北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院,北京 100192
为了改善光电精跟踪系统的动态响应特性,采用预先修正方法对快速执行器件音圈电机快反镜进行优化控制。在快反镜的闭环控制回路中增设前馈环节,根据目标探测与识别环节给出的脱靶量实施预测式调节控制,以加快执行速度;介绍了基于快反镜的光电精跟踪系统的一般构成与工作原理,给出了音圈电机快反镜的闭环控制模型,并执行了前馈-反馈控制方法; 搭建了包括目标模拟、目标成像探测与识别、目标快速跟踪等功能部件的实验系统,对上述方法进行了实验测试。结果表明,系统延迟由2.9 ms缩短至0.8 ms,系统带宽由20 Hz提高至45 Hz。该方法可以大幅压缩光电精跟踪系统的时间延迟,提高系统带宽。
激光技术 音圈电机 快反镜 前馈-反馈控制 laser technique voice coil actuator fast steering mirror feedforward-feedback control
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为了解决非接触测温系统中常见的成本高昂、系统复杂、实用性差、响应速度慢等问题, 采用多光谱测温和快速响应光电探测技术, 设计了一套低成本高速多光谱辐射测温系统。利用高速微弱光信号采集模块、高速模数转换芯片、高性能可编程门阵列和同步动态随机存取内存保证了微弱光信号的高速转换、同步采集、大容量缓存, 具备纳秒级变化温度场的测量能力。结果表明, 测温误差小于±1%,时间分辨率可达到50ns。这一结果对于快速变化温度场的测量是有帮助的。
测量与计量 多光谱测温 微弱信号探测 可编程门阵列 高速模/数采集 measurement and metrology multispectral temperature measurement weak signal detection field- programmable gate array high-speed analog/digital acquisition
为解决光电跟踪仪跟踪精度测量过程中光束大范围指向的模拟问题,设计了一种大口径、高精度二维快速控制反射镜(fast steering mirror, FSM)。采用微晶材料设计了长、短轴分别为230 mm和160 mm的椭圆形平面反射镜,面形精度优于λ/30。采用音圈电机驱动,通过柔性支撑铰链设计及DSP嵌入式控制系统,运动行程达到±30 mrad,运动控制精度达到5 μrad,运动控制线性度优于±0.20%,角分辨率优于1 μrad。通过软件控制,实现对入射光束圆形轨迹运动、直线轨迹运动、随机运动等形式的运动模拟。最后,对设计指标进行实际测试,可以满足跟踪精度光束动态模拟的测试需求。
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量子点分立的能级结构使其具有独特的光电性质,因而在激光能源、光电检测等领域应用广泛。其尺寸调谐的受激辐射特性与灵活多变的应用形态也使其成为一种理想的荧光标记材料,在生物医学、微观物质检测以及防伪与目标识别等领域备受关注。对于应用场景多为宏观自然环境的防伪与目标识别领域,不可避免地需要对红外波段的量子点荧光进行较远距离的检测与分析。因此,文中基于微弱信号检测技术设计构建了一套红外量子点荧光的远距离探测系统,并用其对PbS胶质量子点薄膜荧光进行了检测实验。实验结果及分析表明,波长~1300 nm的红外量子点荧光辐射可以在100~200 m距离之外被系统有效提取,从而实现红外量子点材料的远距离识别。系统对荧光特性的检测结果用于分析和指导不同红外量子点材料的制备过程,也将推动其远距离识别应用的多样性发展。
量子点 红外 识别 荧光探测 quantum dot infrared recognition fluorescence detection 红外与激光工程
2021, 50(7): 20200436
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为了降低高重频脉冲激光测距回波信号的误识别率,提高测距性能,对高重频脉冲激光测距回波信号调理技术进行深入研究。采用FPGA作为主控芯片,产生激光调制脉冲,并根据被测距离3.33 μs~33.33 μs时间选通方波信号,驱动开关芯片产生与量程关联的时间波门,有效滤除脉冲回波中的干扰脉冲,该方法改进了常规脉冲激光测距信号处理系统的自动增益控制环节。测试实验结果表明:在脉冲回波信号60 dB的动态范围内,可有效滤除回波信号中引入的干扰脉冲,极大地降低了干扰脉冲误识别造成粗大误差的可能性。该方法可推广应用于脉冲激光测距信号处理系统,使系统测距精度提高12.6%。
激光测距 时间选通 干扰脉冲 高重频 laser ranging time gate interference pulse high frequency
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基于光的干涉理论, 对多芯线阵光纤激光通过相干合成进行角度扫描的原理进行了研究。利用相干合成模型, 用MATLAB分别对信号无噪声与含有随机相位噪声时的合成效果进行了数值仿真计算, 分析了通过主动相位控制对合成光进行角度扫描的可行性; 基于MOPA 结构光纤激光线列搭建了相干合成角度扫描控制系统。通过实验验证了在多路光纤激光完成锁相后, 若依次等比改变各芯激光的相位可以实现主极大条纹连续的角度扫描, 扫描范围与模型中计算所得结果基本一致, 实验结果与理论计算相符。该方法的探索研究对线列光纤激光的相干合成应用拓展有一定的指导意义。
激光 相干合成 角度扫描 线阵光纤 laser coherent combining angle scanning linear fiber array 红外与激光工程
2018, 47(9): 0906006
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为了研究ZnF2作为基质材料、稀土离子Yb3+和Er3+共掺摩尔分数不同时的发光性能, 采用高温固相法, 在820℃时制备稀土掺杂ZnF2样品, 并对各个样品进行上转换发射光谱测试。将激发功率与上转换发射功率进行曲线拟合, 确定Yb3+和Er3+光子吸收过程。结果表明, 在980nm半导体激光器激发下, 样品在可见光区域内存在533nm,555nm和655nm 3个上转换发射峰, 发射的红光强度大于绿光强度, 吸收光子数目依次为1.73,1.75,1.88, 确定3个发射峰均对应于双光子吸收。此研究说明稀土离子掺杂ZnF2材料将在上转换红色荧光粉领域有重要的应用前景。
材料 双光子吸收 高温固相法 ZnF2基质 稀土上转换 materials two-photon absorption high temperature solid state reaction ZnF2 substrate rare earth up-conversion