宋奇林 1,2,3,4李杨 1,3,4周子夜 1,3,4肖亚维 1,2,3,4[ ... ]饶长辉 1,2,3,4
作者单位
摘要
1 自适应光学全国重点实验室,四川 成都 610209
2 中国科学院大学,北京 100049
3 中国科学院光电技术研究所,四川 成都 610209
4 中国科学院自适应光学重点实验室,四川 成都 610209
Overview: Since the groundbreaking discovery of gravitational waves, the scientific community has fervently pursued the exploration of low-frequency gravitational waves to glean deeper insights into the cosmos. The inherent limitations of ground-based conditions, however, pose formidable challenges for detectors in capturing gravitational waves below the 1 Hz threshold. Consequently, the imperative has shifted toward the deployment of space-based gravitational wave detectors as the paramount solution for effective low-frequency gravitational wave detection. At the crux of space-based gravitational wave detection lies the pivotal role of spaceborne telescopes. Given the expansive transmission distances spanning magnitudes of 109 m between celestial constellations, the demand for nanoradian-level precision in telescope pointing accuracy becomes non-negotiable. The concomitant necessity for high-precision measurements and calibration emerges as a prerequisite for achieving the exacting standards of pointing accuracy in spaceborne telescopes dedicated to gravitational wave detection. To ameliorate the deleterious effects of pointing deviations on gravitational wave detection, this study strategically optimizes key parameters, including microlens structures, detector selection, and algorithmic frameworks, thereby achieving a breakthrough in high-precision pointing deviation measurements. Leveraging a low-density microlens array with extended sub-aperture focal lengths enhances the spatial scale of the light spot within each sub-aperture. This, coupled with detectors boasting a high signal-to-noise ratio, synergistically elevates the pointing detection accuracy of each discrete lens. Moreover, the paper introduces an innovative, Hartmann principle-based methodology for high-precision pointing deviation measurements, deploying a spatially reused paradigm across multiple sub-apertures. By aggregating measurement results from diverse sub-apertures, the approach effectively mitigates the influence of assorted random errors on measurement accuracy, thereby markedly enhancing the precision of pointing deviation measurements. Illustrating the efficacy of these methodologies, the paper exemplifies their application within the ambit of the "Tianqin Plan" for space-based gravitational wave detection. Employing numerical simulations and factoring in the design parameters of the Hartmann sensor, the study performs a meticulous analysis of pointing deviation measurement accuracy. Comparative analysis between single sub-aperture and sub-aperture correlation reuse technologies reveals a compelling enhancement in measurement accuracy, approximating a sevenfold improvement with the latter. The pointing deviation measurement accuracy achieved through sub-aperture correlation reuse technology is quantified at approximately 18.81 nanoradians. Considering the optical magnification inherent in spaceborne telescopes, estimated at around 30 times, the resultant pointing deviation measurement accuracy reaches an impressive 0.62 nanoradians. This design precision significantly surpasses the stipulated 1 nanoradian accuracy requirement for ground-based gravitational wave pointing deviation measurements. As a prudential measure, the proposed design incorporates a substantial margin to accommodate potential accuracy diminution attributable to external perturbations during empirical testing.
