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基于二维振镜的激光追踪系统设计 被引量:2
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作者 许锐 赵忠义 +1 位作者 孙莹 王恩奇 《激光杂志》 北大核心 2025年第1期246-250,共5页
为了实现光斑位置的跟踪探测,设计一种利用二维振镜和四象限探测器实现光学跟踪的系统。硬件设计方面,设计了基于精密运放的信号采集电路,用于采集四象限探测器捕获的信号并实现可靠精准输出。系统的实现方面,根据振镜光学跟踪系统的特... 为了实现光斑位置的跟踪探测,设计一种利用二维振镜和四象限探测器实现光学跟踪的系统。硬件设计方面,设计了基于精密运放的信号采集电路,用于采集四象限探测器捕获的信号并实现可靠精准输出。系统的实现方面,根据振镜光学跟踪系统的特点设计了系统程序结构,通过光斑中心算法与硬件系统结合,并经过调试对程序的结构进行优化并对光斑精度进行误差分析。结果表明:通过激光跟踪系统实验平台测试,采集多组数据,证明该系统可以实现稳定跟踪光斑。 展开更多
关键词 四象限探测器 二维振镜 光斑位置探测 系统设计
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激光/可见光双波段复合光电制导组件共口径光学系统设计
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作者 唐利孬 聂志强 +1 位作者 任丽 牛霞 《光子学报》 北大核心 2025年第6期200-214,共15页
设计了一套激光/可见光双波段复合光电制导组件共口径光学系统。共口径光学结构可以压缩系统尺寸,可见光成像子系统可以获得目标的高清图像,激光接收光学子系统可以对目标反射的激光光斑中心进行高精度定位测量。整个系统入射光通光口径... 设计了一套激光/可见光双波段复合光电制导组件共口径光学系统。共口径光学结构可以压缩系统尺寸,可见光成像子系统可以获得目标的高清图像,激光接收光学子系统可以对目标反射的激光光斑中心进行高精度定位测量。整个系统入射光通光口径26.7 mm,可见光成像系统F数为3,在5 km的作用距离内可识别出4.6 m×2.3 m的车辆类目标,在15 km的作用距离内可识别出10 m×10 m的建筑类目标;激光接收光学子系统全接收视场±5°,线性接收视场±1.3°,截获距离大于8 km。整体光学系统长度为90 mm,宽度为44.5 mm。加入机械结构后体积为93.6 mm×68 mm×50 mm,重量为227克。该系统结构简单紧凑,装调难度低,适用于光电制导组件小型化发展趋势,具有非常高的实用价值。 展开更多
关键词 光学设计 光电制导组件 共口径 可见光成像系统 激光接收光学系统 四象限探测器
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椭圆光斑在四象限探测器定位算法的研究
3
作者 郝林结 马军山 金涛 《光学仪器》 2025年第3期15-22,共8页
为提高四象限探测器对椭圆高斯光斑位置的测量精度,特别是在椭圆光斑与四象限探测器中心坐标存在偏移角时的精度,提出了一种椭圆高斯光斑定位算法。以高斯分布的椭圆光斑作为入射光斑模型,通过无穷积分拟合算法和最小二乘法拟合最佳解... 为提高四象限探测器对椭圆高斯光斑位置的测量精度,特别是在椭圆光斑与四象限探测器中心坐标存在偏移角时的精度,提出了一种椭圆高斯光斑定位算法。以高斯分布的椭圆光斑作为入射光斑模型,通过无穷积分拟合算法和最小二乘法拟合最佳解析表达式。为建立椭圆光斑在四象限探测器位置的所有模型,对偏移角度进行了多项式拟合,简化了椭圆光斑与四象限探测器中心坐标存在偏移角时的定位算法。最后,通过仿真计算,确定偏移角与定位算法的拟合关系式。经过算法补偿后的定位精度能够达到亚微米量级,为椭圆光斑的定位算法提供了理论基础。 展开更多
关键词 四象限探测器 椭圆光斑 偏移角 定位算法 高斯光斑
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四象限探测器的连续激光损伤判别方法
4
作者 赵海阳 曹宏基 +1 位作者 屈世鑫 吴慎将 《西安工业大学学报》 2025年第3期430-440,467,共12页
