1 西安工业大学光电工程学院，陕西 西安 710021
2 西安应用光学研究所，陕西 西安 710065
针对空间相机轻量化、小型化要求，采用一体式环形孔径透镜。由于基底单一和结构紧凑，系统存在色差和球差，引入衍射光学元件和偶次非球面校正像差，而单层衍射光学元件在宽波段存在衍射效率下降等问题，设计了一种端到端式光学-数字联合成像系统，对影响衍射效率主要级次的点扩散函数进行一致性优化，构建出空间不变的点扩散函数模型，为后续图像复原建立复原函数模型，实现退化图像的复原。最终光学-数字联合成像系统工作波段确定为0.45~1 μm，焦距为185 mm，视场为5°，F数为4，遮拦比为0.35，系统总长为67.8 mm。
光学设计 环形孔径 单层衍射光学元件 端到端设计 图像复原 激光与光电子学进展
2024, 61(4): 0411006
1 中国科学院 深圳先进技术研究院，广东 深圳 518000
2 深圳市三利谱光电科技股份有限公司 研发中心，广东 深圳 518107
3 河北工业大学 理学院，天津 300401
本文使用理论与实验相结合的方法研究了斜入射下液晶涂布型C-plate（Liquid crystal coated C-plate，LCC）对逆分散1/4波片（Reverse wavelength dispersion quarter wave plate，RQWP）补偿能力的优化特性。使用扩展琼斯矩阵比较了偏振光以任意角度通过RQWP、RQWP+LCC两种架构后出射光的椭圆率，探究了不同相位延迟RTH的LCC对出射光椭圆率的影响；测试了上述两种架构的圆偏光片在OLED（Organic light emitting-diode display）上的环境光反射率以及反射颜色色坐标。结果表明，LCC能够使45°斜入射时出射光的椭圆率提升10%以上，且在红、绿、蓝三色光条件下，调整LCC的RTH可使膜材架构的总折射率系数NZ趋近于0.5，获得最佳效果。使用RQWP+LCC架构的圆偏光片可使45°极角下OLED的环境光反射率降低3%。在工业生产中直接生产NZ=0.5的膜材拥有较高的技术难度，本文结论对开发NZ=0.5的膜材提供了新的可行方案。
斜入射 扩展琼斯矩阵 椭圆率 1/4波片 oblique incidence extended jones matrix method ellipticity quarter wave plate
蓝相液晶弹性体(BPEs)是一种集三维光子晶体结构与橡胶软弹性于一身的功能材料, 在液晶光子学领域具有广泛的应用前景, 但是新型BPEs的制备方法及其弹性性能有待进一步研究。本文在原位光聚合的基础上, 引入硫醇(EDDET)和丙烯酸酯之间的点击化学反应制备了不同EDDET含量的BPE薄膜, 系统研究了EDDET含量和光固化对BP晶格结构、热稳定性和光学特性的影响, 并测量了EDDET含量不同的BPE的弹性性能和力致变色性能。试验结果表明, EDDET可以有效填充BP的缺陷结构, 随着含量的增加, BP的热稳定性提高了5倍。光固化过程中会诱导BP晶格形变, 随EDDET含量增加, BPE薄膜的断裂长度可以提高7倍, 布拉格反射峰移动量相同时, 应力减小约52倍。通过该方法制备的BPE在智能仿生、传感、防伪、激光等领域具有广泛的应用前景。
硫醇含量 刺激响应 光聚合 蓝相 液晶弹性体 thiol content stimuli-responsive photopolymerization blue phase liquid crystal elastomers
1 海军工程大学兵器工程学院，湖北 武汉 430033
2 中国人民解放军91388部队，广东 湛江 524002
3 中国人民解放军92578部队，北京 100161
为了探究膜片封装光纤激光水听器中光纤激光器产生弯曲振动的机理，首先基于梁的横向振动理论建立了光纤激光器弯曲振动模型，之后根据实际的封装结构进行了有限元仿真，分析了光纤激光器的固有频率与光纤激光水听器频响之间的定量关系，最后批量封装了光纤激光水听器，进行实验验证。仿真及实验结果表明：光纤激光器两端采用一体化硬固定方式易使光纤激光器发生弯曲振动；当光纤激光器的一阶固有频率落在工作频段内时，在谐振峰附近，光纤激光器的中心波长发生非均匀漂移，此时在远离谐振峰的频段内，水听器频响的平均值约为－135 dB，谐振峰值约为－125 dB。本研究为光纤激光水听器封装工艺的后续改进提供了参考。
光纤光学 膜片封装结构 弯曲振动 光纤激光水听器 预应力
为了改善TC4合金的表面性能，在TC4表面预置不同成分的复合粉末，采用激光熔覆工艺制备了Ti-Al-(C, N)复合涂层。通过对涂层的物相组成及微观组织结构进行分析，揭示了复合涂层的合成机理，并结合复合涂层的组织结构特征分析了其硬度分布。结果表明：熔覆层与基体之间形成了良好的冶金结合；熔覆层主要由基体相TixAly和树枝晶TiC1－xNx组成；激光快速熔凝过程中Al元素扩散进入TiC1－xNx相枝晶边缘形成MAX相；合适的粉末配比能使熔覆层的组织细小致密，熔覆层的最高硬度为基体的2.04倍。
激光技术 激光熔覆 复合涂层 显微组织 合成机理
1 北京航空航天大学，北京 100000
2 北京信息科技大学，北京 100000
航电系统是现代战机的重要组成部分，也是实现任务合成、能力融合和资源综合的重要支撑手段，作战飞机的性能高低与航电系统的效能密切相关。针对目前航电系统效能评价指标体系复杂、人为评估分歧较大等问题，设计了基于小波神经网络法的航电系统效能评估方法，并设计了航电效能评估系统，结合层次分析法(AHP)构建指标体系，最终专家判断打分得出权重并通过小波神经网络对判断值予以修正。与特定能力下航电效能评估相比，该评估系统指标体系更为丰富，同时对指标权重有着良好的修正效果，为航电系统效能评估提供工具原型支持。
