为了优化对大口径激光探测组件灵敏度、角度参数等特性的测量能力, 减小因高斯光束光强分布中间强、边缘弱的特点造成的测量值差异, 基于小口径非球面镜组光束整形及高倍率扩束技术, 设计了大口径均匀激光光束产生装置,提出了基于光强分布、非球面镜非球面度、光线光程差的综合优化整形方法。 结果表明, 设计的开普勒型非球面整形镜组非球面度小于20 μm, 工作束宽5 mm, 输出平顶光束均匀性为92.8%; 设计的40×高质量扩束系统, 与非球面镜组相匹配可实现2 m距离内150 mm口径均匀光束, 可获得优于94.2%的150 mm大口径均匀光束输出。该研究对激光测量与标定系统的工程化设计是有帮助的。
激光技术 平顶光束 大口径光束整形 均匀性 非球面镜组 laser technique flat-top beam large-aperture beam shaping energy uniformity aspheric lens
为了实现红外仿真目标模型逼真度评估的目的，采用了基于跟踪算法提取目标模型关键特征的方法，通过分析跟踪过程的重点，确定以目标为中心的局部视场区域图像来评估目标模型。在现有红外仿真目标模型评估现状的基础上，采用典型的跟踪算法来设计完成试验，并进行了理论分析和试验验证，取得了较好的试验结果。结果表明，基于关键特征提取的方法中相似目标模型是不相似目标模型的2倍以上，有些高达10倍差距，可以基于目标图像关键特征来验证目标模型的有效性。此研究算法为后续红外仿真目标模型逼真度的评估具有实际指导和扩展的意义。
图像处理 逼真度评估 特征提取 相关滤波 迁移学习 image processing fidelity assessment feature extraction correlation filtering transfer learning
为了满足基于泰伯-莫尔条纹长焦距测量技术在测量激光材料热效应等效热焦距时对测量速度的需求，提出了一种莫尔条纹倾角快速求解算法。在对传统频域迭代法测量速度影响因素分析基础上，基于迭代运算坐标值相似性和离散傅里叶变换可分离性，将频谱值求解过程中包含小数值的坐标点进行公共项分离,公共部分采用傅里叶变换指数项进行滤波，不同部分在提取相似项的基础上进行组合运算，将2维条纹图像傅里叶变换降为1维进行处理；同时相关指数项被限定在极小的可知范围，极大地方便了查表运算和位运算的采用。结果表明，采用相同配置计算机，在保证测量精度的前提下，将完成一次测量的测量时间从15s降低到0.4s，测量速度提高了38倍。该算法很好地满足了激光材料热效应等效热焦距参量快速测量的应用需求。
测量与计量 倾角求解 傅里叶变换 莫尔条纹 等效热焦距 measurement and metrology angle solving Fourier transform Moiré fringe thermal focus
1 西南技术物理研究所, 成都 610041
2 陆军装备部航空军事代表局驻成都地区军事代表室, 成都 610036
为了满足100m~3km特长焦距参量的测试校准需求, 采用Talbot-Moiré条纹技术法, 设计了一套长焦测焦仪。针对影响仪器测量不确定度的系统参量, 分别设计了校准方法, 并对仪器测量不确定度评定结果进行了实验比对验证。结果表明, 校准后仪器测量不确定度评定为6.4%; 校准后的长焦测焦仪测量结果与刀口仪测量结果满足测量不确定度比对公式; 对比结果最大为0.64, 小于1; 长焦测焦仪测量不确定度评定合理。该研究验证了长焦测焦仪系统参量校准方法的可行性。
测量与计量 长焦距测量 Talbot效应 Moiré条纹 测量不确定度 measurement and metrology long focal length measurement Talbot effect Moiré fringe measurement uncertainty
为了实现高能激光材料热效应参量的在线测试,设计了一套50mm口径的测量装置。装置采用准直He-Ne激光为光源,准直光经激光材料后的光程差用Hartmann-Shack波前传感器检测。根据波像差分解理论及波前变换关系,获得了高能激光材料热效应参量。分析评估了装置的扩展测量不确定度,对影响测量不确定度的系统参量进行了校准,最后设计并完成了测量不确定度对比验证实验。结果表明,系统波前畸变测量不确定度为0.06λ, 30m~120m范围热焦距的扩展测量不确定度为8.4%。该系统能有效地用于高能激光材料热效应参量的在线测试。
测量与计量 热效应 Hartmann-Shack波前传感器 长焦距测量 激光材料 测量不确定度 measurement and metrology thermal effect Hartmann-Shack wavefront sensor long focal-length measurement laser material measurement uncertainty
为了精确测量激光波前曲率半径,提出了基于泰伯-莫尔条纹技术的波前曲率半径测量方法,建立了激光波前曲率半径测量理论分析模型。对波前曲率半径与莫尔条纹倾角的关系、系统测量不确定度进行了分析,完成了激光波前曲率半径测量系统的设计,构建了测量系统,并对口径为200mm的激光发射系统的出射波前曲率半径进行了测量。结果表明,测量结果为498m时,测量重复性为0.2%,根据测量结果推算光束束腰位置与实际位置相对偏差为0.4%;并根据500m~3000m的测量结果对激光发射系统中出射波前曲率半径、物镜焦距、目镜位置等参量进行了校准,校准完成后与理论值的最大偏差为2%。该方法能够实现大口径激光发射系统出射波前曲率半径的高精度测量。
激光技术 曲率半径测量 莫尔条纹 激光发射系统 laser technique measurement of curvature radius Moiré fringe laser emission system
1 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 南京 210094
2 西南技术物理研究所, 成都 610041
为了精确测量长焦距光学元件的焦距, 分析了基于 Talbot-Moiré技术测量长焦距光学元件焦距的基本理论。设计包括准直光源, Talbot干涉仪和图像采集系统的实验装置, 通过实验分析得到系统测量精度的影响因素。以焦距值达到几百米的光学元件的焦距测量为目标, 构建了系统测量不确定度的数学模型。利用合成不确定评定方法, 实验得出系统测量不确定度随着待测焦距的增加逐渐增大, 当待测系统焦距达到 500 m时, 相对测量不确定度为 5.23%(k=2)。实验测量参考焦距为 75 272.80 mm的光学系统, 测量相对偏差为 1.09%。
光学测量 焦距测量 测量不确定度 optical testing focal length measurement Talbot-Moiré Talbot-Moiré measurement uncertainty
对布里渊散射分布式光纤传感器(DOFS)检测原理进行了分析,针对布里渊散射光信号的特点,应用光相干和外差技术来检测布里渊散射光信号.具体采用微波电光调制产生频率可调的参考光,和布里渊散射光进行相干检测,根据布里渊频移特性取出布里渊散射光信号,从而得到分布式传感信号.分别实现了25km光纤的分布式温度和应变传感,达到3℃的温度分辨率、100με的应变分辨率和10m的空间分辨率.
分布式光纤传感 布里渊散射 光相干 外差检测 Distributed fiber sensing Brillouin scattering Optical interferometer Heterodyne detect