为了解决光学元件在连续激光辐照下的实时损伤不易判别问题,根据表面热透镜效应提出了一种新的基于四象限探测器的连续激光损伤实时判别方法。根据SPIE国际激光损伤竞赛的相关标准,搭建了波长915 nm,聚焦光斑φ0.8 mm的连续激光损伤测... 为了解决光学元件在连续激光辐照下的实时损伤不易判别问题,根据表面热透镜效应提出了一种新的基于四象限探测器的连续激光损伤实时判别方法。根据SPIE国际激光损伤竞赛的相关标准,搭建了波长915 nm,聚焦光斑φ0.8 mm的连续激光损伤测试系统。通过对四象限探测器产生剧烈变化的时刻进行捕捉,可以有效地判别样片是否发生损伤。同时,以硅片为例进行了连续激光损伤测试,并将测试结果与传统非实时的图像法进行了对比。研究结果表明:以恒定功率35 W辐照硅片18 s后,辐照点产生损伤的同时探测器信号出现剧烈变化;当以40 W激光辐照时,12 s后发生损伤同时产生同样剧烈变化。与传统非实时图像法相比,该方法能够在激光辐照过程中进行损伤判别,避免不必要的长时间照射,单次测试效率提升25%~80%,且误判率小于5%,可以为连续激光损伤阈值在线测试系统的实时判别提供理论依据及方法指导。 展开更多
关键词 连续激光 损伤判别 损伤阈值 表面热透镜 四象限探测器
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基于QD的光斑定位与通信一体化系统设计与实现
5
作者 范新坤 佟君宇 张磊 《光电技术应用》 2025年第1期17-20,38,共5页
为了简化激光通信系统,减小系统体积,降低发射功耗,文中采用雪崩二极管(avalanche photo diode,APD)型四象限探测器设计了一套光斑定位与数据通信一体化系统。文中介绍了基本原理,对其中关键技术进行了硬件设计分析。在实验室内搭建测... 为了简化激光通信系统,减小系统体积,降低发射功耗,文中采用雪崩二极管(avalanche photo diode,APD)型四象限探测器设计了一套光斑定位与数据通信一体化系统。文中介绍了基本原理,对其中关键技术进行了硬件设计分析。在实验室内搭建测试平台,分别测试了光斑定位精度和通信性能,测试结果表明,光斑定位精度可以达到1.2μm,通信速率为20 Mbps,验证了所设计的通信系统的可行性。 展开更多
关键词 空间激光通信 四象限探测器 光斑检测
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用于四象限探测器非捷联激光导引头的镜头设计方法
6
作者 邬旸 张书伟 +6 位作者 张爽 娄颖 岑晔涛 田文静 孙科 胡淑姬 周寅 《应用光学》 北大核心 2025年第3期549-554,共6页
介绍了四象限探测器用于激光制导的工作原理,根据激光制导的技术要求和四象限探测器的工作特性,提出激光导引头四象限探测器镜头设计改进方法。针对非线性关系不易求解的难题,利用Zemax在序列模式下对四象限探测器镜头进行设计,通过设... 介绍了四象限探测器用于激光制导的工作原理,根据激光制导的技术要求和四象限探测器的工作特性,提出激光导引头四象限探测器镜头设计改进方法。针对非线性关系不易求解的难题,利用Zemax在序列模式下对四象限探测器镜头进行设计,通过设置操作数控制光斑的能量分布,使目标的角度偏差与四象限探测器输出信号成线性关系,可以提高实时检测精度。结合应用背景进行仿真分析,验证了此方法的可行性。仿真结果表明:系统全视场为±0.8°要光斑在探测器上能量均匀,也不要每个视场的光斑尺寸一致,大大简化了设计。 展开更多
关键词 四象限探测器 激光导引头 光学设计
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四象限探测器基于高斯分布的激光光斑中心定位算法 被引量:35
7
作者 唐彦琴 顾国华 +2 位作者 钱惟贤 陈钱 张骏 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2017年第2期57-63,共7页
