光子学报
2022, 51(12): 1212002
光子学报
2022, 51(12): 1212001
1 北京跟踪与通信技术研究所,北京 100094
2 中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西 西安 710119
3 青岛海洋科学与技术试点国家实验室,山东 青岛 266237
针对现有高速电视交会测量火箭漂移量受外界环境影响大和测量数据不能实时获取等问题,提出了基于激光雷达的火箭实时起飞漂移量主动测量方法。首先将激光雷达通过安装台安装在二维精密转台,在火箭发射过程中,二维精密转台带动激光雷达持续高精度跟踪扫描火箭的目标点位置,获取目标点位置对应的激光点云数据。接着,数据处理系统接收激光点云数据,拟合每一帧数据的椭圆曲线及其圆心位置,以火箭静止时椭圆圆心位置为基准位置,计算每一帧数据的椭圆圆心位置与基准位置的相对差值,确定火箭在起飞阶段的实时漂移量。最后,通过火箭发射试验验证文中提出的测量系统及测量方法,试验结果表明:在有环境干扰条件下,实时漂移量测量精度可达到3.1 cm,是目前火箭漂移量测量中精度最高的测量方法,同时可保证数据的实时性。为火箭发射的安控台提供了实时判别数据,保证了发射过程的安全。
激光雷达 火箭漂移量 曲线拟合 测量精度 lidar rocket drift curve fitting measurement accuracy 红外与激光工程
2022, 51(7): 20210636
1 北京跟踪与通信技术研究所,北京 100094
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
3 中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西 西安 710119
红外探测器的非均匀性问题直接影响红外成像质量和测量精度。地基红外辐射测量系统对远距离飞行目标进行成像时往往不能占满全靶面区域。为提高图像质量,提出了一种基于定标的非均匀性分区域校正算法。以靶面大小为640×512的制冷型中波红外探测器为实验对象,基于黑体定标的两点校正法,采用全靶面校正算法及本文算法进行了验证。结果表明,当成像区域小于全靶面的1/3时,分区域非均匀性校正后非均匀性误差低于0.002%。与全靶面非均匀性校正算法相比,此校正算法使非均匀度进一步降低了30%至75%不等,非均匀性误差的下降率大于30%。采用本文算法后,各区域的非均匀度进一步下降,校正目视效果进一步提高。因此该校正方法具有一定的工程应用价值。
红外图像 地基红外辐射测量 非均匀性校正 辐射定标 infrared detector ground-based infrared radiation measurement nonuniformity correction radiometric calibration
1 长春理工大学 光电工程学院, 长春 130022
2 中国科学院 重庆绿色智能技术研究院 集成光电技术研究中心, 重庆 400714
3 军械工程学院 电子与光学工程系, 石家庄 050003
为了实现半导体激光器快轴准直柱透镜加工公差的快速、准确制定,在快轴光束准直理论分析的基础上,采用几何光学的方法建立了多参数加工公差理论模型。该模型以各个结构参数的极限偏差值作为公差初始值,以实际的加工精度作为边界条件,并根据具体的准直设计要求进行优化,实现各个参数公差的合理、快速分配。针对常见的TO-MOUNT型号中的一款快轴发散角为36°的半导体激光器设计了快轴准直柱透镜,利用该理论模型实现快轴准直柱透镜加工公差的快速制定,引入该公差后的ZEMAX仿真结果符合准直设计要求,且仿真的出射光束发散角与理论计算结果仅有1.1%的误差。
半导体激光器 准直柱透镜 几何光学 公差分析 极限偏差值 semiconductor laser collimation cylindrical lens geometrical optics tolerance analysis limit deviation 强激光与粒子束
2015, 27(11): 111003
1 军械工程学院 电子与光学工程系, 河北 石家庄 050003
