闫万红 1,2韩振伟 1,2,*张宏吉 1王海峰 1[ ... ]陈波 1
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 130000
2 中国科学院大学,北京 100049
空间科学仪器广泛使用基于四象限光电探测器的太阳导行镜指向跟踪系统来实现对日精确指向控制。为满足对日指向高精度高稳定性需求,提出面向空间应用的四象限光电探测器筛选方法,研制针对四象限光电探测器的筛选系统。通过对比筛选试验前后四象限探测器的暗电流、响应度及象限响应度均匀性等参数变化,依据判别准则分析探测器的空间环境适应性,剔除可能存在的早期失效或性能差异变化较大的探测器。试验结果表明:研制的筛选系统具有高准确度,系统前端等效输入电流噪声为 0.58 fArms,通过筛选试验后依据评估标准最终优选的四象限光电探测器各通道暗电流绝对值最大值为 6.08 pA,各通道的响应度变化最大值为 0.716%,各象限响应度非一致性筛选前后变化最大值为 1.24%。最终将该四象限探测器应用至太阳导行镜指向跟踪系统上,满足航天环境条件的使用要求。该筛选装置及筛选方法可实现对面向空间应用的四象限光电探测器的筛选,且对其他光电器件筛选具有借鉴意义。
筛选 四象限探测器 航天 光电器件 导行镜 screening, four-quadrant detector, aerospace, opto 
红外技术
2023, 45(5): 541
作者单位
摘要
1 长春理工大学光电工程学院,吉林 长春 130022
2 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
引力波探测激光干涉仪对四象限探测器性能提出了较高的技术要求。为了提升四象限探测器光斑位置检测精度,搭建四象限探测器相干探测仿真系统,构建位置检测数学模型,分析位置检测精度与系统信噪比、光斑半径和光斑质心位置三个关键参数以及相干混频增益的关系。基于蒙特卡罗仿真方法并采用LabView软件搭建四象限探测器光斑位置检测计算机仿真系统,深入分析系统中高斯光斑产生、光斑质心位置解算以及误差评判三部分主要过程,分析各个关键参数对位置检测精度的影响。仿真结果表明,提升系统信噪比、减小光斑半径以及选取靠近光敏面中心的光斑质心位置可以提高位置检测精度。将仿真结果与理论计算结果进行对比,验证了数学模型的有效性,提升了蒙特卡罗仿真置信度。
探测器 激光干涉仪 引力波探测 四象限探测器 蒙特卡罗仿真方法 位置检测精度 系统信噪比 detectors laser interferometer gravitational wave detection four-quadrant detector Monte Carlo simulation method position detection accuracy system signal-to-noise ratio 
中国激光
2023, 50(13): 1306004
作者单位
摘要
中国电子科技集团公司第二十七研究所, 河南 郑州 450047
介绍了四象限探测器用于激光制导的工作原理,根据激光制导的技术要求和四象限探测器的工作特性,分析了基于四象限探测器进行空间定位的导引头中光学接收系统的原理及特点。依据系统指标,采用序列性光线追迹和非序列性光线追迹相结合的方法,设计了一种±4°线性接收视场内光斑均匀性大于75%,±1.5°接收视场内光斑均匀性大于90%的接收光学镜头,同时镜头在±4°线性接收视场内光斑直径偏差小于±0.05mm。镜头设计结果既满足设计要求又结构紧凑,对此类镜头的光学设计方法进行了探索总结
激光制导 四象限探测器 光学设计 序列性光线追迹 非序列性光线追迹 laser seeker four-quadrant detector optical design the sequential ray trace the non-sequential ray trace 
光学技术
2023, 49(1): 11
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激光与物质相互作用国家重点实验室,吉林 长春 130033
2 中国科学院大学,北京 100049
