1 中国科学院光束控制重点实验室，四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
为实现激光传输内通道密封，会在末端加装带倾斜角的窗口，但窗口的回射杂散光辐照管壁会引起结构温升，加热通道内气体引起热效应。针对密封窗口的回射杂散光辐照加热直管道问题，建立了直管道部分结构场-气体密度场-光场的耦合仿真模型，分析了不同管道材料、管壁厚度、管道结构形式对光束波前畸变的影响。分析结果表明：等质量的铝、铜、钢三种材料中，铝管道引起的光束波前畸变最小，仅为钢、铜的约50%；通过管道外侧增加散热翅片以及高导热碳膜的方式来降低壁温、改善波前畸变的效果并不理想，波前RMS值下降不超过3%；增加受辐照段管道壁厚、提升管道热沉是降低光束波前畸变最有效的方案，铝管壁厚由8 mm增加至16 mm可使管道出口处的波像差RMS值从36.1 nm下降到21.4 nm，各阶像差均得到改善。研究结果能够为内通道部分管道设计和热效应评估提供一定的参考。
波像差 固气耦合 密封窗口 热效应 内通道 wave aberration solid-gas coupling sealing window thermal effect inner channel 红外与激光工程
2022, 51(9): 20210966
1 中国科学院光电技术研究所光束控制重点实验室，四川 成都 610209
2 中国科学院大学，北京 100049
如何检测光学元件的偏心和倾斜误差是离轴望远镜系统装调中的一个关键问题。针对这一问题，提出了一种二阶灵敏度矩阵法。在偏心范围为（-3 mm，3 mm）和倾斜范围为（-3 mrad，3 mrad）时，绘制了Zernike系数与失调误差的关系曲线，该曲线与数据间的拟合优度都大于0.99，并求解出两个灵敏度矩阵，依据矩阵进行仿真实验，结果表明， x， y轴的均方根值分别为0.0023 mm 和 0.0043 mm，倾斜均方根值分别为0.0177 mrad和0.0031 mrad。仿真实验验证，与传统的灵敏度矩阵法相比，该方法具有更高的精度。
成像系统 离轴望远镜 失调误差 泽尼克系数 二阶灵敏度矩阵 激光与光电子学进展
2022, 59(8): 0811002
1 中国科学院光电技术研究所，成都 610209
2 中国科学院光束控制重点实验室，成都 610209
大范围、快速、高精度扫描是光电探测、激光雷达、红外对抗等领域的一项关键技术，目前传统的扫描方式很难兼顾这些指标。首先分析了旋转双棱镜用于大范围、快速、高精度扫描的优势；其次介绍了前向扫描和反向扫描的原理和方法，并重点对反向扫描的不同算法（一阶近似法和矢量光学法）进行了分析；最后建立了旋转双棱镜快速扫描仿真系统，对两种反向扫描方式的有效性和精度进行了验证，结果显示，在±1.5°扫描范围内，一阶近似方法精度约 20″，而矢量光学方法约 1″。文中为大范围快速高精度扫描领域提供了新的技术途径。
旋转双棱镜 扫描 光束偏转 等速螺旋线 rotational double prisms scanning beam deflection archimedean spiral
方国明 1,2,3,**彭起 1,2,*马浩统 1,2乔山 1,2,3[ ... ]董理 1,2,3
1 中国科学院光束控制重点实验室, 四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
相位调制器是相干合成孔径望远镜中光束合成机构的关键部件,精确测量相位调制器的运动信息是相位调制器控制的核心技术之一。提出了基于平面法线向量的三自由度(俯仰角、方位角和轴向位移)测量方法,基于法线向量的变化解算角度和位移信息,并对所提方法进行详细描述,分析了影响测量精度的因素。实验结果表明:旋转角α和γ的转动范围分别为0~0.44 mrad和0~0.28 mrad,位移移动范围为0~3 μm;在测量范围内,角度误差小于3.3 μrad,位移误差小于50 nm。所提方法具有结构简单、测量精度高等优势,可广泛应用于相位调制器等的三自由度测量中。
测量 精密测量 三自由度 法线向量 误差分析 数值仿真 激光与光电子学进展
2018, 55(11): 111201
1 中国科学院光电技术研究所, 成都 610209
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了分析温度对大口径轻质主镜反射面面形的影响, 对大口径轻质主镜建立了三维模型, 利用有限元软件 patran/nastran对其进行了稳态和瞬态的热特性分析。主要分析了均匀温度分布, 径向温差, 轴向温差和外界环境温度变化对主镜面形的影响。结果表明：在径向温差, 轴向温差和外界温度变化情况下, 主镜面形均受到很大的影响, 且面形 PV值和均方根值 RMS随着温度梯度的增大, 呈线性增加的趋势; 环境温度在 15 ℃到 25 ℃以正弦规律变化时, 在 2.8 m主镜内部产生的温度梯度导致的镜面变形的 PV值和 RMS值波动范围为 100 ~500 nm和 25 ~150 nm; 均匀温度分布对主镜面形的影响相对较小。
轻质主镜 热分析 镜面面形 有限元分析 light weight mirror thermal analysis mirror surface finite element analysis
1 中国科学院光电技术研究所， 四川 成都 610209
2 中国科学院研究生院， 北京 100049
为分析不同大气湍流条件下望远镜的分辨力，计算了非科尔莫戈罗夫(Kolmogorov)湍流条件下望远镜的分辨力。通过非科尔莫戈罗夫湍流条件下大气的相位结构函数推出望远镜长曝光和短曝光传递函数，进而推导了望远镜的分辨力函数，并得到望远镜口径无穷大时的长曝光极限分辨力与湍流功率谱指数β之间的关系，最后由望远镜的极限分辨力函数推导了望远镜的归一化分辨力函数。结果表明，β越小望远镜的极限分辨力越高，β越大望远镜的极限分辨力越低；不同的β，望远镜的短曝光和长曝光的最佳分辨力所对应的D/r0也不同。
大气光学 非科尔莫戈罗夫湍流 望远镜分辨力 湍流功率谱指数 极限分辨力 大气相干长度
1 中国科学院光电技术研究所,四川,成都,610209
2 中国科学院研究生院,北京,100039
分析一种音圈电机驱动的快速控制反射镜(FSM)的机械结构,由此建立其数学模型.依据模型,以不完全微分PID控制算法来消除结构谐振的不稳定影响,采用线性功率放大驱动方式,可使控制带宽超过其结构谐振频率,实现高带宽控制.实验表明,该方法应用于结构谐振频率分别为90Hz和20Hz的两种快速控制反射镜,系统的抑制带宽能分别达到315Hz和240Hz, 而且该方法简单可行,通用性强.
快速控制反射镜 结构谐振 光电跟踪 音圈电机
