1 长春理工大学 空间光电技术国家地方联合工程研究中心，吉林 长春 130022
2 长春理工大学 机电工程学院，吉林 长春 130022
3 中国人民解放军陆军装备部驻沈阳地区军事代表局驻长春地区第一军事代表室，吉林 长春 130022
在激光通信和光电跟瞄系统中已经开始采用基于旋转光栅或光楔的指向-捕获-跟踪(Pointing, acquisition and tracking, PAT)机构对光轴进行角度调整，该结构质量轻、体积小，非常有利于系统的轻小型化。由于结构中两个旋转轴的平行度误差会严重影响PAT机构性能，因此在机械装配时需严格保证两轴平行度。针对旋转轴系轴线不易测量，传统测试方法精度不足，轴系晃动误差影响测量结果等问题，为了满足两轴平行度高精度检测的需求，文中提出基于自准直原理的旋转轴平行度测试方法，利用自准直光学特性，结合特殊设计的半反半透基准镜，采用数据拟合方法剔除轴系晃动的影响，得到旋转轴轴线空间位置，创新地实现了无需调整测试和被测设备即可在同一基准下测量两个平行轴系轴线角度和平行度。该方法只需一台测试设备，排除了传统多台测试设备联合测量时，基准传导与变换中的测量和变换误差，提高了测试精度和测试效率。首先，设计了基于自准直仪的测试系统，采用一台自准直仪测试两个轴系轴线空间位置，从而得到旋转轴同轴误差；然后，对测试结果不确定度进行了研究，分析了测试准确性及其影响因素；最后，采用该测试方法和测试系统，对某双液晶光栅跟瞄PAT机构的两轴平行度进行了测量，系统的实际测试表明两轴平行度测试误差小于10%，该方法可以有效地测量两个同轴旋转轴系的平行度，并且具有较高的测量精度和可信度。
PAT 平行度 数据拟合 不确定度 旋转轴系 PAT coaxiality data fitting uncertainty rotating shafting 红外与激光工程
2023, 52(5): 20220794
红外与激光工程
2022, 51(7): 20210771
1 中国科学院上海光学精密机械研究所微纳光电子功能材料实验室，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
3 苏州科技大学材料科学与工程学院，苏州市微纳光电材料与传感器重点实验室，江苏 苏州 215009
运动平行度是运动台的核心参数之一，对运动台性能有直接影响。提出一种基于光斑图像的测量方法用于精确测量运动平行度。在理论推导和分析的基础上，搭建了一套精度优于50 nm的运动平行度测量系统。在此测量系统上对运动台进行运动平行度测量，运动平行度误差为11.66 μm。在根据上述结果对运动台进行优化后，最佳运动平行度误差可以达到6.22 μm。为了验证所提方法的可行性，使用位移传感器再次测量运动平行度。位移传感器测量结果与光斑图像法测量结果的均方根误差优于248 nm，即两种测量结果基本一致。
测量 表面测量 运动平行度 光斑图像法 图像处理 光学系统 光学学报
2022, 42(19): 1912005
中国人民解放军63895部队, 河南 孟州 454750
为了评估光电平台系统激光照射器对目标的照射精度, 理论分析和数值计算了由大气湍流效应引起的激光照射误差; 同时结合光电平台系统和激光光斑测量设备, 对光电平台系统自身可见光瞄准分系统和激光照射分系统的光轴不平行度引起的照射误差进行了实验实测, 三次实验测得的照射误差依次为0.352 5 mrad、0.521 9 mrad和0.511 3 mrad。结果表明: 随着照射距离和湍流强度的增加, 系统的照射误差迅速增大; 平台自身光轴不平行度引起的照射误差在毫弧度量级, 远大于大气湍流效应引起的照射误差。该结果为光电平台系统激光照射精度的误差量化分析提供技术支撑。
光电平台系统 激光制导 照射精度 大气湍流 光轴不平行度 photoelectric platform system laser guidance irradiation accuracy atmospheric turbulence parallelism of optical axis
1 山东理工大学 机械工程学院, 淄博 255000
2 河南科技大学 车辆与交通工程学院, 洛阳 471003
3 中国计量大学 计量测试工程学院, 杭州310018
4 燕山大学 电气工程学院, 秦皇岛066004
为了实现平行度误差的精确测量, 提出了基于位置敏感探测器(PSD)激光准直法的平行度误差测量方法, 并设计了实验测量系统。该系统利用倒置望远镜结构二次透镜变换的方法, 对准直激光束的发散角和光斑大小进行平衡, 通过光学五棱镜转折光路, 由PSD将测量位移经信号调理电路和数据采集及处理系统, 实时得到测点相对于基准的位置, 再以最小包容区域法快速评定出被测要素和基准要素两者之间的平行度误差。结果表明, 系统相对不确定度为0.077%, 具有较高的测量精度。该研究为平行度误差的精密测量技术提供了有效测量方法, 具有一定的现实指导意义。
激光技术 平行度误差 激光准直 位置敏感探测器 最小区域 laser technique parallelism error laser collimation position sensitive device minimum zone