为了提高四象限探测器在FPGA中实时激光光斑位置测量的精度,提出了一种基于高斯分布的光斑中心定位算法。首先,四象限探测器光敏面上分布的激光光斑采用高斯分布模型等效。结合探测器的工作原理,合理设置高斯积分区间,计算出呈高斯分布... 为了提高四象限探测器在FPGA中实时激光光斑位置测量的精度,提出了一种基于高斯分布的光斑中心定位算法。首先,四象限探测器光敏面上分布的激光光斑采用高斯分布模型等效。结合探测器的工作原理,合理设置高斯积分区间,计算出呈高斯分布的光斑在探测器各象限内的光能量,从而对应各象限输出的光电流,得到包含光斑位置信息的正态分布关系式。再通过标准正态分布表查询快速求解出光斑中心位置,将算法在硬件上实时地实现。最后,分别对基于高斯分布的定位算法和基于圆模型的传统算法进行仿真与实验验证。结果表明,基于高斯分布的定位算法的测量精度相较于传统算法提高了43.8%。由此证明基于高斯分布的定位算法能有效提高激光光斑中心位置测量精度。 展开更多
关键词 四象限探测器 光斑中心 高斯分布 FPGA
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基于激光准直直线度测量方法的研究 被引量:34
8
作者 匡萃方 冯其波 +2 位作者 陈士谦 刘欣 冯俊艳 《光学技术》 CAS CSCD 2003年第6期699-701,共3页
介绍了用半导体激光器、单模光纤准直激光束作为测量基准轴线,四象限光电器件作为位置传感器,并由单片机进行数据采集、处理与测量结果显示的直线度准直仪。通过稳定性实验、重复特性实验和双频干涉仪比对实验,验证了本直线度测量系统... 介绍了用半导体激光器、单模光纤准直激光束作为测量基准轴线,四象限光电器件作为位置传感器,并由单片机进行数据采集、处理与测量结果显示的直线度准直仪。通过稳定性实验、重复特性实验和双频干涉仪比对实验,验证了本直线度测量系统的可行性。实验结果表明,测量系统实现的测量精度为(1.0+2×L)μm(L为准直距离,单位为m),测量范围为10m。 展开更多
关键词 直线度测量 激光准直 四象限光电探测器 单模光纤 半导体激光器
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激光半主动制导导引头光学系统的设计 被引量:29
9
作者 胡博 常伟军 +1 位作者 孙婷 何玉兰 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2012年第2期402-405,共4页
根据四象限探测器的工作原理,激光半主动导引头光学系统所成光斑需均匀分布在探测器靶面上。首先分析此类光学系统像差特点,提出像差的设计方案,然后通过使用CODE V设计一套光学系统,利用痕迹图、包围能量等定性评价系统光斑质量。在不... 根据四象限探测器的工作原理,激光半主动导引头光学系统所成光斑需均匀分布在探测器靶面上。首先分析此类光学系统像差特点,提出像差的设计方案,然后通过使用CODE V设计一套光学系统,利用痕迹图、包围能量等定性评价系统光斑质量。在不同视场时,通过LightTools光机分析软件追迹1×106根光线,得到探测器靶面的光线分布,利用Matlab处理数据并绘制角度-输出响应曲线,利用该曲线可精确评价探测器靶面的光斑性能。 展开更多
关键词 激光导引头 光学系统设计 四象限探测器 激光半主动寻的制导
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像散法对微位移和微振动的实时测量 被引量:14
10
作者 贺锋涛 白永林 +1 位作者 冯晓强 侯洵 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第10期1208-1211,共4页
提出了一种通过对光学像散量的检测来实现对物体的微位移和微振动进行实时非接触测量的新方法 该方法采用四象限光电探测器测量由于物体相对于光学系统焦点的偏离而引起的像散量 ,参照已标定的物体位置与像散量之间的关系 ,可计算出物... 提出了一种通过对光学像散量的检测来实现对物体的微位移和微振动进行实时非接触测量的新方法 该方法采用四象限光电探测器测量由于物体相对于光学系统焦点的偏离而引起的像散量 ,参照已标定的物体位置与像散量之间的关系 ,可计算出物体的实际位移或振幅 利用这套系统对压电陶瓷片的振动状态进行了测量 ,得到了振动的振幅及频率 测量结果表明 ,该系统的测量灵敏度优于 展开更多
关键词 像散 四象限探测 微位移 微振动
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四象限探测器的特性测试 被引量:37
11
作者 赵馨 佟首峰 姜会林 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第10期2164-2170,共7页