为了实现极紫外光刻光源驱动激光光斑位置的高精度、宽范围、快响应检测,设计了一种高重复频率窄脉冲信号多通道同步采集处理电路,并提出了基于高斯光斑模型的二级扩展误差补偿算法,可以为极紫外光刻光源驱动激光指向控制提供高精度反馈调节量。首先,介绍了光斑位置检测系统的结构组成与四象限探测器的基本检测原理;然后在考虑探测器半径、光斑半径以及沟道宽度等因素影响的前提下对误差补偿函数进行改进,并对改进的二阶扩展误差补偿算法进行了仿真分析;接着介绍了用于高重复频率窄脉宽信号的多通道同步高速采集电路;最后搭建了实验平台,对改进的算法进行验证。实验结果显示,二阶扩展误差补偿算法的均方根误差为0.0042,最大绝对误差为0.0092 mm,绝对误差的平均值为0.0034 mm;与二阶误差补偿算法相比,二阶扩展误差补偿算法的均方根误差、最大绝对误差和绝对误差的平均值分别降低了83.06%、85.28%和83.50%。表明二阶扩展误差补偿算法与二阶误差补偿算法相比,具有明显的优越性及实用性,在扩展了光斑位置检测范围的同时,光斑位置的检测精度也得到了明显的提升,解决了传统算法无法兼顾计算速度与检测精度的问题。
测量 光斑位置检测 极紫外光刻光源 高重复频率窄脉冲 CO2激光 四象限探测器 measurements spot position detection extreme ultraviolet lithography light source high repetition rate narrow pulse CO2 laser four quadrant detector 
中国激光
2023, 50(2): 0204002
作者单位
摘要
天津大学 精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津300072
为了提升长导轨五自由度测量中直线度测量精度,对五自由度测量装置中直线度测量单元的测量光路、误差模型和标定方法等进行研究。长距离测量时基准光束角度漂移会造成严重的直线度误差,光路中采用了望远物镜结构测量角度漂移,相比于单透镜,这种可以在有限空间内增加焦距,使得组合焦距大于机械尺寸,从而提高测量精度,并通过补偿提高测量稳定性;分析了角度串扰引入的误差,并结合装置中的角度测量值建立了补偿模型;采用四象限探测器作为直线度测量传感器,为解决传感器测量非线性随量程变大而加剧以及测量灵敏度随长导轨移动非线性变化的问题,提出了一种多项式拟合与三次样条插值拟合相结合的分区间标定方法。试验结果表明:在5 m的测量距离以及±400 μm的量程内,与激光干涉仪测量结果对比,误差标准差小于0.3 μm,3 h内漂移小于±0.5 μm。满足长导轨直线度测量对大量程、高精度、高稳定性的要求。
光束漂移 角度串扰 四象限探测器 长距离 多项式拟合 三次样条插值拟合 beam drift angle crosstalk quadrant detector long distance polynomial fitting cubic spline interpolation fitting 
光学 精密工程
2022, 30(20): 2467
顾姗姗 1郭玉 1句源 1朴明旭 1[ ... ]张曦元 2,**
作者单位
摘要
1 长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春 130022
2 吉林省春曦光电科技有限公司, 吉林 长春 130022
在激光制导中,四象限探测器镜头的光学质量决定了目标定位的精度。鉴于此,设计一种非接触式检测四象限探测器镜头光学质量的系统,该系统能够对四象限探测器镜头的光学质量进行在线批量检测。首先将激光光源整形扩束准直为平顶光束,然后通过四象限探测器镜头在磨砂玻璃上显像,最后通过非接触式长工作距离的显微物镜成像在探测器上以探测光斑的形状、位置及均匀度。设计结果表明,此系统能够有效单独对四象限探测器镜头的光学质量进行批量检测,从而提高四象限探测器镜头的品控,有助于提升四象限激光制导探测系统的整体质量。
光学设计 四象限探测器镜头 检测系统 显微成像 optical design four-quadrant detector lens detection system microimaging 
光学学报
2022, 42(2): 0222001