1 中国电子科技集团公司第十三研究所, 河北 石家庄 050051
2 河北博威集成电路有限公司, 河北 石家庄 050299
SC切石英晶体谐振器是恒温晶振的核心器件, 但生产中发现高频SC切石英晶体谐振器的等效电感存在与理论值偏差、一致性差的问题。该文提出了石英晶体谐振器等效电感的计算模型, 并系统仿真了生产中可能影响等效电感一致性的因素。仿真结果表明, 电极厚度、微调量和微调斑偏移对等效电感的一致性影响不大, 而晶片的平行度是影响等效电感一致性的关键, 该结论有助于提高SC切石英晶体谐振器的指标和一致性。
SC切谐振器 晶片平行度 电极 等效电感 能陷理论 SC cut crystal resonator crystal parallelism electrode equivalent inductance energy trapping theory
为了避免资源卫星激光测距仪地面真空收发光轴一致性测试过程中损伤雪崩光电二极管(APD), 采用一种新的适用于真空环境下测试方法, 通过平行光管和激光光束分析仪建立测试系统, 穿舱密封光缆连接器引入罐外的1064nm连续光源, 在接收机焦面位置设计光纤匀光器, 产生发散的均匀分布的照明光束, 引出接收机视轴, 多级衰减引出发射机光轴, 对资源卫星激光测距仪真空下不同工况性能进行了实验验证。结果表明, 此方法消除了真空环境下APD损伤风险, 测量精度优于6.47μrad, 满足激光测距仪的测试精度要求。 该研究具有结构紧凑、测试链路少、测试精度高的优点, 为高能激光测距仪真空测试提供了新思路, 具有广泛的应用前景。
激光技术 测距仪 真空 平行度 光纤匀光器 laser technique altimeter vacuum parallelism fiber-optic homogenizer
天津大学 精密测试技术及仪器国家重点实验室, 天津 300072
为了提高几何光波导的成像质量, 提出了一种基于离轴自准直光路的光波导阵列平行度测试方法。根据阵列平面特征分析了以空间二维角度表征光波导中半透半反膜阵列平行度的误差评定模型, 将几何光波导成像原理与自准直光路相结合, 推算出了阵列平行度的数学关系式。然后, 构建了光波导阵列平行度测量系统, 系统中具有光源控制器可以控制输出光强, 有效解决了因光波导中不同半透半反膜的光能利用率不同而影响测量的难题。利用Steger算法对自准直回像进行图像处理。最后, 完成了标定和阵列平行度测试以及验证实验。实验结果表明, 平行度测量系统的测量不确定度为1.14″, 最大重复性误差为0.32″。该方法可以快速准确地测量几何光波导中的阵列平行度, 对光波导阵列面的姿态修正以及成像质量的提高具有指导意义。
几何光波导 自准直法 半透半反膜阵列 平行度测量 geometric waveguide autocollimation semi-transparent and semi-reflective film array parallelism measurement
白峻杰 1,2,3,*马浩统 1,2,3任戈 1,2,3亓波 1,2,3[ ... ]刘欣城 1,2,3
1 中国科学院光电技术研究所, 四川 成都 610209
2 中国科学院 光束控制重点实验室, 四川 成都 610209
3 中国科学院大学, 北京 101408
针对当前偏振成像方法的实时性不好、能量利用率低以及分辨率不高等问题, 提出了一种非共轴四通道偏振成像方法。该方法通过4个通道采集不同偏振方向的图像来融合计算偏振度图像。数值仿真分析了影响系统偏振成像结果的通道间距、通道平行度和偏振片检偏角度误差, 得出了满足偏振成像精度达到1%的系统参数容限。在实验研究方面, 研制出了非共轴四通道的偏振成像系统, 并对室外距离约为50 m的车辆进行了实验。实验证明了该系统可以有效地对目标进行偏振成像。
偏振成像 通道间距 平行度 检偏角度 polarization imaging channel spacing parallelism polarization detection angle
北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院, 北京 100191
利用像元分辨率公式和高斯光束传输理论, 设计了一种基于线阵InGaAs光电探测器的宽谱光源平均波长测试系统光路结构。在Zemax光学软件中建立了宽谱光源平均波长测试系统的光路模型, 并优化了该测试系统的光路结构参数。根据软件仿真建立的光路模型, 分析了位置偏差对准直光束平行度及系统光能利用率的影响, 得到了相应的变化曲线, 为宽谱光源平均波长测试系统的结构设计和装配提供了指导。
线阵InGaAs光电探测器 平均波长 平行度 光能利用率 光学设计 linear array InGaAs photodetector average wavelength collimation energy efficiency optical design