星载望远镜 指向偏差测量 哈特曼 多子孔径空间复用 spaceborne telescope pointing deviation measurement Hartmann multi-subaperture spatial multiplexing 
光电工程
2024, 51(2): 230234
闫泽昊 1,2,3周子夜 2,3李杨 2,3周虹 2,3[ ... ]饶长辉 1,2,3
作者单位
摘要
1 中国科学院大学,北京 100049
2 中国科学院光电技术研究所,四川 成都 610209
3 中国科学院自适应光学重点实验室,四川 成都 610209
压电致动器 迟滞非线性 电荷驱动法 非线性电容 piezoelectric actuators hysteretic nonlinearity charge drive method nonlinear capacitance 
光电工程
2023, 50(11): 230223
位希雅 1,2,3,4宋奇林 1,2,3杨金生 1,2张兰强 1,2[ ... ]饶长辉 1,2,3,*
作者单位
摘要
1 中国科学院自适应光学重点实验室,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
4 中国科学院大学电子电气与通信工程学院,北京 100049
空间引力波探测 波前像差 相关算法 space gravitational wave detection wavefront aberration correlation algorithms 
光电工程
2023, 50(11): 230215
赵思旻 1,2顾乃庭 1,2黄林海 1,2肖亚维 1,2[ ... ]杜宗政 2,3
作者单位
摘要
1 中国科学院光电技术研究所 自适应光学重点实验室,四川 成都 610209
2 中国科学院大学,北京 100049
3 中国科学院光电技术研究所 光学轻量化与新材料技术中心,四川 成都 610209
针对大口径太阳望远镜系统运行过程中由于静态位置失配误差、风载弯沉等准静态位置失配误差以及热变形等非失配误差引起的波前像差导致成像质量下降的问题,在对太阳望远镜系统波前像差时空分频的基础上,提出采用次镜刚体位移对太阳望远镜低时空频率波前像差校正的方法,建立起次镜刚体位移与像差校正量的关系,并通过数值仿真及实验验证了采用次镜刚体位移对上述来源像差的校正能力。数值仿真和实验结果表明:次镜刚体位移能够对望远镜系统运行过程中的低时空频率波前像差进行有效校正,其中,对位置失配误差校正后像差RMS值低于原值的9%,对非失配误差校正后像差RMS值低于原值的40%,对多源混合误差校正后像差RMS值低于原值的15%。
成像系统 像差校正 灵敏度矩阵法 次镜 太阳望远镜 imaging system aberration correction sensitivity matrix method secondary mirror solar telescope 
红外与激光工程
2023, 52(7): 20220887
作者单位
摘要
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
三维成像技术在自动驾驶、航空任务、**领域等都有着广泛的应用,不同技术体制的成像系统有不同的优点,其中基于多像素光子计数器(Multi-Pixel Photon Counter, MPPC)的三维成像技术由于其成像速度快、对极弱光敏感等优势具有广阔的发展潜力。然而,由于MPPC阵列发展不成熟,基于MPPC阵列的弱光三维成像探测水平受到限制。利用日本滨松公司研发的具有32×32规模的MPPC阵列S15013系列二维光子计数图像传感器,开发了一套三维成像系统,传感器的每个像素由12个单光子雪崩二极管并联而成,其总探测像素达到1 K以上。基于该系统,分析了阈值电压、镜头光阑等参数条件对三维成像探测结果的影响,对系统探测灵敏度和精度进行了测试,并针对37 m远模拟目标开展了三维成像探测试验。试验结果表明:在回波光子数约1.98 (光子/像素)的暗弱条件下,目标区域测距精度达到0.268 m,三维结构特征明显,达到了接近单光子成像的探测水平。
多像素光子计数器(MPPC) 三维成像 光子计数器 MPPC 3D imaging photon counter 
红外与激光工程
2022, 51(10): 20210989
郭庭 1,2,3,*张彬 1顾乃庭 2,3饶长辉 2,3[ ... ]肖亚维 2,3
作者单位
摘要
1 四川大学电子信息学院,四川 成都 610064
2 中国科学院自适应光学重点实验室,四川 成都 610209
3 中国科学院光电技术研究所,四川 成都 610209
针对白天强背景条件下自适应光学系统哈特曼传感器信背比低、波前探测精度不高等问题,利用人造目标与强背景偏振特性差异,提出基于偏振调制的哈特曼波前探测方法,将传统的哈特曼波前探测从强度维度转换到偏振维度,有效提升信背比和波前探测精度。阐述了偏振哈特曼波前探测基本方法和原理,并通过数值模拟仿真验证了方法的正确性和准确性。研究结果表明:偏振哈特曼探测技术能够有效提升强背景条件下信背比和波前探测精度,显著增强自适应光学系统在强背景条件下的工作能力。
