自适应光学技术及其军事应用

自适应光学系统能够实时测量并补偿光波受动态干扰所造成的波前畸变,使光学成像系统得到接近衍射极限的目标像。在分析大气湍流对空间目标成像的影响及其统计参数的基础上,介绍了自适应光学的组成、工作原理、工作流程及其特点,阐述了自适应光学在激光、航天和通信等军事领域的广泛应用。     

低阶像差校正的压电驱动变形镜测试与仿真优化

光纤激光器输出光束带有波前畸变,制约了光学系统的性能和工作效率。搭建实验系统分析了超连续谱光纤激光器系统输出光束的像差特性,不同波长的滤波片测试像差均以离焦为主。根据这一特点制备了3单元单层横向压电驱动变形镜样镜,并进行特性测试。变形镜影响函数有限元仿真和实测吻合度可达77%以上,一阶谐振频率12. 1 k Hz。以实际像差为对象进行闭环仿真,校正精度达到0. 77。另外,从校正精度及行程两个方面对变形镜进行了有限元优化仿真。结果 9单元变形镜(有效口径7. 5 mm)校正精度达到0. 9左右。镜片与压电片厚度比存在最优值约0. 3,行程可提升60%以上。     

光学系统的副像及其消除方法的探讨

视准式光学系统瞄准具的成像有主像和副像两种情形,主像是对目标瞄准的必要标志,副像则对目标的瞄准产生不良影响,为消除或减弱光学系统所成的副像对瞄准精度的影响,主要分析了光学系统中中心反射镜的反射和有无平行差时产生副像的原因.提出了消除或减弱副像的多项措施,并针对中心反射镜提出了两种截然相反地改进方法.可有效地消除或减弱副像所引起的不良干扰对飞行人员视觉的影响,有效地提高了观察效果和瞄准精度.     

基于子结构及模态柔度曲率差的某框架结构损伤识别

基于子结构思想,通过对框架结构中子结构的边界施加虚拟的数值支座,限制子结构边界的位移,把子结构从整体结构中隔离出来.运用提出的模态柔度曲率差方法对予结构进行了损伤识别.结果表明:该方法仅需低阶模态参数即可进行损伤识别,不论对单一位置损伤,还是多种共存的损伤,均具有损伤定位的能力,并能定性反映损伤程度.与已有的柔度差、柔...     

光栅型波前曲率传感器原理与相位恢复研究

对一种新型的基于扭曲衍射光栅的波前曲率传感器原理进行了数值模拟,应用基于Gesrchberg-Saxton(GS)算法的误差减少法对这种波前传感器进行了相位恢复数值模拟。当畸变波前幅度变大时,恢复残差变大;当迭代精度变大时,恢复残差也会变大。     

弯管结构模态柔度曲率差法损伤识别

对弯管结构进行损伤识别,采用模态柔度比结构的频率或位移模态更灵敏,且模态柔度仅需结构的低阶频率和振型就可准确地计算。采用有限元方法,以一弯管为仿真算例,以结构模型的单元刚度的下降来模拟损伤。结果表明:弯管结构的模态柔度具有方向性,弯管所在平面x、y方向柔度求解的模态柔度曲率差不能对弯管进行频率损伤识别,垂直弯管所在平面z方向柔度不仅可以对弯管进行单处、多处的损伤定位,而且可以对同一位置的损伤程度进行定量分析。     

零彗差自由点条件下的失调光学系统波像差特性分析

基于矢量像差理论,对反射式光学系统的一类特殊失调状态——满足零彗差自由点条件展开研究,分析了该特殊失调下三阶彗差和三阶像散的全视场波像差特性,建立了三阶像散双节点位置的解析计算公式,研究发现该类失调不会引入三阶彗差,并且会导致三阶像散的一个节点位于中心视场附近,揭示了当前传统装调方法中仅采用轴上彗差为零作为系统完善装调的弊端,并基于像差特性分析提出了一种仅根据轴上视场引入定量失调误差前后的像差变化来评估系统完善装调的方法。利用CODE V(Version 10.2)对两反式光学系统进行了仿真分析,结果表明文中建立的模型和方法可定量分析三阶像散双节点的位置及该类失调对系统波像差的影响规律,并验证了所提出系统完善装调方法的有效性。     

红外焦平面阵列非均匀校正技术研究

红外焦平面阵列探测器广泛应用于红外成像制导系统。但焦平面阵列的非均匀性校正技术与探测器的性能息息相关 ,因此必须进行非均匀性校正。在众多非均匀校正方法中 ,两点法和时间高通自适应方法是两种最典型的方法。文中对这两种方法分别进行了分析 ,并对一般的时间高通自适应非均匀校正法提出了改进 ,以达到更好的校正效果     

国防科技大学学报2012年总目次

第一期光学工程皮秒脉冲泵浦的高功率超连续谱光源……………………………………………………陈胜平,谌鸿伟,王建华,等(1)一种非稳腔调腔干涉条纹的建模与仿真………………………………………………………………刘文广,邱伟成(4)非均匀光强对曲率型自适应光学系统的影响……………………………………………黄盛炀,习锋杰,宁禹,等(9)R-C系统中由表面散射引起的视场内杂散光分布…………………………………………孙可,江厚满,程湘爱(1 3)MgSO4弛豫吸收对水下强声波脉冲传播的影响分析……………………………………张军,曾新吾,王一博,等(1 9)两路相互注入锁定Nd:YAG激光器……………………………………     

