發(fā)布時間：2017-12-22 00:14

  本文關(guān)鍵詞：高精度激光合束及光軸指向控制技術(shù)研究　出處：《中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：激光有源干擾技術(shù)作為激光對抗的重要組成部分,一直是各國科技領(lǐng)域的熱點和前沿問題。激光合束和控制系統(tǒng)作為激光有源干擾系統(tǒng)的輸入端,其合束效果對激光干擾有重大影響。本文針對激光合束與控制系統(tǒng),主要對激光合束方案、合束系統(tǒng)的監(jiān)測和校正,合束光的傳播特性以及合束精度分析和檢測進(jìn)行研究。本文采用的是非相干合束中的波長合束,相比于相干合束和其他非相干合束,它能完成多波長的合束,具有合束效率高、結(jié)構(gòu)簡單、元件價格低、抗熱損傷能力高、易于工程實現(xiàn)的優(yōu)點。合束系統(tǒng)通過鍍膜干涉濾光片將三束不同波長的可見光激光分別進(jìn)行透射或反射,從而將其合成一束,再通過CCD和二維快反鏡來完成合束光的精度監(jiān)測與校正的閉環(huán)控制。同時對激光合束精度和激光器的功率指標(biāo)做了一定分析和計算,最后對合束的關(guān)鍵元件鍍膜濾光片進(jìn)行了材料和參數(shù)的選取。合束監(jiān)測與校正系統(tǒng)選取的是漏光透鏡法的直接監(jiān)測方案。通過分束鏡將合束光分為兩部分,反射光進(jìn)入發(fā)射系統(tǒng),透射的漏光進(jìn)入監(jiān)測系統(tǒng)。監(jiān)測系統(tǒng)里的切換轉(zhuǎn)輪能夠?qū)鲜膺M(jìn)行波長選擇,結(jié)合消色差透鏡,完成多光束實時角度監(jiān)測。根據(jù)工程需求,確定反射鏡的尺寸和三點夾持的壓腳法安裝固定方式,并選取柔性軸結(jié)構(gòu)的壓電陶瓷二維偏轉(zhuǎn)臺和CCD圖像傳感器分別作為快速反射鏡驅(qū)動機構(gòu)和角度測量元件。分析了常用的光斑中心亞像素定位算法,最后采用迭代閾值分割的圖像預(yù)處理技術(shù)和二元線性插值的重心法進(jìn)行光斑中心定位并分析了其測量誤差。對傾斜光束進(jìn)行準(zhǔn)確的描述,創(chuàng)立了虛擬光學(xué)系統(tǒng)處理傾斜光束的技術(shù)方法,從而解決了一階近似的小角度傾斜光束通過軸對稱元件傳播問題。應(yīng)用多體運動學(xué)中的基矢量列陣方法來分析非軸對稱元件的位姿變換,并結(jié)合虛擬光學(xué)系統(tǒng)和失調(diào)非軸對稱系統(tǒng)理論,解決了一階近似的小角度傾斜光束通過非軸對稱元件的傳播變換問題。最后應(yīng)用ZEMAX光學(xué)軟件仿真對傾斜光束進(jìn)行仿真,仿真結(jié)果與虛擬光學(xué)系統(tǒng)的理論計算誤差小于2‰。應(yīng)用傾斜光束通過非軸對稱元件的相關(guān)方法和結(jié)果,得出了傾斜基模高斯光束通過傾斜濾光片仍可以視為傾斜基模高斯光束的結(jié)論。根據(jù)這個特性,給出了以(a0,b0,θx,θy)即離軸量和傾斜角為參數(shù)來的傾斜光束合束精度分析模型,并將合束元件分為-45°透射鏡、45°反射鏡、-45°反射鏡三種作用元件。根據(jù)合束作用元件對傾斜光束參數(shù)的變換,分析了合束精度監(jiān)測的合理性并從誤差分析的角度得到了合束精度優(yōu)于9.136″的結(jié)論。分析了透鏡法檢測合束精度的原理誤差,得出可以通過提高透鏡焦距f,減小離焦量δz,來準(zhǔn)確測量合束精度的結(jié)論。設(shè)計了對合束精度的檢測實驗,且實驗數(shù)據(jù)與理論數(shù)據(jù)誤差小于7.55%,說明了合束精度透鏡法監(jiān)測的準(zhǔn)確性。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機械與物理研究所
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN24

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本文編號：1317706