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衍射光学元件表面反射对高功率激光系统的影响

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中国激光 2009年第6期36卷 1371-1377页

作者：李珂刘强李永平中国科学技术大学物理系安徽合肥230026 中国科学院量子信息重点实验室安徽合肥230026

对高功率激光系统中使用的衍射光学元件(DOE)在束匀滑时产生的表面反射光场进行了模拟计算。计算表明,随着传输距离的增大,反射光由于干涉叠加会产生一定数量的光强极值点,有可能会对前端元件造成损伤。因此,在高功率激光系统应用中,有... 详细信息

对高功率激光系统中使用的衍射光学元件(DOE)在束匀滑时产生的表面反射光场进行了模拟计算。计算表明,随着传输距离的增大,反射光由于干涉叠加会产生一定数量的光强极值点,有可能会对前端元件造成损伤。因此,在高功率激光系统应用中,有必要对元件进行一定角度的倾斜放置,从而使反射光偏离前端元件。通过模拟计算分析了衍射元件放置时,倾斜角度对各项束匀滑指标的影响,发现匀滑性急剧变差,并在实验上观察到了相应的定性结果。设计了相位补偿方法,以保证倾斜放置下衍射光学元件的束匀滑能力,并给出了相位补偿的数值模拟结果。

关键词：光学器件衍射光学元件束匀滑表面反射相位补偿

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傅里叶望远镜外场实验性能改进和结果分析

光学学报 2012年第2期32卷 22-28页

作者：董磊刘欣悦林旭东卫沛锋于树海中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

为了实现对傅里叶望远镜成像系统更接近实际的仿真,改进了外场实验系统结构。采用反射式目标,利用准直扩束镜替代空间滤波器和准直透镜,使用大靶面电荷耦合器件作为监视器。在无大气和包含200m水平大气两种情况下,分别对2.5mm的4种不同... 详细信息

为了实现对傅里叶望远镜成像系统更接近实际的仿真,改进了外场实验系统结构。采用反射式目标,利用准直扩束镜替代空间滤波器和准直透镜,使用大靶面电荷耦合器件作为监视器。在无大气和包含200m水平大气两种情况下,分别对2.5mm的4种不同空间频谱分布目标进行实验。实验选用9×9,17×17,33×33和65×65傅里叶分量分别进行重构。最高成像角分辨率为3.5″。结果表明含大气与无大气重构结果的Strehl比值相近,从而证明傅里叶望远镜成像系统能够克服下行链路低阶大气扰动的影响。

关键词：成像系统傅里叶望远镜外场实验主动成像大气扰动图像重构

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龙基光栅在大口径非球面定量测量中的应用

光学学报 2009年第9期29卷 2441-2446页

作者：雷柏平伍凡周晨波中国科学院光电技术研究所四川成都610209 中国科学院研究生院北京100039 烟台大学光电学院山东烟台264005

为了实现对大口径非球面在细磨和初抛光的加工过程中出现的较大误差的测量,提出了将龙基(Ronchi)光栅、图像采集以及数字图像处理技术相结合的一种较大误差的定量测试方法。介绍了该方法的基本原理、建立了数学模型、编制了相应的数字... 详细信息

为了实现对大口径非球面在细磨和初抛光的加工过程中出现的较大误差的测量,提出了将龙基(Ronchi)光栅、图像采集以及数字图像处理技术相结合的一种较大误差的定量测试方法。介绍了该方法的基本原理、建立了数学模型、编制了相应的数字处理软件。利用该方法对一直径为140 mm,F数为2的凹形抛物面镜进行了测试实验。通过该测试方法以及数据处理软件,得到了准确的非球面面形分布图,检测结果与经典的干涉仪检测结果想比较,二者是相一致的。将为大口径非球面精磨和初抛光阶段提供一种有效、可靠的定量检测方法。

关键词：衍射与光栅龙基(Ronchi)光栅定量检测图像处理非球面

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星间激光通信中复合轴系统的带宽设计研究

光学学报 2006年第1期26卷 101-106页

作者：刘锡民刘立人孙建锋奚庆新中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学实验室上海201800

