振动性能是评价高精度直升机载光纤陀螺环境可靠性与性能稳定性的一个重要指标, 光源作为直升机载光纤惯导的源头部件, 需要保证其在振动条件下性能的稳定输出。针对光源平均波长随振动变化的问题, 从基本机理出发, 通过建立光路琼斯矩阵模型, 深入研究了光纤中传输光的偏振态与偏振相关损耗之间的关系, 在不增加光源系统复杂性的情况下提出了一种基于法拉第旋转镜的直升机载光纤惯导用抗振型光源, 并实验验证了其抗振动性能。实验表明, 提出的方案可以大大提高光源和光纤惯导振动条件下的稳定性, 特别是高频振动条件下(1000~2000 Hz), 光源的平均波长稳定性提高了6.8×10-6。

叙述了棱镜转像机构的原理, 设计了与高速转镜相机匹配的别汉棱镜转像机构, 并将其作为超高速转镜相机的固定组成部分, FJZ-250型转镜分幅和SJZ-15型转镜扫描相机通用。高速转镜相机中增配转像机构后, 对目标成像360°连续可调, 解决了多台相机同步使用时, 爆轰装置不同研究方向的测试问题, 对实验数据的获得及系统外场目标调试起了很大的作用, 极大方便了相机的使用。经像质检测及动态实验结果表明: 转镜式高速相机增配别汉棱镜转像机构后, 对相机光学系统成像质量不受影响, 甚至略有提高。

基于高速CCD相机主光轴的转镜弹道同步跟踪系统，研究了高速飞行弹丸飞行姿态和飞行速度的问题，利用转镜的反射原理和转镜运动规律，建立了转镜随弹丸运动的时空关系模型和转镜运动参数的数学模型，并推导转镜运动参数与弹丸飞行速度和弹道距转镜中心垂直高度之间的数学关系；在理论分析的基础上，用MATLAB分析了转镜视场内的弹道宽度随时间变化的规律以及转镜转角和角加速度随时间变化的规律，得到在某一时刻转镜视场的大小以及转镜参数的变化曲线；给出了转镜尺寸、扫描速率曲线和最大离散速度等主要参数的计算方法，分析了它们对整个跟踪系统的影响。针对系统设置参数为h=150 m,v=300 m/s时进行仿真，仿真结果表明本系统可实现对高速弹丸的同步跟踪。

为了提高转镜式高速摄影机测量弹丸运动轨迹的精度，本文通过合理假设和理论推导，依据弹丸外弹道飞行运动模型得到了弹丸飞行过程的数学模型。结合室内检测条件，设计了用于转镜式高速摄影机角跟踪精度的检测装置并分析了测试原理。用该设备实测了转镜式高速摄影机的角跟踪精度，并对检测装置的测量不确定度来源进行了分析。结果显示：被测转镜式高速摄影机的角跟踪精度为（0.34±0.06）°，检测装置的相对不确定度为3.0″；不确定度来源主要为角度测量不确定度和焦距测量不确定度。实验结果表明，设计的检测装置具有较高的准确度和可靠性。

炸药柱面内爆磁通量压缩实验技术具有加载压力高、加载过程温升低及样品体积大等特点，在材料高压物性、新材料高压合成及超强磁场下的凝聚态物理等多个领域都具有广阔的应用前景。叙述了超高速摄影技术在柱面内爆磁能量压缩实验中的研究应用，用超高速分幅摄影和扫描摄影技术首次拍摄到柱面内爆强磁场压缩过程具有高时空分辨的一维和二维图像，成功观察到柱面套筒内爆整个压缩和反弹过程以及压缩过程中的界面不稳定性现象，获得了该过程的压缩直径随时间连续变化曲线，由此计算出柱面套筒内爆强磁场压缩速度。该实验数据对于炸药柱面内爆磁通量压缩实验技术研究具有重要的指导意义。

大视角的真彩色显示是全息显示的重要目标。提出一种使用白光发光二极管(LED)作为再现光源，通过旋转反射镜实现大视角彩色全息显示的方法。通过空分的方法，使每个颜色分量的全息图加载到空间光调制器(SLM)的三分之一区域。白光LED 经过滤光片照射到空间光调制器上，通过调整红绿蓝(RGB)三色分量原图的大小实现再现像的完全重合。当加载不同视角的全息图时，再现像经过旋转反射镜呈在不同的位置。保证全息图的切换速度与反射镜的转动速度一致，当切换速度足够快时，通过人眼的暂留效应可看到大视角的全息再现像。实验结果验证了所提出方法的可行性。

当选择YSGG、GGG、GSGG、YAG、YLF作为基质材料时, Er3 + 的4I11/2 能级和4I13/2 能级之间能够跃迁产生2.7～3{\\mkern 1mu}μm的激光,该波段激光在医疗、**等方面有着重要的应用价值。 在790 nm, Er:YSGG作为工作物质可产生2.79 μm激光。 通过建立Er:YSGG能级跃迁的速率方程,理论分析了转镜调Q激光器的系统特性, 并在此基础上进行了数值模拟。结果显示在给定激光工作物质各项参数的情况下, 系统各个变量能够对转镜调Q激光器的性能产生影响。这些结果将为类似实验的设计和改进提供理论指导。

弹丸的空间飞行姿态是**性能的一项重要指标。为了使数字摄影相机实现对高速运动弹丸运行轨迹的成像,设计了一种基于转镜运动补偿的弹丸同步摄影装置。在高速数字相机前设置一面反射转镜,当弹丸进入跟踪视场时,利用转镜的旋转补偿弹丸的空间运动,使得由转镜反射到相机像面的弹丸图像偏移在许可范围内,实现同步摄影过程。实验证明该方法能够满足常规弹丸同步摄影的需求。

利用数值分析方法，通过建立转镜特征值灵敏度分析模型，根据模态分析计算生成转镜特征值灵敏度循环执行文件，选用Monte Carlo法拉丁超立方抽样对转镜结构尺寸参数在其概率密度分布函数内进行抽样计算，统计分析得到反应转镜结构尺寸与特征值之间的Spearman秩相关系数。根据数值分析结果，修改镜体外接圆半径，并对修改前后的转镜分别进行模态数值分析和试验，结果显示转镜1阶模态增大101.8%，1阶临界转速达到8.7×105 r/m，说明根据转镜特征值灵敏度数值分析结果优化转镜结构尺寸是一种实用、有效的方法。