航空电子系统 效能评估 小波神经网络 层次分析法(AHP) avionics system effectiveness evaluation wavelet neural network Analytic Hierarchy Process (AHP)
基于Landau-de Gennes理论, 探究了具有垂面边界锚定情况下亚微米级球形向列相液滴中分裂核结构的稳定性。结果表明: 在边界条件为强锚定且单一弹性常数近似下, 球形液滴内会同时存在径向结构和环结构。根据半径的不同, 两种结构会分别成为稳态, 即半径较大时环结构为稳态, 反之径向结构为稳态。当考虑弹性各向异性时, 会出现稳态的环结构和亚稳态的分裂核结构。进一步研究表明: 若考虑k24弹性项对液滴内部结构的影响, 当边界锚定条件由强锚定变为弱锚定(以锚定强度w=10-4J/m2为例), 在单一弹性常数近似情况下, 会出现径向、环和均匀3种结构, 其中径向结构为稳态, 且结构之间的稳定性不受k24作用的影响; 在弹性各向异性情况下, 径向结构会转变为分裂核结构。另外, 若不考虑k24作用时, 分裂核结构仍为亚稳态; 若考虑k24作用, 当尺寸和弹性各向异性在一定范围内时, 分裂核结构可以成为稳态。在我们的模拟计算中首次发现k24作用可以使分裂核结构成为稳态。
Landau-de Gennes理论 分裂核结构 弹性各向异性 边界条件 k24作用 Landau-de Gennes theory split-core configuration elastic anisotropy boundary condition effect of k24
1 海军工程大学兵器工程学院, 湖北 武汉 430033
2 海军工程大学电子工程学院, 湖北 武汉 430033
为解决零差对称(NPS)系统中三路输出信号交流分量系数实时偏差对解调的影响,提出一种实时修正NPS的方法,并应用于分布反馈式(DFB)光纤激光水听器的解调中。把NPS解调系统里干涉仪单臂缠绕在压电陶瓷(PZT)上,施加振幅大于π rad的正弦信号,使三路输出信号满幅。获取当前PZT振动周期内三路输出信号的最大值、最小值,计算各路直流分量系数的特征值,获得当前特征值与前面所有PZT振动周期的直流分量系数和的平均值,作为当前周期的直流分量系数;计算各路交流分量系数特征值,获得当前特征值与前面所有PZT振动周期的交流分量系数和的平均值,作为当前周期的交流分量系数。各周期的三路输出信号减去各自周期的直流分量系数,交流分量除以各自的交流分量系数,从而实时获得归一化的三路交流分量信号,并进行NPS后续运算。采用该方法解调DFB光纤激光水听器,测试200 Hz~4 kHz振动信号,系统连续运行15 h后,解调结果均能真实地还原振动信号。理论和实验表明,这种实时修正NPS的方法能够提高DFB光纤激光水听器的解调精度,并且增加的硬件成本和计算量不大。
光纤光学 3×3耦合器; 实时修正 光纤激光水听器 信号解调 中国激光
2021, 48(13): 1306001
1 河北工业大学 应用物理系, 天津 300401
2 河北工业大学 电子信息工程学院, 天津 300401
3 天津市材料器件重点实验室, 天津 300401
基于Landau-de Gennes理论, 研究了向列相同轴结构球形液滴的尺寸效应以及电场下的动力学过程。结果表明: 同轴结构在半径r≥6.5 μm的范围内稳定存在。当r≤5.1 μm时只存在双极结构, 5.2 μm≤r<6.5 μm时为双极结构与同轴结构均存在的双稳态。外电场存在时, 当0≤E/E0≤0.002 4(使用E0 对电场进行约化, E0=33.7 V/μm)时, 液晶分子逐渐沿电场方向排列; 当0.002 7≤E/E0≤0.003时, 弹性能、表面能和电场能相互竞争诱导出第一次结构转变, 使液滴内出现类双极结构; 当0.003 3≤E/E0 <0.013 4时, 赤道面内及附近指向矢垂直电场方向排列, 其余部分上下对称且沿电场方向排列; 当电场强度达到阈值Ec/E0 =0.013 4时, 发现第二次结构转变, 液滴内大部分液晶分子通过动力学过程实现了从中心轴到边界逐点沿电场方向的转动, 该现象首次在同轴结构液滴中出现。
Landau-de Gennes理论 同轴结构 结构转变 动力学过程 Landau-de Gennes theory concentric configurations structural transition dynamic process
分布式综合模块化航空电子系统(DIMA)已成为未来新一代航空电子系统的发展方向。为解决DIMA系统网络通信技术方案的选择问题, 构建了系统体系结构模型, 以通信、导航与识别综合系统为切入点讨论了其与联合式系统和综合模块化航空电子系统的区别与联系；基于此, 总结了DIMA系统的网络通信需求, 并通过对比分析光纤通道、航空电子全双工交换式以太网和时间触发以太网, 确定了采用时间触发网络实现DIMA系统网络互连在实时可靠通信和系统增量升级等方面的优势。
分布式综合模块化航空电子系统 网络通信技术 体系结构 时间触发网络 Distributed Integrated Modular Avionics (DIMA) sys network communication technology architecture time-triggered network
