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航空平台气动光学效应对激光通信光束影响研究

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激光与光电子学进展 2024年

作者：曹陈铭刘智张肃林鹏蒋青芳王合龙长春理工大学空间光电技术国家地方联合工程研究中心中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所长春理工大学光电工程学院长春理工大学电子信息工程学院

航空器在高速运动过程中会对周围流场造成影响，机载激光通信系统发出的通信光束穿过流场后会产生抖动、偏移等气动光学效应。针对航空平台气动光学效应影响航空平台激光通信系统性能的问题，本文研究了航空器在不同条件下，气动光学效... 详细信息

航空器在高速运动过程中会对周围流场造成影响，机载激光通信系统发出的通信光束穿过流场后会产生抖动、偏移等气动光学效应。针对航空平台气动光学效应影响航空平台激光通信系统性能的问题，本文研究了航空器在不同条件下，气动光学效应对激光通信系统通信光传输性能的影响。采用大涡模拟方法分别模拟了在不同飞行速度、高度下激光通信系统周围的气动流场，计算得到流场的密度变化分布，并转化建立折射率场，采用龙格-库塔方法求解光束传播方程进行光线追迹，计算并分析了通信光束经过气动流场后的全视场光程差分布和斯特列尔比。仿真计算结果表明：随着飞行速度的增大，流场密度的变化更为激烈，光程差逐渐增大，斯特列尔比降低；在速度相同的情况下，随着飞行高度的增加，密度波动减小，光程差降低，斯特列尔比也有所提升。本文成果对机载激光通信过程中的气动光学效应补偿获得更好的通信质量具有一定指导意义。

关键词：机载激光通信气动光学数值仿真光程差斯特列尔比

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超相干长度的激光相干探测性能研究

中国激光 2024年

作者：潘含蕊卢智勇孙建锋周煜贺红雨许玲玲李超洋任伟杰姜玉鑫张龙坤贾弘辉袁浩铭上海卫星互联网研究院有限公司 3. 上海市卫星互联网重点实验室中国科学院上海光学精密机械研究所航天激光工程部中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光传输与探测技术重点实验室

为实现大宽带频率范围的探测，本文提出一种基于本振可调谐的相干激光雷达方案，通过激光频率的调谐，降低了探测器和采集硬件的采样压力，并对回波信号通过相位测量和相位估计迭代进行相位补偿，最终可实现远距离弱信号目标的探测。本... 详细信息

为实现大宽带频率范围的探测，本文提出一种基于本振可调谐的相干激光雷达方案，通过激光频率的调谐，降低了探测器和采集硬件的采样压力，并对回波信号通过相位测量和相位估计迭代进行相位补偿，最终可实现远距离弱信号目标的探测。本文系统分析了相干激光探测系统的各环节（激光器、调制器、传输路径等）对系统相干性的统一影响，采用斯特列尔比来表征相干探测系统的相干性劣化程度，以及相干探测系统的相干时间（相干长度）情况。通过仿真结果验证，相干探测系统的相干性及探测精度受到激光器、相位调制、距离延迟等的相位影响。通过实验验证，在积分时间为相干时间0.7 ms时、回波信号功率为11 fW弱信号的情况下，相干探测系统的探测概率为52%，信噪比为10.1 dB，速度精度为11.4 cm/s；经相位补偿后，探测概率为74%，信噪比为19.8 dB，速度精度为0.16cm/s；在更长积分时间下，实现了更好的探测性能。综合表明相干激光雷达在超相干长度下，经过相位补偿后，系统仍具有高灵敏度、高探测精度的特性，为后续进一步开展超相干长度的远距离弱信号目标的探测提供实验可行依据，具有重要的研究意义。

