中国工程物理研究院电子工程研究所, 四川绵阳 621999
基于加速度计或陀螺仪的测姿方法均存在大角度条件下姿态角误差放大、突变问题。对大俯仰角测量, 通过预置欧拉旋转法可确定冗余加速度计的布置方式, 降低了俯仰角测量误差。对大俯仰角条件下的滚转角测量, 提出基于角速率阈值判定的陀螺解耦测姿算法。当俯仰角速率大于设定阈值时, 采用角速度投影可钳制滚转角误差的漂移; 当俯仰角速率小于设定阈值时, 采用角速度积分可避免角速度投影造成的姿态误差放大。通过理论推导、分析和仿真, 预置欧拉旋转法能有效避免大俯仰角条件下俯仰角姿态误差放大, 陀螺解耦测姿算法能在振荡环境下长时间保持滚转角精确度。
双自由度 欧拉角 大角度 奇异性 多加速度计 two-degree-of-freedom Euler angle large-angle singularity multi-accelerometer 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(9): 946
1 中国科学院重庆绿色智能技术研究院, 重庆 400714
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 重庆京东方光电科技有限公司, 重庆 400714
光学扩散片是液晶显示器中的关键元件,兼具广角、高透过率、高均匀性的扩散片一直是液晶显示领域的重要研究目标。基于Helmholtz-Kirchhoff 理论,推导了激光透过粗糙表面的散斑强度频谱分布,提出通过特定入射角度的多个光束依次照射粗糙表面形成散射场叠加曝光的全息扩散片设计方法。该方法拓宽了全息扩散片的散射角度,提升了散射强度的均匀性。搭建了全息扩散片的制作光路,采用上述方法制作了全息扩散片,测量获得的远场强度分布与仿真结果能很好地吻合,散射角的半峰全宽达到130°,透过率达到90%以上,扩散系数达到92%,同时实现了广角、高透过率和高亮度均匀性,在液晶显示中具有潜在的应用前景。
全息 散斑 大角度 散射 光学学报
2021, 41(16): 1609001
Author Affiliations
Abstract
School of Physics & State Key Laboratory of Optoelectronic Materials and Technologies, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China
In this Letter, we propose a metagrating consisting of simple rectangular bars for nearly unity anomalous diffraction with a large deflection angle. The analysis performed by the scattering-matrix method shows that such exceptional beam steering derives from the couplings of the two lowest propagation waveguide-array-modes and their constructive interferences. The tolerance of the incident angle for a high diffraction efficiency (e.g., >90%) is within a range of 33°. We also discuss that such an advantage still exists after considering a reasonable loss and dispersion. We envision that the proposed strategy may have wide use in the field of high-performance wavefront-shaping applications.
metagrating high-efficiency diffraction large-angle deflection Chinese Optics Letters
2020, 18(7): 073601
极坐标格式算法(PFA)在逆合成孔径雷达(ISAR)成像算法中主要运用插值算法来解决目标散射点越距离徙动问题,其插值方法的选择决定了成像效率和运算速度。提出了一种沿雷达视线插值的方法,建立了ISAR大转角目标几何模型,对其进行理论推导得到方位向的精确插值形式,并对因非均匀采样造成的形变进行方位重采样。仿真实验表明,相较于传统插值算法,该算法有着运算速度更快、聚焦性更好的优点。
逆合成孔径雷达 大转角目标成像 极坐标格式算法 沿视线插值 重采样 inverse synthetic aperture radar large-angle target imaging polar format algorithm interpolation along line of sight resampling
中国计量大学计量测试工程学院, 浙江 杭州 310018
根据薄膜窄带滤光片在倾斜入射时的特性, 通过改进间隔层膜系结构来调整其等效折射率, 可以设计出具有稳定透射峰值和带宽的角度调谐窄带滤光片。根据与密集波分复用(DWDM)系统相关的通道频率、插损、带宽、隔离度、偏振相关损耗(PDL)等八个标准,结合薄膜矩阵理论与新构造的评价函数,构建了一个可调谐滤光片膜系,通过改变各参数的权重因子,得到满足不同要求的最优膜系。利用构建的系统,优化设计了分别用于O波段和C波段100 GHz密集波分复用系统的具有高隔离度、低偏振相关损耗的角度调谐窄带滤光片。C波段膜系的最大调谐角度达11°,相邻通道隔离度可达-30.3 dB,最后对其透射特性以及影响调谐角度极限的因素进行了分析。