星间激光通信中,由粗跟踪系统和精跟踪系统组成的复合轴系统完成了系统的大范围、高精度跟踪任务。对复合轴系统进行了基于Z变换的数字模拟以研究其带宽设计。根据计算的卫星轨迹和粗跟踪系统机械误差,得到了粗跟踪系统的带宽设计结果;... 详细信息

星间激光通信中,由粗跟踪系统和精跟踪系统组成的复合轴系统完成了系统的大范围、高精度跟踪任务。对复合轴系统进行了基于Z变换的数字模拟以研究其带宽设计。根据计算的卫星轨迹和粗跟踪系统机械误差,得到了粗跟踪系统的带宽设计结果;给出了粗跟踪系统和精跟踪系统的配合工作关系;得到了精跟踪系统的带宽设计结果;最后研究了在中高频扰动下,复合轴系统的带宽设计。以上结果为星间激光通信中的复合轴系统控制系统设计提供了重要依据。

关键词：信息光学带宽设计复合轴系统星间激光通信

End-Hall与APS离子源辅助沉积制备的薄膜特性

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中国激光 2011年第11期38卷 208-213页

作者：艾万君熊胜明中国科学院光电技术研究所四川成都610209 中国科学院研究生院北京100049

利用离子束辅助沉积(IAD)技术制备了单层HfO2薄膜,离子源分别为End-Hall与APS离子源。采用Lambda900分光光度计、可变角光谱椭圆偏振仪(V-VASE)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、ZYGO干涉仪和激光量热计测试了薄膜的透射光谱... 详细信息

利用离子束辅助沉积(IAD)技术制备了单层HfO2薄膜,离子源分别为End-Hall与APS离子源。采用Lambda900分光光度计、可变角光谱椭圆偏振仪(V-VASE)、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、ZYGO干涉仪和激光量热计测试了薄膜的透射光谱、光学常数、晶体结构、表面形貌和吸收(1064nm)。实验结果表明,薄膜特性与辅助离子源及起始膜料有着密切的关系。End-Hall离子源辅助沉积制备的薄膜出现轻微的折射率不均匀性。两种离子源辅助沉积制备的薄膜折射率均较高,吸收损耗小,薄膜均为单斜晶相。不同离子源辅助沉积条件下,利用金属Hf为起始膜料制备的薄膜表面平整度较好,其均方根粗糙度和总积分散射均相对较小。与End-Hall离子源相比,APS离子源辅助沉积制备的薄膜吸收相对较小。

关键词：薄膜 HfO2薄膜离子束辅助沉积离子源薄膜特性

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空间光学元件超精密气囊抛光的去除特性研究

光学学报 2009年第3期29卷 811-817页

作者：李洪玉张伟于国彧哈尔滨工业大学空间光学工程研究中心黑龙江哈尔滨150001 英国国家超精密光学表面实验室

为得到空间光学元件超光滑表面,对超精密气囊抛光方法的去除特性进行了理论和实验研究。以Preston方程为基础,应用运动学原理建立了气囊抛光"进动"运动的材料去除模型,针对抛光气囊工具的物理特性,按照Hertz接触理论对去除模型进行了修... 详细信息

为得到空间光学元件超光滑表面,对超精密气囊抛光方法的去除特性进行了理论和实验研究。以Preston方程为基础,应用运动学原理建立了气囊抛光"进动"运动的材料去除模型,针对抛光气囊工具的物理特性,按照Hertz接触理论对去除模型进行了修正;利用计算机仿真的方法,分析了几个主要工艺参数对"进动"抛光运动去除特性的影响规律,并在超精密光学数控抛光机上进行了正交实验;仿真和实验结果吻合较好,总结得到4点气囊抛光方法中重要的结论,给出了"进动"角与压缩量的取值范围,以此得到了面型精度RMS值为0.024λ(λ=0.6328μm)的超光滑表面,为开展光学元件气囊抛光工艺研究提供依据。