关键词：相干探测系统相干时间斯特列尔比频率漂移相位补偿

强脉冲光联合右旋糖酐70甘油滴眼液治疗中重度干眼病效果

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转化医学杂志 2024年第2期13卷 239-243页

作者：刘施宇钟森全重庆两江新区人民医院眼科重庆401120

目的探讨强脉冲光联合右旋糖酐70甘油滴眼液治疗中重度干眼病的效果。方法选取2021年4月—2023年3月收治的干眼病124例,均接受右旋糖酐70甘油滴眼液治疗,并于就诊当天和治疗第1、3、7周各行1次强脉冲光治疗。比较患者不同时间泪膜稳... 详细信息

目的探讨强脉冲光联合右旋糖酐70甘油滴眼液治疗中重度干眼病的效果。方法选取2021年4月—2023年3月收治的干眼病124例,均接受右旋糖酐70甘油滴眼液治疗,并于就诊当天和治疗第1、3、7周各行1次强脉冲光治疗。比较患者不同时间泪膜稳定性、眼表情况、睑板腺功能、视觉质量、临床疗效及不良反应发生情况。结果与就诊当天比较,治疗第1、3、7周患者泪膜破裂时间(BUT)、泪液分泌试验、斯特列尔比均升高,眼表疾病指数(OSDI)评分、角膜荧光素染色评分、睑板腺分泌功能评分(MGYSS)及客观散射指数均下降;且治疗第3、7周患者BUT高于第1周,治疗第7周患者OSDI低于第1周和第3周,治疗第3和7周患者MGYSS低于治疗第1周(P比较,治疗第1、3、7周(110/124,88.71%;113/124,91.13%;115/124,92.74%)患者总有效率均升高(P比较差异无统计学意义(P>0.05)。结论强脉冲光联合右旋糖酐70甘油滴眼液治疗中重度干眼病效果良好,能改善患者泪膜稳定性、眼表情况、睑板腺情况和视觉质量。

关键词：强脉冲光右旋糖酐70甘油滴眼液干眼病泪膜破裂时间泪液分泌试验眼表疾病指数睑板腺分泌功能评分斯特列尔比

正常人眼角膜点扩散函数的斯特列尔比（SR）的分析

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正常人眼角膜点扩散函数的斯特列尔比（SR）的分析

作者：陈妍鹏山西医科大学

学位级别：硕士

目的：探讨正常人眼角膜前表面和全角膜在不同瞳孔直径下斯特列尔比(StrehlRatio,SR)的正常值及其与均方根值(RootMeansSquares,RMS)调制传递函数(ModulationTransferFunction,MTF)的关系。方法：回顾性病例分析本次研究选取了2010年1... 详细信息