光学系统失调对像差的影响

本文从改进光路的矢量追迹公式入手,给出一个包含光学系统偏心量在内的矢量追迹公式,从而编制出一种精确计算光学系统三维偏差对全像差影响的通用程序。利用这个程序可以得出涉及光学系统偏差对像差影响的各类问题的解答。     

基于相位估计的湍流降质图像盲复原

地基望远镜观测的空间目标图像受大气湍流的影响,其分辨率受到很大的限制。为了提高湍流降质图像的复原效果,提出一种改进的盲解卷积方法。首先,考虑观测图像受到高斯噪声和泊松噪声的干扰,推导出基于混合噪声模型的盲解卷积代价函数;然后,根据傅里叶光学原理,利用波前相位表示点扩展函数,将点扩展函数从像素值估计转换为参数估计;最后,通过参数化表示方式,将代价函数寻优从约束最优化问题转换为无约束最优化问题。模拟实验结果验证了本文模型与数值算法的有效性。     

战场大地形空间格网点的高斯曲率算法研究及可视化

论述了在细节层次模型简化技术中,空间格网点的高斯曲率的计算方法,以及在.NET平台下如何用C#语言对算法进行编程.然后依照此算法得出格网点曲率值的大小,删除曲率小的中心点并对删除中心点后留下的空洞进行三角化,从而实现细节层次模型的简化.为体现算法的效果,应用高斯曲率算法将全细节的三维地形模型实现了细节层次模型的可视化,并提出用曲率的几何性质来对算法进行了误差分析,将其结果与其他算法进行了比较.通过实例和误差分析,其结果表明此算法速度快且效果好.     

几何内蕴量对拉伸模具工作面力学性能的影响

曲率、度规不变量、凸凹性等几何内蕴量的不均匀分布直接影响模具的力学性能。本文研究了曲率与变形能、曲率与摩擦耗损功、度规不变量与热辐射、凸凹分布与辐射热通量等几何内蕴量与力学量之间的关系。结果表明:复杂曲面表面高斯曲率的不连续分布将导致表面的变形能、摩擦耗损功出现相应的不连续分布;型面上沿拉伸方向截面线的法曲率越小,摩擦耗损功越大;型面上的热通量会随着拐点数量的增加而增加。这些结果为模具表面优化设计提供了新的理论依据。     

Impact of atmospheric turbulence on coherent beam combining for laser weapon systems

The performance of a laser weapon system based on coherent beam combining (CBC) depends on its propagation properties in the atmosphere. In this study, an analytical model based on partial coherent beam combining (PCBC) for assumed coherence coefficients between beams in a CBC lattice was developed. The Kolmogorov model of atmospheric turbulence and the Hufnagel-Valley model of Cn2 dependence on atmospheric parameters were implemented. Novel simplified metrics were proposed to assess the CBC performance. Several beam profiles (super-Gaussian, truncated Gaussian, etc.) and ge-ometries were analyzed in terms of maximal intensity in the far field. An approximate formula for PCBC efficiency dependent on the Fried radius was proposed. The results of CBC modeling were compared to those of the Gaussian beam propagation model in a turbulent atmosphere. The dependence of CBC performance on the Cn2 parameter, range, and elevation angle was analyzed. It could be concluded that the application of CBC for medium and long range propagation is impractical without an effective adaptive optics system.     

The normal approximation to the multinomial with an increasing number of classes

For a fixed number of classes and the number of trials increasing, the approach of the multinomial cumulative distribution function to a normal cumulative distribution function is familiar. In this paper we allow the number of classes to increase as the number of trials increases, and show that under certain circumstances the probabilities assigned to arbitrary regions by the multinomial distribution are all close to the probabilities assigned by the distribution of “rounded off” normal random variables. As the number of trials increases, the amount rounded off approaches zero. The result can be used to study the asymptotic distribution of functions of multinomial random variables.     

基于相位恢复技术的二维相位解包络算法

介绍一种新型的二维相位解包络算法。该算法的原理是将被解包络的相位作为输入光场,通过光学衍射计算得到其远场衍射光场的光强分布,然后使用相位恢复算法进行优化计算,得到一组用于表达连续波面的最佳Zernike多项式参数。此算法的特点在于,结合已成熟的相位恢复算法,波面解包络的唯一性和准确性可得到充分的保证;同时利用光场衍射计算,可方便地通过对衍射光强的滤波实现对相位噪声的抑制。实验验证了该算法的有效性。     

超高斯随机振动环境的疲劳强化机理

针对可靠性强化试验的全轴随机振动环境的超高斯幅值分布特性开展其疲劳强化机理研究。首先通过理论分析表明RS机振动激励下试件应力仍保持超高斯分布,然后证明了同等量级下的超高斯分布比高斯分布随机应力具有更高的疲劳强化效能,从而揭示RS机全轴随机振动环境超高斯幅值分布特性的疲劳强化机理。     

关于流形及其子流形的两类曲率关系

将Riemann子流形理论推广到Finsler子流形中,并且根据子流形诱导的联络和本身联络不同的特点,利用Chern联络计算了流形及其子流形的Landsberg曲率和S曲率关系,为子流形的进一步研究提供了便利。     

Lower confidence limits for the impact probability within a circle in the normal case

Lower confidence limits are derived for the impact probability within a circle of fixed radius. The bivariate normal distribution with zero means, unequal variances, and zero correlation is the probability model for impacts. A new representation of the impact probability function is offered. This presentation is valid also for the dependent case, where the eigenvalues of the covariance matrix replace the variances. When the ratio of variances is known the lower confidence limits are uniformly most accurate (UMA). A few alternative approaches are compared by simulation when the ratio of variances is unknown.