm 减少为8.9μm。实验结果与理论分析均表明，该方法能有效减少各种因素引起的光线漂移对直线度测量结果的影响，提高测量直线度误差的准确性。
激光测量 直线度误差 光线漂移 共路补偿 laser measurement straightness error beam drift common-path compensation
西安工业大学光电工程学院， 陕西 西安 710032
研究特殊函数在激光湍流大气传输光束漂移效应中的应用，为提高跟瞄系统的瞄准精度提供理论依据。基于特殊函数和修正Von Karman谱，对斜程湍流大气传输光束漂移方差表达式进行了数值仿真。数值模拟表明，特殊函数高次项的近似舍去对激光湍流大气传输光束指向精度影响甚微。在外尺度较小时,光束漂移方差变化较快；随着外尺度的增加，光束漂移增加缓慢且趋于饱和。在相同的外尺度下，发射孔径(初始光束束径)与发射天顶角的增大对光束漂移具有抑制作用，且天顶角接近π/2，光束漂移角方差快速减小。
湍流大气 光束漂移 数值模拟 特殊函数 atmospheric turbulence beam drift numerical simulation special function
中国科学院大连化学物理研究所, 辽宁 大连 116023
介绍了高性能指标的氧碘化学激光器光束质量和漂移的测量方法,分析了光束质量测量和光束漂移的关系,提供了评价光束质量的有效数据.
激光技术: 氧碘化学激光器 光束质量 光束漂移