目的：探讨正常人眼角膜前表面和全角膜在不同瞳孔直径下斯特列尔比(StrehlRatio,SR)的正常值及其与均方根值(RootMeansSquares,RMS)调制传递函数(ModulationTransferFunction,MTF)的关系。方法：回顾性病例分析本次研究选取了2010年12月到2011年3月在北京军区总医院眼科准分子治疗中心拟行LASIK手术的200例(400只眼)近视患者。采用Sirius(意大利.CSO公司.软件版本：phoenix1.2)角膜地形图仪及三维眼前节分析诊断系统进行数据采集，要求所有患者的角膜地形图检查结果中角膜前表面/全角膜的散光度数均在1.00D以内，分别提取角膜前表面/全角膜总像差和总高阶像差的SR值及其对应的RMS和MTF值，其中SR值分别选择100′SR和200′SR的结果作为研究对象，采用单因素方差分析比较角膜前表面/全角膜总像差SR值和总高阶像差SR值在不同瞳孔直径(3.0mm,5.0mm,6.0mm,7.0mm)下的变化，采用Pearson相关分析研究角膜前表面/全角膜的总像差SR值和总高阶像差SR值分别与对应的RMS值的相关性，以及角膜前表面/全角膜的总像差SR值与对应的MTF值的之间的相关性。结果：在角膜前表面组：在不同的瞳孔直径下(3.0mm,5.0mm,6.0mm,7.0mm)，总像差100′SR值为(0.46±0.13)～(0.14±0.03)(F=1400.294，P=0.000);总高阶像差100′SR值为(0.69±0.15)～(0.17±0.04)(F=2475.324，P=0.000);总像差200′SR值为(0.45±0.13)～(0.16±0.04)(F=1004.5，P=0.000);总高阶像差200′SR值为(0.70±0.15)～(0.20±0.05)(F=2103.583，P=0.000);在全角膜组：在不同的瞳孔直径下(3.0mm,5.0mm,6.0mm,7.0mm)，总像差100′SR值为(0.49±0.12)～(0.15±0.04)(F=1689.295，P=0.000)，总高阶像差100′SR值为(0.62±0.17)～(0.16±0.04)(F=1604.966，P=0.000)，总像差200′SR值为(0.47±0.12)～(0.18±0.04)(F=1160.711，P=0.000)，总高阶像差200′SR值为(0.62±0.18)～(0.19±0.05)(F=1300.205，P=0.000);在角膜前表面和全角膜的各组中，SR值均随瞳孔直径的增大而逐渐变小。SR值与其对应的RMS值之间的相关性随着瞳孔直径的增大而逐渐减小。其中，在角膜前表面组中;在3.0mm瞳孔直径下总像差200′SR与对应的RMS值之间的相关性最高(r=-0.862,P<0.05)，在7.0mm瞳孔直径下总像差100′SR与对应的RMS值之间的相关性最低(r=-0.474,P<0.05);在全角膜组中，在3.0mm瞳孔直径下总像差200′SR与对应的RMS值之间的相关性最高(r=-0.681,P<0.05)，在7.0mm瞳孔直径下总像差200′SR与对应的RMS值之间的相关性最低，(r=-0.457,P<0.05)。当瞳孔直径小时，总像差SR值与MTF值的高频区相关性较高，而当瞳孔直径大时，总像差SR值与MTF值的低频区相关性较高。在角膜前表面组：当瞳孔直径为3.0mm时，总像差100′/200′SR与对应的MTF值的高频区(55Hz﹑60Hz)存在相关性(P<0.05)，当瞳孔直径为5.0mm时，总像差100′SR与对应的MTF值的高频区(55Hz﹑60Hz)存在相关性(P<0.05)，总像差200′SR值与对应的MTF值的12个空间频率点(5﹑10﹑15﹑20﹑25﹑30﹑35﹑40﹑45﹑50﹑55﹑60Hz)相关性均较高(P<0.05)，当瞳孔直径为7.0mm时，总像差100′/200′SR与对应的MTF值的低频区(5﹑10﹑15Hz)的相关性较高(P<0.05);在全角膜组：当瞳孔直径为3.0mm时，总像差100′/200′SR与对应的MTF值的高频区(50Hz﹑55Hz﹑60Hz)存在相关性(P<0.05)，当瞳孔直径为5.0mm时，总像差100′/200′SR值与对应的MTF值的12个空间频率点(5﹑10﹑15﹑20﹑25﹑30﹑35﹑40﹑45﹑50﹑55﹑60Hz)均存在相关性(P<0.05)，其中与MTF值低频区(5﹑10﹑15Hz)的相关性较高，当瞳孔直径为7.0mm时，总像差100′/200′SR与对应的MTF值的低频区(5﹑10﹑15Hz)的相关性较高(P<0.05)。结论：正常人眼角膜前表面/全角膜总像差SR值和总高阶像差SR值与瞳孔直径呈负相关，并且SR值与对应的RMS值及MTF值之间均存在一定的相关性。

关键词：点扩散函数斯特列尔比瞳孔直径均方根值调制传递函数

折衍射混合型多焦点人工晶状体偏心对客观视觉质量的影响

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折衍射混合型多焦点人工晶状体偏心对客观视觉质量的影响

作者：陈琦右江民族医学院

学位级别：硕士

目的:本研究比较了折衍射混合型多焦点人工晶状SN6AD1和非球面单焦点人工晶状体SN60WF在白内障手术囊袋内植入后的偏心情况,探讨折衍射混合型多焦点人工晶状体SN6AD1不同偏心量对客观视觉质量的影响。方法:前瞻性非随机病例对照研究。6... 详细信息

