1 国防科技大学 智能科学学院，湖南 长沙 410073
2 国防科技大学 前沿交叉学科学院，湖南 长沙 410073
3 湖南交通工程学院 高科技研究院，湖南 衡阳 421001
计算机辅助装调技术的出现大大降低了光学系统装调的难度，但是目前提出的大部分装配误差计算方法都基于波像差系数，在应用过程中还需要额外的波前传感器。基于星点图在不同视场中的椭圆度分布，提出了一种不依赖于波前传感器的装配误差计算方法，该方法只需要CCD或CMOS等图像传感器即可实现光学系统的装配误差计算。基于矢量像差理论推导了该方法的理论基础，采用椭圆度参数量化了装配误差对星点图的影响规律，揭示了椭圆度分布与装配误差之间的非线性函数关系，在此基础上，以多视场下的星点图椭圆度分布为优化目标，将光学系统的装配误差求解问题转化成多目标优化问题，可通过智能优化算法进行求解。以Hilbert 两反式光学系统为例，基于三个视场的椭圆度分布计算次镜的四个侧向装配误差，仿真结果表明该方法的计算精度可达微米级，满足实际装调需求，验证了该方法的正确性，对促进计算机辅助装调技术的工程化应用具有重要意义。
计算机辅助装调 装配误差计算 星点图 椭圆度 computer aided alignment misalignments calculation stellar image ellipticity 红外与激光工程
2022, 51(5): 20210391
1 安徽大学物理与材料科学学院, 安徽 合肥 230601
2 合肥师范学院物理与材料工程学院, 安徽 合肥 230601
3 马钢 (集团) 控股有限公司, 安徽 马鞍山 243003
设计了一种在实验室环境下模拟工业现场高速线材椭圆度监测系统, 利用三相机测量的方式, 实现了线材椭圆度的非接触式测量。首先选取双侧远心镜头、准直光源、高速面阵 CCD 工业相机对线材实时图像进行采集, 并对相机进行标定与畸变矫正; 随后对三路相机采集到的实时图像依次预处理, 提出了一种自适应 Ψ 值运动模糊图像恢复方法; 最后通过霍夫变换检测到的两条直线上点分别计算出三路相机测得的线材直径, 并利用直径计算出线材椭圆度。研究结果表明, 在实验室条件下该系统的测量精度达到了实际工业生产中所需的精度, 有望在高线生产线上投入使用。
双侧远心镜头 霍夫变换 椭圆度 运动模糊 面阵 CCD bilateral telecentric lens Hough transform ellipticity motion blur processing area array CCD 大气与环境光学学报
2020, 15(4): 314
国防科技大学 光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
在核磁共振陀螺系统中, 需要用圆偏振光来泵浦碱金属(例如铷)原子, 使其产生极化。然而实际应用中的泵浦光不是理想的圆偏振光, 为了研究泵浦光椭圆度与铷原子极化率的变化关系, 推算了泵浦光经过四分之一波片后的表达式, 并由此得出泵浦光照射铷原子气室前的椭圆度, 建立了数值仿真模型, 研究了椭圆度对铷原子极化率的影响。同时通过实验得到了铷原子极化率与椭圆度的关系曲线。仿真和实验结果表明, 泵浦光椭圆度越大, 铷原子极化率越大, 随着椭圆度的进一步增大, 铷原子极化率增速变慢逐渐饱和; 此外, 相同的椭圆度下, 铷原子极化率随着泵浦光功率的增大而增大。
椭圆度 铷原子极化率 核磁共振陀螺 泵浦光 ellipticity Rb polarization NMRG pump beam 红外与激光工程
2018, 47(9): 0917001
国防科学技术大学 光电科学与工程学院, 长沙 410073
为了分析激光陀螺中纵向磁场导致的非互易效应, 采用轻微非共面环形谐振腔的Jones矩阵, 通过数值计算分析了顺逆时针本征模的椭圆度和方位角随磁场的变化关系, 以及存在微小非共面角的情况下, 频率分裂随磁场强度和腔失谐的变化。结果表明, 在纵向磁场作用下, 增益会影响顺逆时针本征模的椭圆度和方位角; 增益越大磁敏感性越大, 且腔失谐对磁敏感性也有一定的影响。这些发现对减小激光陀螺的磁敏感性有一定参考意义。
激光技术 磁灵敏度 椭圆度 方位角 laser technique magnetic sensitivity ellipticity azimuth
中国洛阳电子装备试验中心, 河南 洛阳 471003
本文建立了环形激光器输出光椭圆度的数学模型, 计算分析了输出片的应力作用对顺时针和逆时针方向输出光椭圆度的非对称影响。搭建了环形激光器双光路稳频系统, 测量了顺时针和逆时针方向的输出光椭圆度。从理论和实验上证明了在输出片应力作用的影响下, 通过测量顺时针和逆时针方向的输出光椭圆度进行调腔的方法不能实现环形激光器的非共面控制。
