作者单位
摘要
1 四川大学 电子信息学院,四川 成都 610000
2 苏州长光华芯光电技术股份有限公司,江苏 苏州 215000
在激光无线能量传输(LWPT)中,传能激光波长、光功率和光电池温度对光电池的输出特性有显著影响,最大功率跟踪(MPPT)技术可解决上述等因素造成的功率失配问题,提升系统的DC-DC效率。构建了针对LWPT的MPPT集成仿真系统,耦合了波长、光功率和温度对GaAs光电池输出特性的综合影响,可以同时分析光电池在功率匹配、功率失配和MPPT调制等多种条件下的输出特性。基于该仿真系统,研究了光电池在不同波长、光功率和温度条件下的物理规律。波长增大时,在850 nm左右转换效率ηmax达到最大值为50%,波长继续增大,光子能量小于GaAs禁带宽度导致ηmax迅速下降。功率增大时,ηmax基本不变,最大功率匹配电阻RLmax减小。温度升高时,ηmaxRLmax均持续下降。此外,研究了光电池在功率失配时的输出特性,此时光电池的转换效率对比功率匹配时均有不同程度的下降。根据光电池的输出特性在仿真系统设计了MPPT电路,利用时间扰动算法进行最大功率跟踪。光电池在MPPT系统调制后均可工作在功率匹配时的最大功率点,且光电池能源利用率达到99.93%。研究结果对用于激光输能有重要指导意义。
激光无线能量传输 最大功率跟踪系统 GaAs光电池 光电池特性 功率匹配 集成仿真系统 laser wireless power transmission maximum power tracking system GaAs photocell characteristics of photocell power matching integrated simulation system 
红外与激光工程
2022, 51(5): 20210522
作者单位
摘要
武汉理工大学信息工程学院, 湖北 武汉 430070
使用计算流体动力学、传热学、固体弹性力学和光学的多物理场耦合集成仿真分析技术完成了红外热像仪中光机的热特性与热设计研究。采用有限单元法(Finite Element Method, FEM) 和计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)得到了光机内部的温度场、应力变形分布及光学件面形。基于最小二乘法成功移除了光学元件的刚体位移, 将刚体位移和移除刚体位移的标准Zernike系数作为设计输入条件导入光学系统中。对比在常温、自然散热和强对流不同条件下的弥散斑和传函曲线, 实现了红外热像仪光机热集成及耦合仿真分析, 该光机热集成仿真分析研究技术对光学系统结构设计和研究具有借鉴意义。
集成仿真 计算流体动力学 光机 热集成 有限单元法 integrated simulation computational fluid dynamics optical machine thermal integration finite element method 
光学与光电技术
2022, 20(1): 120
徐广州 1,2,*阮萍 1
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
2 中国科学院大学, 北京 100049
为解决通用光机集成仿真接口中光学面形点云数据处理问题, 提出了基于点云边界检测技术的面形数据前处理方法。首先讨论了集成仿真面形数据前处理方法及边界检测技术在前处理中作用; 然后研究了边界检测算法涉及的光学面形点云数据组织, 面形节点K邻域微切平面的拟合算法以及边界节点的判断方法。在点云边界检测算法研究基础上, 讨论了算法主要数据结构和程序实现, 并通过示例面形点云边界提取验证了算法的正确性和有效性, 为光机集成仿真面形数据处理算法提供了新的技术参考。
点云边界 光机集成仿真 前处理 K邻域 point cloud boundary optical-mechanical integrated simulation preprocessor K-nearest neighbor 
红外与激光工程
2016, 45(4): 0428001
作者单位
摘要
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
2 中国科学院大学,北京 100039
针对大口径离轴长条形反射镜光轴水平向检测的需要,设计了一套检测支撑结构。优化了结构参数,实现了由支撑结构引起的镜面面形误差最小化。通过比较长条形反射镜光轴水平向检测支撑的级联多点支撑结构,选择了结构简单、扩展性和调整性优良的两点单层固定支撑结构。利用集成仿真与优化方法,分析计算反射镜镜面面形误差随支撑间隔的变化趋势,确定了最优支撑间隔。最后,利用干涉仪结合补偿器的检测方式,对不同支撑间隔工况下镜面面形进行检测,验证了仿真分析的可靠性。结果表明: 在支撑间隔为564 mm时,由检测支撑引起的镜面面形误差最小(RMS=8.26 nm),干涉检测得到的镜面面形误差随支撑间隔的变化趋势与仿真得到的趋势相符,仿真结果可靠性高。提出的方法可实施性好,可推广到其他大口径离轴长条形反射镜的设计和检测中,为离轴三反(TMA)相机的设计提供技术基础。
离轴长条形反射镜 检测支撑 面形误差 集成仿真与优化 离轴三反相机 off-axis rectangular mirror detection support surface shape error integrated simulation and optimization Three Mirror Anastigmat(TMA) camera 
光学 精密工程
2015, 23(10): 2835
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Applied Physics and Computational Mathematics, Beijing 100094, People’s Republic of China
2 Center for Applied Physics and Technology, Peking University, Beijing 100871, People’s Republic of China
