针对一些光轴稳定性要求较高的高空使用战斗机挂载光电系统，分析了光学系统设计中提高光轴稳定性的几点要素，给出了消热差公式的条件，推导了景深公式，并给出了四种提高途径：采用较大温差范围的光学全被动补偿无热化设计、降低公差灵敏度、提高结构件的刚度和强度、使用景深调焦机构(满足较大作用距离的机载高低空使用要求)。介绍了一种小型机载近红外无热化变焦系统的设计思路。该系统采用光学补偿，有4个透镜组(最后一组为景深调焦机构)，在-55~70℃温度范围内均具有较好的像质、较宽松的公差特性和较好的光轴稳定性。
近红外光学系统 景深调焦 无热化 光轴稳定性 光学设计 near-infrared optical system focusing mechanism for depth of field athermalization optical axis stability optical design
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
在闭环控制回路中引入限幅型加速度惯量反馈和扩张状态观测器复合的优化算法,保证机载激光通信平台对瞬态阶跃响应的稳定性,优化了平台对环路各阶扰动的抑制能力。从系统扰动响应的角度对常规加速度惯量反馈算法进行阐述,分析了该算法的输入输出(I/O)特性和扰动抑制能力,并指出它在实际应用中存在的问题。逐一地引入限幅算法、降阶扩张状态观测器对常规加速度惯量算法进行分步改进,给出改进过程中的性能分析和特性分析。搭建仿真模型和物理实验对所提优化算法进行验证。实验结果表明:当平台以70 (°)/s的速度阶跃时,改进后的控制环路的阶跃超调量幅值约为比例-积分-微分(PID)控制环路的50%;当平台进行5 (°)/Hz的空间扰动隔离时,与PID控制环路相比,改进后的平台对信标光的动态稳定精度从198 μrad[均方根(RMS)统计方式]提升至14.28 μrad(RMS),控制环路的动态扰动隔离度有11.42 dB的优化表现。
光通信 加速度惯量反馈 机载激光通信平台 光轴稳定 扩张状态观测器 扰动响应 扰动隔离 光学学报
2021, 41(23): 2306007
中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所，河南洛阳471000
光轴稳定性是决定红外光学系统探测能力的重要指标, 以往对光轴稳定性的校核过多地依赖装配和调试过程, 在设计阶段缺乏有效的考核手段。以某红外光学系统为研究对象, 提出了一种定位光轴敏感镜片和结构模态的方法, 基于LOS方程建立光轴偏移量与镜面刚体位移之间的多点约束(MPC)方程, 进而得到光轴随温度变化的偏移规律以及在随机振动载荷作用下的响应谱线。通过验证可知, 所提方法对复杂光学系统的光轴稳定性设计有重要的借鉴意义。
光电探测 红外光学系统 光轴稳定性 LOS方程 光机集成分析 photoelectric detection infrared optical system optical axis stability LOS equation integrated optomechanical analysis
华北光电研究所固体激光技术重点实验室, 北京 100015
采用双直角棱镜(DRP)腔，利用直角棱镜(RP)的自对准特性，使激光器系统对冲击、振动及温度波动保持不灵敏性。当激光器重复频率为20 Hz时，输出能量为60 mJ，脉冲宽度为11 ns，经过10倍扩束后发散角为0.11 mrad，30 s内光轴漂移量小于5 μrad。DRP腔能够有效改善激光器光轴的稳定度。采用偏振耦合输出时，波片参数和RP材料决定耦合输出率。根据理论研究及光机电一体化设计，成功研制出高光轴稳定度激光器。该研究对DRP激光谐振腔的参数设计和高光轴稳定度激光器的工程化应用具有一定指导意义。
激光器 光轴稳定度 偏振耦合 直角棱镜 激光与光电子学进展
2016, 53(9): 091401
91550部队92分队， 辽宁 大连 116023
姿态测量系统的精度是影响动基座光电跟踪设备的视轴稳定度的主要因素，介绍了SMC-108动态陀螺传感器的工作原理和使用方法，以及基于该动态陀螺传感器测量姿态的光电跟踪系统设备视轴稳定系统的设计与试验。
视轴稳向 舰船纵横摇 陀螺传感器 optical axis stability roll pitch Gyro motion sensor