作者单位
摘要
西安邮电大学通信与信息工程学院,陕西 西安 710121
为了提高用于激光半主动导引系统的四象限探测器对激光光斑中心定位的精度,分析了四象限探测器的定位原理,并对不同光斑模型下常用的定位算法进行了仿真分析。在对传统定位算法进行分析的基础上,针对高斯光斑模型下定位算法的不足,结合标准正态分布的特点,对高斯光斑模型下的定位算法进行了合理的改进。通过仿真分析和设计的实验验证,结果表明,改进后的高斯算法的均方根误差比传统的高斯算法减小了60.4%,在一定程度上提高了对激光光斑中心位置定位的精度和线性范围。
四象限探测器 定位算法 高斯分布 光斑中心 激光半主动导引 four-quadrant detector location algorithm Gaussian distribution spot center laser semi-active guidance 
应用激光
2021, 41(3): 561
作者单位
摘要
火箭军工程大学,西安 710000
激光探测器精确测量目标的方位角是导引头导向目标的必要条件,当前缺乏对该精度的理论研究,因此针对激光导引头的测角精度进行了研究。首先建立了制导激光的大气传输模型,并验证了导引头激光探测器接收到的制导信号光斑为均匀光斑; 而后基于激光探测器检测目标方位角的基本原理,推导了目标方位角检测精度与光斑半径、光斑中心位置和信噪比的关系;最后通过仿真分析了不同因素对目标方位角检测精度的影响。结果表明: 减小光斑半径、缩短光斑质心到光敏面中心的距离、增大探测器光学系统焦距、提高信噪比,均可以提高导引头对目标的测角精度。
激光制导 四象限探测器 检测精度 光斑 laser guidance four-quadrant detector detection accuracy light spot 
电光与控制
2021, 28(10): 21
作者单位
摘要
火箭军工程大学,陕西 西安 710025
四象限探测器对目标的测角精度直接影响激光制导**的制导精度,因此研究四象限探测器测角精度十分重要。采用计算和仿真分析的方法,基于导引头入瞳处脉冲峰值功率密度服从均匀分布,噪声干扰电流服从高斯分布,建立了激光导引头光束偏转角误差模型;但由于噪声干扰使光束偏转角误差具有随机概率性,所以将光束偏转角误差的均值和标准差作为四象限探测器测角精度的衡量标准,分别建立了光束偏转角误差的均值和标准差与导引头光学系统参数、光斑半径、漫反射激光入射角、噪声干扰电流以及导引头入瞳处脉冲峰值功率密度之间的关系,并以导引头光束偏转角误差标准差为例,结合应用背景进行了仿真分析。
激光导引头 四象限探测器 测角精度 噪声干扰电流 laser seeker four quadrant detector angle measurement accuracy noise interference current 
红外与激光工程
2020, 49(7): 20190453
作者单位
摘要
河海大学 理学院,江苏 南京 210098
光纤定位技术是多目标光纤光谱望远镜中的关键技术,光纤定位精度是影响望远镜观测效率的重要因素,随着光谱巡天项目的开展,光纤定位单元的小型化、高密度化、集成化和高精度定位要求成为普遍趋势,这对光纤定位系统提出了更高技术要求和挑战。光纤定位技术也期望实现高精度的实时监测和反馈系统,形成有效的闭环控制。基于此提出了一种中心开孔型四象限探测器光纤定位技术,并利用二维高斯模型对中心开孔型四象限探测器定位算法进行了设计,该算法对单元光斑束腰单次标定,可实现高精度的多次实时光斑位置确定和光纤位置调整。利用光纤光谱仪望远镜原理搭建了模拟实验对此装置和算法的性能进行了模拟,应用此闭环控制方法,在四象限探测器零点偏置直径为4 mm、光纤截面积达到1 000 μm2情况下,绝对定位误差可以控制在6 μm之内,相对误差可控制在0.15%范围内,可以有效提高望远镜星象和光纤的耦合效率。
光纤定位 四象限探测器 天文观测 fiber positioning four-quadrant detector astronomy observation 
红外与激光工程
2020, 49(6): 20190466

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