基于Risley棱镜的阵列光束偏转技术研究

发布时间：2021-11-25 15:40

　　Risley棱镜系统根据折射定律通过两棱镜的绕轴独立旋转来实现出射光束的指向调整,有着结构紧凑、准确性高、速度快、偏转角度大、动态性能好等优点,在目标瞄准、搜索以及跟踪等方面有着广泛的应用。阵列Risley棱镜系统可以实现高光束质量、控制灵活、结构扩展的光束输出,为大角度光束或成像视轴指向调整提供了一种颇具潜力的新方法。本论文主要对基于Risley棱镜的阵列光束指向系统进行深入系统的分析与研究,探索能有效提升系统性能的方法,为该类系统的工程化奠定理论与实验基础。论文通过采用非近轴光线追迹的方法,基于不同类型单孔径Risley棱镜的光束偏转角度范围与折射率、棱镜顶角之间的对应关系,得出棱镜21-12结构可实现光束从0?到大偏转角度的全区域指向覆盖。以一级近轴近似矢量合成方法为基础,推导出了光束指向控制精度的非线性解析式及界定限判据。通过建立7孔径的阵列Risley棱镜光束指向系统的数学物理模型,根据惠更斯-菲涅尔原理解算了在有无偏转误差的情况下光束通过阵列Risley棱镜系统在真空中的传输解析式,以及根据广义的惠更斯-菲涅尔原理解算了在有无偏转误差的情况下光束通过阵列Risley棱镜系统... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院光电技术研究所)四川省

【文章页数】：94 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的相关背景及意义
    1.2 国内外研究现状
    1.3 论文主要研究思路和结构安排
第2章 基于Risley棱镜的阵列偏转光束理论模型建立
    2.1 不同结构Risley棱镜偏转角的计算
    2.2 光束指向控制精度分析
    2.3 理论模型建立
    2.4 阵列偏转光束传输特性方程计算
        2.4.1 理论研究基础
        2.4.2 真空中的传输特性解析式计算
        2.4.3 湍流中的传输特性解析式计算
    2.5 桶中功率评价阵列偏转光束质量
    2.6 本章小结
第3章 阵列偏转光束在真空中的传输特性分析
    3.1 阵列入射光束参数设置
    3.2 在真空中传输偏转角对阵列偏转光束的影响
        3.2.1 近场光斑分布
        3.2.2 远场光强分布
        3.2.3 压缩因子
    3.3 在真空中传输偏转角、传输距离对阵列偏转光束的影响
        3.3.1 远场光斑分布
        3.3.2 光束质量评价分析
    3.4 在真空中传输占空比、传输距离对阵列偏转光束的影响
    3.5 在真空中传输出射口径、传输距离对阵列偏转光束的影响
    3.6 本章小结
第4章 阵列偏转光束在湍流中的传输特性分析
    4.1 湍流相位屏的数值模拟方法
    4.2 在湍流中传输偏转角、传输距离、湍流强度对阵列偏转光束的影响
        4.2.1 远场光斑分布
        4.2.2 光束质量评价分析
    4.3 近地面、高空传输应用中最优口径及传输距离选择
        4.3.1 系统模型分析
        4.3.2 最优口径选择
        4.3.3 最优传输距离选择
    4.4 本章小结
第5章 阵列偏转光束在有偏转误差情况下的传输特性分析
    5.1 偏转误差对阵列光束波前的作用
    5.2 有偏转误差的阵列偏转光束在真空中的传输特性分析
        5.2.1 传输特性方程计算
        5.2.2 远场光斑分布
        5.2.3 光束质量评价分析
    5.3 有偏转误差的阵列偏转光束在湍流中的传输特性分析
        5.3.1 传输特性方程计算
        5.3.2 远场光斑分布
        5.3.3 光束质量评价分析
    5.4 本章小结
第6章 基于Risley棱镜的阵列光束指向系统的实验研究
    6.1 实验原理及实验条件
    6.2 无偏转角情况下阵列光束远场光斑位置标定
    6.3 不同偏转角下阵列光束远场光斑位置测量
    6.4 本章小结
第7章 总结和展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于正解过程的Risley棱镜光束指向控制精度分析[J]. 张鲁薇,王卫兵,王锐,王挺峰,郭劲.  中国光学. 2017(04)
[2]旋转双棱镜光束指向解析解[J]. 周远,鲁亚飞,黑沫,熊飞湍,李凯,范大鹏.  光学精密工程. 2013(06)
[3]旋转双棱镜光束指向控制技术综述[J]. 范大鹏,周远,鲁亚飞,黑墨,熊飞湍,李凯.  中国光学. 2013(02)
[4]动载体光电平台视轴稳定精度的检测[J]. 孙辉,郎小龙,李志强,孙丽娜.  光学精密工程. 2011(09)
[5]基于液晶材料的光束偏转技术研究进展[J]. 邹永超,司磊,陶汝茂,周朴,马浩统.  激光技术. 2011(03)
[6]惯导平台下舰载光电搜索跟踪系统的控制[J]. 李焱,曹立华,王弟男.  光学精密工程. 2011(05)
[7]液晶光束偏转技术[J]. 张健,方运,吴丽莹,徐林.  中国激光. 2010(02)
[8]高能激光系统的新技术与新结构[J]. 周朴,许晓军,刘泽金,陈子伦,陈金宝,赵伊君.  激光与光电子学进展. 2008(01)
[9]声光技术的发展动态及其在军事上的应用[J]. 陈文友.  压电与声光. 1994(02)
[10]捕获跟踪与瞄准系统的基本技术问题[J]. 马佳光.  光学工程. 1989(03)

博士论文
[1]中继镜系统激光传输与变换的理论研究[D]. 储修祥.国防科学技术大学 2009

硕士论文
[1]基于液晶相控阵的光束定向跟瞄技术研究[D]. 师宇斌.国防科学技术大学 2013



本文编号：3518439