目的:本研究比较了折衍射混合型多焦点人工晶状SN6AD1和非球面单焦点人工晶状体SN60WF在白内障手术囊袋内植入后的偏心情况,探讨折衍射混合型多焦点人工晶状体SN6AD1不同偏心量对客观视觉质量的影响。方法:前瞻性非随机病例对照研究。65例白内障患者分别植入多焦点人工晶体(multifocal intraocular lens,MIOL)SN6AD1(Acry Sof IQ Re STOR+3.0D IOL)或非球面单焦点人工晶状体(single-focal intraocular lens,SIOL)SN60WF(Acry Sof IQ Monofocal IOL)。术后3个月利用i Trace视觉功能分析仪测量人工晶状体偏心量,并采集3mm人工瞳孔直径下的眼内像差;用OQASⅡ双通道客观视觉质量分析仪采集调制传递函数截止频率(modulation transfer function cut off,MTF cut off)、斯特列尔比(strehl ratio,SR);及裸眼远视力(uncorrected distance visual acuity,UDVA)、矫正远视力(corrected distance visual acuity,CDVA)。根据偏心量将不同IOL分成三个亚组:低偏心组(偏心≤0.3mm)、中偏心组(0.30.5mm),比较不同组客观视觉质量。结果:术后两组IOL偏心量无差异(P>0.05),MTF cut off、SR值多焦组低于单焦组(所有P值均比较无统计学差异(所有P值均>0.05)。单焦组三个偏心亚组间客观视觉质量参数比较无差异。按照不同偏心亚组分组比较时发现,在中、高偏心亚组的CDVA、MTF cut off及SR值单焦组均高于多焦组(所有P值均<0.05)。偏心与多焦组术后MTF cut off、SR值呈负相关(r=-0.592,P<0.001;r=-0.555,P=0.001)。偏心与单焦组各个参数不存在显著相关性。结论:在囊袋内植入的情况下,折衍射混合型多焦点人工晶状SN6AD1(MIOL)和非球面单焦点人工晶状体SN60WF(SIOL)这两款IOL都具有良好的稳定性;SN60WF对偏心的耐受性更高,在低偏心量(≤0.3mm)时SN6AD1与SN60WF相似都有很好的客观视觉质量。

关键词：人工晶状体偏心像差调制传递函数截止频率斯特列尔比

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振动对光学合成孔径的成像影响

光学学报 2022年第22期42卷 32-40页

作者：赵佳晨张越金科西安电子科技大学空间科学与技术学院陕西西安710126 超限探测陕西省重点实验室陕西西安710071

光学合成孔径是实现高角分辨率成像的一种可行的方法。由于存在多个孔径,振动所产生的孔径面共相误差会影响成像质量。基于现有光学合成孔径成像原理,通过对平移误差和倾斜误差进行耦合建模,设计了一套光学合成孔径结构下的振动对点扩... 详细信息

光学合成孔径是实现高角分辨率成像的一种可行的方法。由于存在多个孔径,振动所产生的孔径面共相误差会影响成像质量。基于现有光学合成孔径成像原理,通过对平移误差和倾斜误差进行耦合建模,设计了一套光学合成孔径结构下的振动对点扩展函数(PSF)的影响模型。提出时间累积斯特列尔比(TISR),相较于传统评价指标,TISR用于分析在时间累积效应下耦合共相误差对PSF的影响。分析结果表明:在振动的持续作用下,PSF成像性能会大幅衰退,时间累积效应下的TISR曲线呈现出明显的周期性波动,最终随着时间的推移而逐渐收敛。

关键词：成像系统光学合成孔径点扩展函数振动斯特列尔比

高能激光器自由旋涡气动窗口激光波前畸变的初步研究

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中国激光 2003年第4期30卷 289-294页

作者：刘天华姜宗福许晓军刘泽金赵伊君国防科学技术大学理学院定向能技术研究所湖南长沙410073

分析了用哈特曼夏克波前传感器研究高能激光器自由旋涡气动窗口对输出激光波前畸变的原理 ,并利用37单元哈特曼波前传感器实验研究自由旋涡气动窗口对输出激光波前的影响。结果表明 ,自由旋涡气动窗口对输出激光波前的影响主要是光束... 详细信息

