郭弘扬 1,2,3徐淑静 1,2,3许世浩 1,2,3徐杨杰 1,2,3[ ... ]黄永梅 1,2,3
1 中国科学院 光束控制重点实验室, 成都 610209
2 中国科学院 光电技术研究所, 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 100049
空间激光通信系统中, 波前校正系统时间延迟引起校正器生成的校正面形与实际的畸变不匹配, 最终导致校正滞后误差。针对这一问题, 分析大气扰动产生的时序像差模型, 提出一种基于运动估计的波前预测补偿技术。在大气冻结模型假设下, 采用自适应根模式搜索(ARPS)运动估计算法, 根据参考帧与当前帧的畸变光斑图像对下一帧的大气扰动进行估计。仿真结果表明: 在50 Hz采样频率下, 波长为1550 nm、口径为0.1 m的望远镜系统在10 m/s等效风速时归一化光强图像校正残差从1.24 rad降低到1.17 rad。
空间光通信 运动估计 自适应根模式搜索算法 像差预测 波前校正 space optical communication motion estimation adaptive root pattern search algorithm aberration prediction wavefront correction
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 101408
为提高圆光栅编码器测角精度、满足角秒甚至亚角秒级的精度测量需求,分析了影响其角度测量精度的误差来源,针对性地提出了多读数头读数平均法的补偿方法,进而控制误差源。根据圆光栅测角原理,分析了光栅系统刻化误差、读数头细分误差、光栅安装偏心误差、安装形变误差、轴晃误差等误差来源,从频域的角度分析了各个误差的频谱,根据误差源分析,可采用多读数头读数平均法的补偿方法。实验结果表明,在偏心误差约为15″、光栅形变误差约为1.5″的条件下,采用4读数头平均法实测的测角误差优于0.8″,大幅提高了圆光栅测角精度。
测量 圆光栅 误差源分析 谐波误差 误差补偿 傅里叶分析 激光与光电子学进展
2020, 57(17): 171205
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
针对空间光调制器系统中, 液晶在正常驱动电压下响应时间长, 拖慢系统响应速度等问题, 对影响液晶响应时间的因素、液晶的弛豫特性以及液晶的过驱动原理进行了分析, 提出了一种基于FPGA(Field－Programmable Gate Array)的液晶过驱动方法。其中, 相位量化、过驱动表查找、PWM(Pulse Width Modulation)产生均由FPGA完成, 该方法不占用CPU(Central Processing Unit)资源, 能够更快速响应CPU指令,在硬件方面进一步节省了液晶响应时间。最后搭建实验光路, 实验结果表明使用该过驱动方法后, 一个调制周期范围内, 在5 V过驱动电压下, 液晶调制相位上升过程响应时间从500 ms缩短至35 ms; 下降过程响应时间从300 ms缩短到36 ms。实现了液晶分子相位的快速偏转, 提高系统的响应速度近一个数量级。
液晶 过驱动 响应时间 衍射 liquid crystal overdrive FPGA FPGA response time diffraction 红外与激光工程
2019, 48(7): 0722002
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
在空间激光通信领域中,APT(捕获、瞄准、跟踪)技术是核心技术之一,是建立可靠通信链路的重要保证。传统APT技术一般采用机械式转动来实现转向控制,存在体积大、转动惯量大、功耗高等缺点,无法满足空间激光通信轻小化、低功耗等实际要求,因此对非机械式光束扫描技术的研究具有重要意义。与传统APT技术相比,光学相控阵技术具有高扫描精度、随机偏转、稳定性好等优点,是目前非常有潜力的非机械式光束扫描技术之一,其中基于液晶材料的光学相控阵技术发展迅速。简要介绍了光学相控阵用于光束扫描的基本原理,综述了基于液晶材料的光学相控阵研究现状,分析了液晶光学相控阵用于光束扫描过程中的响应速度、偏转效率和偏转精度这3大关键性能指标以及影响因素,对提高关键性能的途径作了简要总结。
光通信 光学相控阵 光束扫描 液晶 捕获、瞄准、跟踪 激光与光电子学进展
2019, 56(11): 110002
1 中国科学院 光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院 光束控制重点实验室, 四川 成都 610209
针对闪耀光栅模型光束偏转角度数量分布有限的缺点, 提出一种基于相控阵雷达模型的液晶光束偏转波控方法。该方法控制液晶电极间相位差, 通过改变液晶电极间相位差控制出射光波束方向。使用傅里叶光学方法推导该模型最大偏转角度、光束偏转角度与电极间调制相位关系以及衍射效率和偏转角度的关系。实验证明该方法可实现任意分辨角的光波束扫描,在0.15°光束扫描范围内实现优于20 μrad的连续光束偏转。
液晶 相控阵 闪耀光栅 傅里叶光学 liquid-crystal phased array blazed grating Fourier optics
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
3 中国科学院光束控制重点实验室, 成都 610209
4 电子科技大学 光电信息学院,成都 610054
提出一种基于衍射光栅的液晶相位调制特性测量方法.该方法利用液晶构建相位分别为0和φ的二值光栅, 通过傅里叶光学的方法推导衍射光栅第0级衍射光斑光强和调制相位φ之间的关系, 然后实测光强和液晶驱动电压之间的对应关系来得到相位和液晶驱动电压之间的对应关系, 即液晶相位光栅的相位调制特性.最后利用测量相位调制特性结果构建液晶相控阵, 用光束偏转误差验证调制特性测量结果, 相位测量误差小于1×10-3 rad.
衍射光栅 液晶 傅里叶光学 调制特性 相控阵 Diffraction gratings Liquid-crystal Fourier optics Modulating characteristic Phased array
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
3 中国科学院研究生院, 北京 100049
4 中国人民解放军95948部队, 兰州 732750
为了提高大气层外飞行器脱靶量的光学测量精度,提出了一种基于多测站同帧画幅数据的脱靶量处理算法.首先给出了光学测量脱靶量的基本原理;其次分析了各种角度误差对大气层外飞行器脱靶量测量的影响;然后建立了基于多测站同帧画幅数据的节省参数算法,并进行了脱靶量精度分析;最后给出了典型情况下的仿真结果.仿真结果表明:对大气层外飞行器脱靶量进行光学测量,必须修正CCD 曝光时延误差和焦距误差,通过充分利用多测站冗余同帧画幅数据可以提高脱靶量测量精度.
脱靶量 光学测量 同帧画幅 miss distance optical measurement same frame film
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
3 中国科学院大学，北京 100049
为提高高空、远距离条件下的光测交汇精度，需要对光测数据的系统误差进行精确修正，利用高空飞行器被动段的轨道特性和多测站冗余观测数据，可以进行轨道约束自校准。首先分析了光测数据系统误差模型和坐标转换关系；然后建立了基于轨道约束的光测数据系统误差自校准算法。最后为验证方法的有效性，进行了典型条件下的仿真试验。仿真结果表明，当采用多台光电经纬仪的冗余观测数据进行事后处理时，利用轨道约束自校准技术，可以实现光测数据系统误差的精确自校准。
光测 系统误差 轨道约束 自校准 optical measurement systematic error orbit restrain self–calibration