研究了用四象限探测器检测光斑中心位置时,入射光斑的各种特性和外部环境对象限探测器输出产生的影响。通过理论推导得出了入射椭圆高斯光斑时光斑中心位置与探测器输出的关系公式及检测灵敏度公式;搭建实验系统完成了室内及野外测试实... 研究了用四象限探测器检测光斑中心位置时,入射光斑的各种特性和外部环境对象限探测器输出产生的影响。通过理论推导得出了入射椭圆高斯光斑时光斑中心位置与探测器输出的关系公式及检测灵敏度公式;搭建实验系统完成了室内及野外测试实验。实验结果表明,室内环境下探测器具有较高的检测精度与细分能力;在极限灵敏度下通过数字滤波可以使器件具有36细分的能力;测量了象限探测器的电压特性,完成了背景光特性、光斑大小特性、信噪比特性测试实验。野外实验表明,光强闪烁对探测器影响很大,当大气折射率结构常数为10-16时,距离在830 m时器件仅具有7细分能力,距离在12.5 km时基本没有细分能力,已经无法进行光斑检测。 展开更多
关键词 四象限探测器 椭圆高斯光斑 光强闪烁 细分能力
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四象限探测器用作激光准直的特性分析 被引量:35
12
作者 匡萃方 冯其波 +1 位作者 冯俊艳 刘斌 《光学技术》 CAS CSCD 2004年第4期387-389,共3页
以四象限光电探测器用作激光准直为例,对其探测原理、光电转换特性、影响探测精度的因素进行了理论分析。用数值模拟、实验验证了分析结果,并对影响探测精度的因素进行了深入的探讨,从而为四象限探测器用作激光准直提供了有力的理论依据。
关键词 四象限探测器 激光准直 位敏元件 精度分析
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太阳自动跟踪系统的研究与设计 被引量:22
13
作者 刘巍 王志超 +2 位作者 沈峘 朱天宇 卞新高 《水电能源科学》 北大核心 2009年第2期215-218,共4页
为提高太阳能的转换效率,设计了基于四象限探测器的太阳跟踪装置,采用视日运动轨迹跟踪与光电跟踪相结合的方式对太阳进行跟踪,利用光电二极管检测作为反馈实现两种跟踪方式间的转换。设计了一套能自动使太阳能电池板与太阳光线保持垂... 为提高太阳能的转换效率,设计了基于四象限探测器的太阳跟踪装置,采用视日运动轨迹跟踪与光电跟踪相结合的方式对太阳进行跟踪,利用光电二极管检测作为反馈实现两种跟踪方式间的转换。设计了一套能自动使太阳能电池板与太阳光线保持垂直的跟踪系统,实现了最大效率的太阳能利用。试验结果表明,该系统跟踪精度高,可实现各种天气状况下全天候全自动跟踪,跟踪器稳定,效果满意。 展开更多
关键词 自动跟踪 太阳能电池 单片机 四象限探测器 步进电机
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空间光通信探测技术中象限探测器(QD)的研究 被引量:12
14
作者 张文涛 李贤 胡渝 《量子电子学报》 CAS CSCD 北大核心 2003年第1期114-117,共4页
在空间光通信中,捕获、跟踪、对准(Acquistion,Tracking and Pointing-ATP)是实现空间光通信的关键技术,故而该技术日益成为研究的热点。在ATP技术中用来实现目标捕获、跟瞄的光电传感器件大致有三种,即PSD(Position Sensitive Devices)... 在空间光通信中,捕获、跟踪、对准(Acquistion,Tracking and Pointing-ATP)是实现空间光通信的关键技术,故而该技术日益成为研究的热点。在ATP技术中用来实现目标捕获、跟瞄的光电传感器件大致有三种,即PSD(Position Sensitive Devices)、QD(Quadrant Detector)和CCD(Charge-CoupledDevice)。在这些传感器之中,最简单、最有效也最常用的便是QD。本文对QD在探测中的性能进行了具体的分析和研究。 展开更多
关键词 探测技术 空间光通信 对准 跟踪 瞄准 象限探测器
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新型四象限设计及其光斑参数测量方法 被引量:11
15