2 装备学院 航天指挥系, 北京 101416
3 中国科学院 重庆绿色智能技术研究院 集成光电技术研究中心, 重庆 400714
为了减小微透镜阵列误差对匀化光斑的影响,深入研究微透镜阵列光束匀化系统中微透镜阵列相对位置误差对光束匀化性能的影响,设计了一种微透镜阵列光束匀化系统。依据相对位置误差类型的不同,将双列微透镜阵列间六个自由度变化导致的误差分为距离误差、偏移误差以及转动误差进行分析,并对每种误差对光束匀化性能的影响进行了研究。采用6板条半导体激光器堆栈对上述匀化系统进行实验验证,实现了均匀性为90.75%的光斑,并对系统影响光斑性能的原因进行了分析。beam homogenization
激光技术 微透镜阵列 位置误差 半导体激光 均匀光斑 Laser technique microlens array position error laser diode homogenized spot 强激光与粒子束
2015, 27(9): 091002
1 军械工程学院电子与光学工程系,河北 石家庄 050003
2 装备学院航天指挥系,北京 101416
3 中国科学院重庆绿色智能技术研究院集成光电技术研究中心,重庆 400714
半导体激光器由于自身波导结构的不对称性导致光强分布不均匀而限制了其在工业加工上的应用,为了对半导体激光光束进行整形以获得均匀光斑,设计了一种基于微透镜阵列的半导体激光器堆栈匀化系统。分析了微透镜阵列对半导体激光匀化的原理,通过微透镜边缘衍射对匀化光斑的影响确定了微透镜孔径范围。采用6bar条半导体激光器堆栈对微透镜阵列光束匀化系统进行了仿真和实验验证,实现了均匀性为92.59%的光斑,能量传输效率为91.19%。该匀化系统在半导体激光焊接、熔覆以及硬化等表面处理中具有很强的实用性。
激光光学 半导体激光器堆栈 微透镜阵列 光束匀化 光斑均匀性 光学学报
2015, 35(s1): s114005
1 军械工程学院电子与光学工程系, 河北 石家庄 050003
2 装备学院航天指挥系, 北京 101416
3 中国科学院重庆绿色智能技术研究院集成光电技术研究中心, 重庆 400714
为了实现基于微透镜阵列的高功率半导体激光器堆栈光束整形,对带有快轴准直透镜的高填充因子半导体激光器堆栈慢轴光束准直技术进行了研究。对于发光单元尺寸100 μm、周期200 μm的半导体激光器,分析了填充因子对慢轴光束准直的影响,发现采用微柱透镜与慢轴方向各个发光单元一一对应的方式难以取得较好的准直效果,且会导致其快轴方向没有足够的准直空间。为了去除填充因子的限制,将实际使用的填充因子为0.5 的高功率半导体激光器堆栈以bar 条为单元进行慢轴方向光束准直设计,利用Zemax 光学设计软件进行了模拟仿真,并采用基于空间扫描法的发散角测试装置对慢轴准直后剩余发散角进行测试,实现准直后剩余发散角半角2.12°,实验表明这种准直方法非常有效。该方法简单易行,对于高填充因子半导体激光器慢轴光束准直有较好的借鉴意义。
激光光学 半导体激光器堆栈 慢轴准直 柱透镜 剩余发散角 激光与光电子学进展
2015, 52(6): 061402
1 军械工程学院 电子与光学工程系, 石家庄 050003
2 装备学院 航天指挥系, 北京 101416
3 中国科学院重庆绿色智能技术研究院 集成光电技术研究中心, 重庆 400714
为实现基于微透镜阵列的高功率半导体激光器堆栈光束整形, 对带有快轴准直透镜的高功率半导体激光器堆栈慢轴光束准直技术进行研究。在慢轴光束准直理论分析基础上, 着重研究了慢轴填充因子对其光束准直的影响, 并对不同填充因子的半导体激光器慢轴光束准直方案进行了分析。针对实际使用的填充因子0.5的高功率半导体激光器堆栈采用以Bar条为单元进行整体准直设计, 并采用基于空间扫描法的发散角测试装置对慢轴准直后剩余发散角进行测试, 实现准直后剩余发散角半角2.12°, 实验表明该准直方法的有效性。
激光光学 半导体激光器堆栈 慢轴准直 柱透镜 剩余发散角 laser optics diode laser stack slow axis collimation cylindrical lens remaining divergence angle 强激光与粒子束
2015, 27(5): 051010