环形激光器 非共面控制 稳频 应力作用 椭圆度 ring laser gyro control of non-planar frequency stabilization stress effect ellipticity
1 中国洛阳电子装备试验中心, 河南 洛阳 471003
2 国防科技大学 光电科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
针对通过测量输出光椭圆度对环形激光器进行调腔的要求, 研究并建立了环形激光器双光路椭圆度测量系统。计算分析了无源环形腔对S线偏光和P线偏光的频率响应特性, 得出S线偏光谐振峰频率特性更适于无源环形腔的稳频。采用S线偏光作为外部输入光来提高稳频精度, 搭建了环形激光器双光路稳频与测量系统。环形激光器稳频系统在10 s内就能完成稳频, 稳频效率高, 稳频后光强波动幅度为1.8％。提出的椭圆度测量方法使椭圆度变化幅度约为0.65％, 减小了光强波动对测量精度的影响。实验显示, 构建的测量系统可满足椭圆度测量的要求。
环形激光器 环形谐振腔 稳频 椭圆度测量 模式分析 ring laser ring resonator frequency stabilization ellipticity measurement mode analysis
1 军械工程学院 光学与电子工程系, 石家庄 050003
2 总装重庆军事代表局驻重庆北培区军事代表室, 重庆 400700
为降低光电装备猫眼效应，减小光学窗口被激光主动侦察系统探测到的概率，对分划板失调情况下猫眼系统的反射特性进行了研究。基于几何光学与2维平面波角谱衍射理论，推导并仿真了平面波通过分划板失调猫眼系统在出射面上的衍射光场分布特性，实验验证了猫眼目标的反射特性。研究结果表明：分划板失调会导致猫眼系统出射面的回波光斑发生椭圆形变，而斜入射探测激光会使这一现象更加明显。利用这一特性对猫眼系统进行改进，会大大增加激光主动侦察系统区分形变猫眼目标和漫反射背景干扰的难度。
猫眼效应 激光主动侦察 分划板失调 椭圆度 cat-eye effect active laser reconnaissance reticle misalign ellipticity
燕山大学 机械工程学院，河北 秦皇岛 066004
提出以模压式缩径矫圆的方式代替机械扩径以减小管件椭圆度，提高其承压强度。模压式缩径矫圆采用闭合后模腔为一整圆的上、下模具对椭圆管坯进行矫圆，为减小矫圆后管坯的回弹，须使整个管坯内外壁均进入压缩塑性变形，即有足够的压缩率。本文采用小曲率曲梁平面压弯的分析方法对模压式缩径矫圆工艺进行了理论分析，推导出缩径矫圆弹复方程，该方程表示了管坯截面壁厚中心线上任意一点弹复后的曲率半径与管坯初始几何参数、材料性能、缩径率间的关系。工程中管线钢管的椭圆度技术要求一般为0.5%~1%，采用本文方法缩径矫圆后的管坯椭圆度<0.12%，完全满足技术要求。理论分析与实验结果的椭圆度相对偏差<0.09%，几何尺寸相对偏差<0.19%,表明模压式缩径矫圆在工程实际中具有应用价值。
缩径矫圆 平面压弯 回弹 椭圆度 compression and setting round compress-bending springback ellipticity
国防科技大学光电科学与工程学院光电工程系，湖南长沙410073
建立了计算轻微非共面腔输出光椭圆度的数学模型，分析了R. H. Moore专利中的理论计算错误，计算分析了输出片的应力作用对输出光椭圆度的影响，发现：输出镜片的应力作用对环形激光器顺时针方向和逆时针方向输出光椭圆度的非对称有影响。通过实验验证了理论计算的正确性。得出R. H. Moore, S. W. Hammons等人在专利中提出的调腔方法存在错误，它不能有效地消除环形激光器中由腔体轻微异面所引起的磁效应。
环形谐振腔 环形激光器 应力作用 椭圆度 ring resonator ring laser stress effect ellipticity
中国科学技术大学 国家同步辐射实验室, 合肥 230029
针对美国布鲁克海文国家实验室(BNL)型的光阴极微波电子枪, 模拟了不同分布状态的驱动激光脉冲斜入射光阴极对束流质量的影响, 给出了改变注入相位和补偿线圈磁场强度对发射度的优化结果。结果表明：光斑椭圆化将会导致发射度的大幅增长, 优化效果不理想；波前不同步导致的发射度增长对于纵向高斯分布的脉冲可以得到理想的优化。对于斜入射引起的光斑椭圆化和波前不同步问题给出了光学校正方法及部分测量结果。此外, 模拟结果显示,对于横向均匀分布的激光脉冲, 适当椭圆度的光斑比圆形光斑更有利于提高电子束质量。
光阴极 微波电子枪 驱动激光 斜入射 椭圆度 波前不同步 光学校正 photocathode RF Gun drive laser oblique incidence elliptical spot time slew optical calibration