关键词：空间光学气囊抛光去除特性 Preston方程 Hertz接触理论

中心遮拦干涉图的圆泽尼克拟合对计算赛德尔像差的影响分析

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光学学报 2006年第1期26卷 54-60页

作者：侯溪伍凡杨力吴时彬陈强中国科学院光电技术研究所

从波像差的幂级数和圆泽尼克多项式展开理论入手,介绍了圆泽尼克多项式和赛德尔多项式之间的联系,理论上分析了圆泽尼克多项式在环域的相关性,着重讨论了以中心遮拦干涉图的圆泽尼克多项式拟合系数计算赛德尔像差系数的影响。对理论分... 详细信息

从波像差的幂级数和圆泽尼克多项式展开理论入手,介绍了圆泽尼克多项式和赛德尔多项式之间的联系,理论上分析了圆泽尼克多项式在环域的相关性,着重讨论了以中心遮拦干涉图的圆泽尼克多项式拟合系数计算赛德尔像差系数的影响。对理论分析进行了实验验证,其结果与理论分析具有良好的一致性,并提出了一种简单直观的误差容限设定方法。研究表明,随着遮拦比的增加,赛德尔系数误差增加,其变化规律和被测元件的像差类型和大小有关。当遮拦比达到某一特定的阈值时,误差曲线将产生较大的变化,为了获得较准确的赛德尔系数,圆泽尼克拟合时应选择适当的阶数;当遮拦比继续增加时,为了计算出准确的赛德尔系数,拟合时应选择环泽尼克多项式。此外,遮拦比对赛德尔系数中畸变、像散的影响较弱,对彗差、场曲、球差的影响较强。

关键词：测量泽尼克多项式波面拟合中心遮拦干涉图赛德尔像差

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光电经纬仪主镜面形变化的有限元分析

光学学报 2008年第4期28卷 756-763页

作者：谭凡教乔彦峰李耀彬高慧斌刘旨春中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130022

为了从整体上了解装配支撑系统后主镜面形变化情况,采用有限元分析方法对某光电经纬仪主镜系统结构进行了分析。在不同倾角下分析镜面及其支撑系统的自重变形,得出镜面及其支撑系统在各个俯仰高度上的变形位移。分析结果表明,在各个倾... 详细信息

为了从整体上了解装配支撑系统后主镜面形变化情况,采用有限元分析方法对某光电经纬仪主镜系统结构进行了分析。在不同倾角下分析镜面及其支撑系统的自重变形,得出镜面及其支撑系统在各个俯仰高度上的变形位移。分析结果表明,在各个倾角状态下,主镜在Z方向上位移较大,最大达1.4μm,造成镜面反射面平移,对反射面焦距有影响;X方向为旋转轴方向,变形较小,为0.01″;Y方向为镜面倾斜方向,变形在0.5″左右,造成镜面弯曲。

关键词：光学设计光电经纬仪主镜面形有限元分析

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环形子孔径拼接干涉检测非球面的建模与实验

光学学报 2009年第11期29卷 3082-3087页

作者：王月珠田义李洪玉鞠有伦哈尔滨工业大学光电子技术研究所可调谐激光技术国家级重点实验室黑龙江哈尔滨150001 哈尔滨工业大学空间光学工程研究中心黑龙江哈尔滨150001

为实现球面波干涉检测非球面镜片,得到非球面镜片的完整面形信息,提出了基于标记的Givens变换,实现环形子孔径的精确定位和消旋转的处理。利用求解目标函数最小值的方法精确求解拟合波面以对子孔径数据进行处理,建立了全局优化拼接数学... 详细信息

为实现球面波干涉检测非球面镜片,得到非球面镜片的完整面形信息,提出了基于标记的Givens变换,实现环形子孔径的精确定位和消旋转的处理。利用求解目标函数最小值的方法精确求解拟合波面以对子孔径数据进行处理,建立了全局优化拼接数学模型。对外径150 mm,内径100 mm的抛物面镜片进行三孔径拼接检测实验,均方根值为0.053λ。对比补偿器法得到的全口径干涉检测结果均方根值ΔWrms=0.052λ,相对误差为1.92%。实验结果表明,该方法稳定可靠,降低了传统的环形子孔径拼接干涉检测方法中对导轨的高精度要求。

关键词：光学测量非球面镜子孔径目标函数拼接技术