薄膜 光通信 倾斜入射 大角度调谐 窄带滤光片 膜系设计
1 火箭军工程大学, 西安 710025
2 中国人民解放军96902部队, 北京 100015
针对不可交换性误差一般采用多子样旋转矢量法对其进行补偿，但传统多子样旋转矢量法在大半锥角或者其他更为复杂的角运动条件下,性能会有所退化，新出现的多子样四元数算法和方向余弦算法没有显式地考虑不可交换性误差，直接求解姿态微分方程。为了综合比较这些算法的性能，在圆锥运动和大角度机动条件下对其进行仿真分析，采用理想和非理想采样两种数据条件，同时变换不同的采样频率，并比较了算法的计算负担。结果表明，在理想条件下，新算法的周期性误差小于旋转矢量法,且子样数的增加使新算法精度明显提高；对比理想与非理想采样两种情况，算法精度相差4~5个数量级。3种算法各有优缺点，需要对惯性器件数据进行充分补偿才能完全发挥算法的精度潜力。
捷联惯导 姿态更新算法 圆锥运动 大角度机动 量化误差 strapdown inertial navigation attitude updating algorithm conical motion large angle dsneuver quantization error
1 石家庄铁道大学电气与电子工程学院，河北 石家庄 050043
2 中国人民解放军32181 部队，河北 石家庄 050000
3 陆军工程大学石家庄校区电子与光学工程系，河北 石家庄 050003
针对动态角度测量的成本高及精度低的问题，提出一种基于非合作目标视觉跟踪的光电测量方法。利用安装在被测对象上的光电伺服平台搭载相机和激光测距仪对非合作目标进行实时跟踪和距离测量，根据伺服平台输出的精密角度、非合作目标距离和被测角度之间的转化关系计算出被测动态角度值。研制了基于光电伺服平台的动态角度测量装置，并对其进行了精度标定和误差分析。利用高精度旋转台模拟被测动态角度进行实验，验证了测量方法的可行性。实验结果表明在测量空间11.082 m 范围内，测角误差在±0.09°以内。
光电测量 大角度 动态测量 非合作目标 electro-optical measurement large angle dynamic measurement non-cooperative target
1 航天工程大学研究生院, 北京 101416
2 航天工程大学电子与光学工程系, 北京 101416
以基于猫眼效应的逆向调制激光通信为应用背景,将猫眼镜头的角失调量转化为线失调量,在柯林斯(Collins)衍射公式的基础上建立了大视场猫眼回波功率分布模型。仿真分析了离焦量、入射角、猫眼口径和焦距对回波功率分布的影响及猫眼回波光束的原路返回特性,并进行了实验验证。结果表明:入射角越大,回波光斑的面积越小,衍射越强烈,且相同入射角下,猫眼的口径越大,焦距越小,回波光斑受入射角的影响就越小;同等离焦量下正离焦回波光斑的发散角小于负离焦;猫眼回波的中心偏移量与入射角和离焦量呈线性关系,且存在一个正离焦量值使回波光束能够原路返回。
光通信 自由空间光通信 光场分布 猫眼光学镜头 大入射角 光学学报
2019, 39(10): 1006001
江苏大学 机械工程学院， 江苏 镇江 212000
液晶显示领域不断提出缩减成本方案，对于液晶电视LED背光系统，提出了一种大角度背光透镜设计方案，即在目标接收屏面具有较大照度辐射角度的背光透镜设计。采用特定的双自由曲面设计，入光孔设置为类椭圆型结构面将光源出射的光通量进行等角度划分，根据接收屏面的理想照度分布与入光孔每一角度出射光通量对应关系计算出出光面自由曲线。借助底部微结构处理，再根据模具及产品成型要求补全外观结构，得到符合设计指标的方案，有效地解决了因增大角度引起的黄斑问题，并达到目标接受面均匀度的要求。针对32英寸(81 cm)的液晶电视背光模组，采用12颗最大正向电流为350 mA的LED灯珠，在模组高度为30 mm的系统中，设计的背光透镜模组达到了要求的亮度及均匀度。
二次光学设计 背光透镜 大角度背光系统 second optical design backlight lens large angle backlight system
1 合肥工业大学, 安徽 合肥 230009
2 北京信息科技大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100192
数字剪切散斑干涉技术在工业无损检测领域有广阔的应用前景,传统的迈克尔逊型数字剪切散斑干涉仪由于结构的限制,视场角很小,这限制了其在工程上的应用.介绍一种新型的大视角剪切散斑干涉系统,通过在成像镜头和CCD传感器之间嵌入4f光学系统来扩大其视场角,并实现镜头的外置.理论分析证明,视场角不再受到迈克尔逊结构的限制,仅仅取决于镜头的焦距和CCD传感器的靶面尺寸.设计并组建了一个大视场角迈克尔逊剪切散斑干涉系统,对比实验表明,在短的工作距离下实现了大视场的全场检测,在1 m的测距下,新系统测量面积可达800 mm×600 mm,而传统的系统测量面积只有250 mm×200 mm.
无损检测 数字剪切散斑干涉 4f光学系统 大视角 迈克尔逊干涉仪 non-destructive inspection digital shearography 4f optical system large angle of view Michelson interferometer