We review the present status and future prospects of fast ignition (FI) research of the theoretical group at the IAPCM (Institute of Applied Physics and Computational Mathematics, Beijing) as a part of the inertial confinement fusion project. Since the approval of the FI project at the IAPCM, we have devoted our efforts to improving the integrated codes for FI and designing advanced targets together with the experimental group. Recent FI experiments [K. U. Akli et al., Phys. Rev. E 86, 065402 (2012)] showed that the petawatt laser beam energy was not efficiently converted into the compressed core because of the beam divergence of relativistic electron beams. The coupling efficiency can be improved in three ways: (1) using a cone–wire-in-shell advanced target to enhance the transport efficiency, (2) using external magnetic fields to collimate fast electrons, and (3) reducing the prepulse level of the petawatt laser beam. The integrated codes for FI, named ICFI, including a radiation hydrodynamic code, a particle-in-cell (PIC) simulation code, and a hybrid fluid–PIC code, have been developed to design this advanced target at the IAPCM. The Shenguang-II upgraded laser facility has been constructed for FI research; it consists of eight beams (in total 24 kJ=3!, 3 ns) for implosion compression, and a heating laser beam (0.5–1 kJ, 3–5 ps) for generating the relativistic electron beam. A fully integrated FI experiment is scheduled for the 2014 project.
fast ignition integrated simulation codes 
High Power Laser Science and Engineering
2014, 2(1): 010000e6
作者单位
摘要
1 哈尔滨工业大学 航天学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 上海航天卫星总装试验部, 上海 201109
针对用振动台进行飞行器振动环境试验时存在试验周期长、耗费高及易发生过试验或欠试验等问题, 采用虚拟现实技术建立了飞行器虚拟振动试验平台。采用系统仿真软件LMS AMESim建立了电振动台正弦振动控制仪模型; 通过多学科系统仿真软件LMS Virtual.Lab建立了振动台的多体系统动力学模型, 进行了振动台多体动力学模型与电磁作动系统模型的机电联合仿真; 实现了振动控制系统、电磁作动系统、振动台与试件机械系统的闭环仿真, 构建了飞行器虚拟振动试验平台。利用该虚拟振动试验平台系统进行了盒式试件的正弦振动试验。结果表明, 采用机电耦合建模方法构建的虚拟振动试验平台综合考虑了试件、振动台机械系统、控制系统及电气系统的耦合效应, 可为飞行器的试前分析和虚拟振动试验提供试验环境。
飞行器设计 振动试验 机电联合仿真 振动台 spacecraft design vibration test mechatronic integrated simulation vibrating table 
光学 精密工程
2013, 21(5): 1258
作者单位
摘要
中国科学院 西安光学精密机械研究所, 西安 710119
为考察在外载作用下某镜体镜面面形的变化是否满足设计要求,研究在预紧力及重力作用下镜面面形的变化规律,使用接触非线性有限元方法对镜体组件进行了仿真,采用基于Zernike多项式的光机集成仿真接口程序对面形数据进行了处理,得到了消除刚体位移后表征面形变化的参数和表示刚体位移系数的分布曲线。结果表明在预紧力和重力作用下刚体位移明显,镜面平移占据了刚体位移的主要方面,基于集成仿真技术的面形处理程序可有效地消除刚体位移;预紧力存在在不同方向重力作用下对面形的影响略有不同,与预紧力相比,重力作用对面形的影响较小。在预紧力作用下面形仿真数据对于镜体设计、装调具有一定指导意义,也说明基于接触方法面形仿真的工程适用性。
接触有限元 面形仿真 集成仿真 Zernike多项式 contact finite element surface simulation integrated simulation Zernike polynomials 
光学技术
2012, 38(3): 305
作者单位
摘要
北京理工大学光电工程系, 北京 100081
分块式空间望远镜的波前传感及控制方法是实现高分辨率成像的关键。空间望远镜在轨展开后, 由于空间环境及光学系统本身的特点, 存在位置和面形误差, 波前误差动态范围大、空间频率覆盖宽, 需要采用分级校正的方法逐步减小误差。给出了波前校正流程及相应的波前传感及控制方法。利用Zemax软件建立了同轴偏场三反射镜系统仿真模型, 并对主镜进行了分块设计。针对该系统模型, 建立了分块式空间望远镜系统波前传感及控制集成仿真软件, 通过分析分块主镜的波前误差校正过程验证了算法的可行性。
自适应光学 波前传感 集成仿真 分块式空间望远镜 
光学学报
2009, 29(1): 7

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