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 中航凯迈(上海)红外科技有限公司, 上海 201306
3 中国人民解放军32031部队, 河南 开封 475000
为了实现可见光波段多路不同波长激光的周期性闭环校正,设计了一种具有光束指向和位置偏差独立监测与调节的激光合束系统。首先,根据系统的应用需求,提出了合束系统的设计指标与整体合束方案。然后,在合束方案的基础上,建立了合束系统的光束控制模型,并通过数值仿真得到了合束系统光束控制的解算方法。闭环合束系统通过光束指向和位置监测装置分别实现合束激光指向偏差与位置偏差的独立监测,并根据监测结果进行光束调节装置控制量的解算;进而通过两维摆镜和一维平移台分别实现光束指向和位置偏差的独立高效调节。最后,采用两路不同波长的激光束,配合光束监测与调节装置,搭建了闭环合束模拟实验平台,对周期性闭环合束系统的合束效果进行了验证。实验结果表明:在长时间的工作过程中,两路激光均实现了与基准光路的精密合束,合束指向精度优于±7 μrad,位置精度优于±0.84 mm。本研究所组建的激光合束系统不仅具有合束精度高、校正速度快、光路扩展性强的优势,而且可实现激光束的周期性闭环校正,能够有效保证合束激光的长期工作稳定性。
激光合束 光束监测 光束控制 指向偏差 位置偏差 laser beam combining beam monitoring beam control beam direction deviation beam positional deviation
强激光与粒子束
2023, 35(4): 041012
光学相控阵技术具有扫描速度快、扫描精度高以及灵敏度高等优点,但是栅瓣的存在很大程度上限制了它的特性。提出了一种优化的不等间距方法,用于光学相控阵的光束扫描控制,分析了不等元素间距的光学相控阵对栅瓣抑制的影响,其中,通过改进的粒子群优化算法优化相邻元素的间距,得到最小峰值旁瓣电平。对一维光学相控阵进行数据模拟,仿真结果表明,采用改进的粒子群优化算法优化元素分布可以很好地抑制栅瓣,峰值旁瓣电平(PSLL)可以降低至0.2以下。
光学相控阵 光束控制 粒子群算法 栅瓣 optical phased array beam control particle swarm optimization grating lobe
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 发光学及应用国家重点实验室,吉林 长春 130033
2 中国科学院大学,北京 100049
设计了特定周期和占空比的非周期性高对比度光栅来实现光束的波前相位控制,进而实现对光束的多角度控制.在研究中,采用有限时域差分法模拟了特殊排列的非周期高对比度光栅,并获得了-10.644°,-21.176°,-28.307°,10.644°,21.447°和28.418°的光束控制角度.基于这种多角度控制的高对比度光栅阵列,提出了一种具有多角度光束控制的VCSEL光源,这种尺寸极小的宽角发射VCSEL光源系统能使激光雷达系统的结构紧凑化和微型化.
垂直腔面发射激光器 非周期性高对比度光栅 多偏转角度 光束控制 激光雷达 VCSEL non-periodic HCGs multi-deflection angles optical beam manipulation LIDAR
军械工程学院 电子与光学工程系, 石家庄 050003
根据偏心透镜组的结构原理, 利用液晶空间光调制器(LC-SLM)对其结构进行了优化。对LC-SLM等效透镜功能的原理进行了分析, 模拟仿真了利用LC-SLM对光束进行调制的结果。实验验证了LC-SLM通过加载菲涅尔透镜相位图, 实现了对光束会聚功能, 并且通过耦合位移相位因子可以实现会聚光斑平移的功能, 能够代替在偏心透镜组中实现同一功能的透镜。配合后续的透镜组, 理论上可以控制光束实现大角度的扫描。
衍射光学 液晶空间光调制器 光束控制 菲涅尔透镜 diffractive optics liquid crystal spatial light modulator beam control Fresnel lens
长春理工大学空地激光通信技术国防重点学科实验室, 吉林 长春 130022
为实现基于液晶空间光调制器的非机械式光束智能控制,利用像素个数为1920×1080的硅基液晶空间光调制器搭建了一个实验系统。该系统能在空间内实现大角度、高衍射效率、连续指向的单光束,同时还可将入射光分成2、3、4、5束并单独控制每个分光束的偏转角度。介绍了空间光调制器的相位调制原理、理论模型,验证了光束偏转控制及分光束功能,分析测试系统的光路及原理,最后对实验结果进行总结并提出建议与展望。
光通信 光束偏转控制技术 液晶空间光调制器 多光束控制 激光与光电子学进展
2017, 54(11): 110603
北京航空航天大学 精密光机电一体化技术教育部重点实验室, 北京 100191
采用光纤作为传输链路, 将光子晶体光纤作为系统的输出阵列, LiNbO3波导作为相位调制器, 构建了一种基于光纤光路的光波导光学相控阵。根据光学相控阵理论和LiNbO3波导的电光效应, 分析了系统的可行性, 并研究了这种新型结构下的光波导光学相控阵的输出衍射特性和光子晶体光纤阵列结构参数的关系。研究结果表明通过控制施加在LiNbO3波导上的电压可以改变出射光束的附加相位从而实现光束的偏转; 光子晶体光纤阵列上的纤芯数量、纤芯间距以及纤芯的排列方式等结构参量会对系统的输出光束的光强分布、半峰值全宽度(FWHM)和归一化的振幅分布产生影响。随着光子晶体光纤制作工艺的不断发展, 系统的光束扫描质量将会逐渐提高并且色散特性和传输特性将会获得改善, 为今后这种光学相控阵系统的设计提供了理论基础和技术依据。
光学相控阵 光子晶体光纤 铌酸锂波导 光束控制 OPA PCF LiNbO3 wave-guide beam steering 红外与激光工程
2017, 46(6): 0620003
1 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所,河南 洛阳 471000
2 光电控制技术重点实验室,河南 洛阳 471000
3 中国人民解放军驻六一三所军事代表室,河南 洛阳 471000
快速控制反射镜是一种高精度、高带宽机电装置,用来提升光电成像和光束控制系统的性能,目前已广泛应用于天文学、激光通信、军用瞄准和监视系统等领域。概述了FSM的机电构造和性能,并对FSM总体特征进行了描述。针对与FSM相关的LOS运动学特性进行分析计算,绘制了几种具有代表性情况下的扫描偏差图形,得到的运动学特性可用来对FSM系统进行校准,从而提升瞄准性能。
快速控制反射镜 反射镜LOS运动学 光束控制 fast-steering-mirror line-of-sight LOS mirror LOS kinematics beam steering
1 长春理工大学,吉林 长春 130022
2 中国科学院微电子所, 北京 100010
介绍了用于一对多激光通信组网控制系统的光斑跟踪闭环系统。在伺服转台位置闭环的基础上, 讨论以CCD相机为敏感器, 以二维伺服转台为执行器的光闭环系统。介绍了跟踪系统的数学原理, 研究了光闭环各环节的静态动态误差及开环闭环响应。在理论计算和数学仿真后, 编写了闭环跟踪程序。采用经典PID控制与前馈相结合的控制算法, 进一步提高了伺服带宽, 保证了系统的稳定性。对星间激光通信的光斑位置进行了跟踪试验, 结果显示跟踪误差为3σ ≈ 136 μrad, 基本符合空间激光通信组网系统激光束的指向要求。得到的结果验证了控制策略的可行性, 为多光束伺服打下了基础。
激光通信组网 光束控制 光闭环 光斑跟踪 laser communication net beam control optical closed loop spot tracking 光学 精密工程
2014, 22(12): 3348