分析了用哈特曼夏克波前传感器研究高能激光器自由旋涡气动窗口对输出激光波前畸变的原理 ,并利用37单元哈特曼波前传感器实验研究自由旋涡气动窗口对输出激光波前的影响。结果表明 ,自由旋涡气动窗口对输出激光波前的影响主要是光束偏转和离焦 ,而其他低阶及高阶像差都比较小。由于透射激光束的偏转是稳定的 ,很容易由倾斜镜进行校正 ,因此稳定工作状态下的自由旋涡气动窗口能够满足实验需求。

关键词：高能激光器哈特曼-夏克波前传感器自由旋涡气动窗口波前畸变波前重构斯特列尔比

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不同波前振幅分布对于斯特列尔比的影响

光电工程 2005年第9期32卷 31-34页

作者：陆元彪杨甬英陈阳杰卓永模张小民陈波秦兴武浙江大学现代光学仪器国家重点实验室浙江杭州310027 中物院激光聚变研究中心四川绵阳621900

斯特列尔比SR(StrehlRatio)是衡量一个光学系统光能强度分布优劣的重要评价指标。本文根据激光核聚变中利用修正SR模型,数学推导研究得出了波前位相及振幅信息,获取最大的SR比的两者匹配条件:即斯特列尔比与波前振幅分布和波前位相的指... 详细信息

斯特列尔比SR(StrehlRatio)是衡量一个光学系统光能强度分布优劣的重要评价指标。本文根据激光核聚变中利用修正SR模型,数学推导研究得出了波前位相及振幅信息,获取最大的SR比的两者匹配条件:即斯特列尔比与波前振幅分布和波前位相的指数函数分布的一致性成正比关系。并对该结论进行了计算机仿真验证。实验根据一有象差波面位相与一组不同的振幅分布函数进行匹配计算:当给定波前位相分布(PV斯特列尔比从0.92-0.99之间变化。实验结果表明当波前振幅分布与波前位相的指数函数分布一致性越好,系统斯特列尔比越大,并且斯特列尔比主要由波前位相分布决定。该结论说明:虽然激光核聚变中振幅是高阶超高斯型分布的平顶光束,只有当波前位相的均方根趋于零相当于一平面波时则其指数分布与振幅分布达到了好的一致性,才能得到高的SR比。

关键词：光学检测波前测量激光核聚变斯特列尔比振幅分布

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红外空空导弹气动光学传输效应分析方法

西北工业大学学报 2015年第4期33卷 621-626页

作者：万士正常晓飞闫杰西北工业大学航天学院陕西西安710072

精确制导武器在大气中高速飞行时,受到复杂绕流流场影响,接收的目标图像产生畸变退化,形成气动光学效应,降低成像探测系统的精度。以半球头罩红外空空导弹为研究对象,通过计算流体力学方法得到典型飞行状态下头罩外流场参数分布。针对... 详细信息

精确制导武器在大气中高速飞行时,受到复杂绕流流场影响,接收的目标图像产生畸变退化,形成气动光学效应,降低成像探测系统的精度。以半球头罩红外空空导弹为研究对象,通过计算流体力学方法得到典型飞行状态下头罩外流场参数分布。针对传统流场网格正规化处理精度损失问题,提出运用广义回归神经网络和Barron算子方法获取空间任意点折射率及其梯度值。考虑平面光线追迹局限性,使用变步长龙格库塔法实现三维空间光线追迹,从光路偏折和波前传输性能分析不同飞行状态下气动光学光路传输效应对红外探测系统的影响。结果表明:该方法能很好地复现目标红外辐射在进入探测器前的近场传播过程。

关键词：气动光学空空导弹流场光线追迹斯特列尔比