自适应光学 强背景 偏振哈特曼传感器 偏振调制 adaptive optics strong background polarized Hartmann sensor polarization modulation 
光电工程
2021, 48(7): 210076
周子夜 1,2,3冯忠毅 1,2黄林海 1,2鲜浩 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国科学院自适应光学重点实验室, 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
针对便携式快反镜系统对小尺寸快反镜的需求,设计了一种紧凑型压电式驱动的快反镜结构。通过对快反镜的驱动元件、位移放大机构、解耦支撑的合理布局,具有75 mm通光口径的快反镜机械结构的外形尺寸为90 mm×90 mm×33 mm。最后对快反镜进行了实验检测,结果显示紧凑型快反镜的角行程为4.2 mrad,机械谐振频率为671 Hz,表明该快反镜系统性能好,可满足小尺寸快反镜光学系统的应用需求。
光学器件 快反镜 紧凑型 谐振频率 自适应光学 
中国激光
2021, 48(13): 1305002
作者单位
摘要
1 中国科学院光电技术研究所自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了提高科考人员探测未知环境时的安全系数,实现无接触测量,同时解决二维平面成像无法获取物体距离信息和尺寸信息的问题,设计并实现了一套基于单点脉冲激光测距仪的三维扫描成像系统。首先,利用方差过滤和高斯拟合提高单点激光测距的精度。其次,修正云台角度偏差后通过云台的转动有序扫描并获取物体表面的点云数据。最后,利用具有噪声的基于密度的聚类算法对获取的点云噪声进行滤波,得到轮廓分明、角度清晰、距离准确的三维点云图像。在室内对普通纸盒的成像实验结果表明,该系统测量距离、物体面积以及角度拟合的误差均小于5%;在室外对200 m内的大型建筑进行成像,结果表明,该系统能有效探测未知环境和感知障碍物。
激光技术 激光测距仪 三维点云成像 点云过滤 云台 
激光与光电子学进展
2021, 58(6): 0628002
黄林海 1,2,*凡木文 1,2周睿 1,2张浩田 1,2[ ... ]李新阳 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院自适应光学重点实验室,四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所,四川 成都 610209
本文提出了一种基于随机梯度优化算法的倾斜镜模型辨识方法,实现对大口径压电倾斜镜的复杂频率响应规律的辨识与控制带宽提高。文章介绍了压电倾斜镜原理和数学模型,描述了随机梯度优化算法在模型辨识的应用过程,并通过实验验证的方式检验了算法辨识模型的准确性以及在提高系统控制带宽方面的能力;最后,利用随机梯度下降算法本文还开展了对抖动输入频谱的辨识,结合倾斜镜模型的辨识结果,获得了对特定频谱区域更高抑制能力的控制效果。
倾斜镜 结构谐振 压电陶瓷 大口径 fast steering mirror structural resonance PZT large aperture 
光电工程
2018, 45(3): 170704
陈林 1,2,3黄林海 1,2李新阳 1,2,*
作者单位
摘要
1 中国科学院自适应光学重点实验室, 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
为了探测高精度的远场光斑质心,本文提出了一种多光斑质心探测方法。该方法利用二维正交的衍射光栅,将远场单光斑扩展为多光斑阵列,通过增加探测光斑的输入信息量,提高质心探测精度。实验结果表明,远场多光斑质心探测精度比单光斑质心探测精度提高了近4倍,单个光斑质心探测误差均方根(RMS)为0.0385 pixels,16个多光斑阵列平均质心探测误差RMS为0.0099 pixels。相对于传统的质心探测方法,本文所采用的远场多光斑质心探测方法更为简便。
光学检测 衍射光栅 质心探测 远场光斑 随机噪声 optical test diffraction grating centroid detection far-field spot random noise 
光电工程
2017, 44(9): 912

关于本站 Cookie 的使用提示

中国光学期刊网使用基于 cookie 的技术来更好地为您提供各项服务,点击此处了解我们的隐私策略。 如您需继续使用本网站,请您授权我们使用本地 cookie 来保存部分信息。
全站搜索
您最值得信赖的光电行业旗舰网络服务平台!