作者 尚韬 李曦 +2 位作者 刘增基 王平 王昕 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2012年第4期1034-1040,共7页
针对自由空间光通信中对信标光进行快速、准确定位的要求,基于一种新型四象限探测器设计,提出了采用归一化函数方法获得光斑参数。首先,根据电流与相应光斑面积关系之比,可以得出光斑半径;其次,利用归一化函数的方法获得光斑中心偏移量... 针对自由空间光通信中对信标光进行快速、准确定位的要求,基于一种新型四象限探测器设计,提出了采用归一化函数方法获得光斑参数。首先,根据电流与相应光斑面积关系之比,可以得出光斑半径;其次,利用归一化函数的方法获得光斑中心偏移量的估计量;再次,采用查表法简化了函数的运算复杂度;最后,利用误差分析方法得出光斑中心偏移量的估计误差。理论分析和仿真表明,该方法能够精确地估计出光斑的半径和位置,光斑半径估计误差在±0.01%以内,光斑位置的估计误差在±0.005%以内。算法计算复杂度低,测量跟踪速度快,定位准确,可以广泛应用于自由空间光通信。 展开更多
关键词 自由空间光通信 光斑参数 归一化函数 查表法 四象限探测器
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基于太阳跟踪的自动光谱采集系统研制 被引量:8
16
作者 陈晓宁 张林 +3 位作者 刘建国 张天书 余桂周 吴飞 《太阳能学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期800-804,共5页
针对太阳光谱采集过程中光谱仪镜筒固定而无法实现跟踪采集的问题,研制一种基于太阳跟踪的自动光谱采集系统。采用四象限传感器作为太阳跟踪探测器,实时跟踪定位太阳方位角,并利用探测器输出的光电信息进行计算,进而控制电机转动,利用... 针对太阳光谱采集过程中光谱仪镜筒固定而无法实现跟踪采集的问题,研制一种基于太阳跟踪的自动光谱采集系统。采用四象限传感器作为太阳跟踪探测器,实时跟踪定位太阳方位角,并利用探测器输出的光电信息进行计算,进而控制电机转动,利用反射镜把任意时刻的太阳光反射到光谱仪的镜筒,实现了太阳光谱的连续采集。实验验证,该系统运行稳定,可靠性高,精度在0.05°以内。 展开更多
关键词 四象限 太阳跟踪 反射 光谱采集
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基于四象限探测器的激光导引镜头的研制 被引量:19
17
作者 张军强 谢飞 +1 位作者 薛庆生 辛久喜 《中国光学》 EI CAS CSCD 2015年第3期471-479,共9页
为了满足激光制导对大视场、高线性度探测的性能要求,基于激光制导炸弹的应用需求,介绍了四象限探测器的工作原理和特点,分析了光斑大小、能量均匀性、线性度、探测距离等参数对探测精度的影响;结合系统性能指标,选择了合理的光学系统... 为了满足激光制导对大视场、高线性度探测的性能要求,基于激光制导炸弹的应用需求,介绍了四象限探测器的工作原理和特点,分析了光斑大小、能量均匀性、线性度、探测距离等参数对探测精度的影响;结合系统性能指标,选择了合理的光学系统结构类型,完成了光学系统设计和光机结构设计;利用畸变、点列图、足迹图、能量集中度等指标对系统性能进行了评价,并分析了目标大小和探测距离对光斑大小的影响。测试结果表明,激光导引镜头总视场为±20°、线性视场为±10°、目标大小为1.5~2.4 m、探测距离为50 m^4 km、测角精度优于0.2°,能够满足激光导引的需求。 展开更多
关键词 激光导引头 四象限探测 光学设计 光机结构设计 仿真分析
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采用四象限探测器的智能跟踪定位算法 被引量:13
18
作者 司栋森 李增智 王晓旭 《西安交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第4期13-17,99,共6页
为了提高跟踪定位系统的跟踪精度与响应速度,提出了一种增益可调的快速跟踪定位(GAFT)算法,以实现对目标的快速定位及在信号较弱时的精确定位.该算法首先根据目标在四象限探测器上光斑成像的大小、位置与输出信号间的关系,确定光斑在探... 为了提高跟踪定位系统的跟踪精度与响应速度,提出了一种增益可调的快速跟踪定位(GAFT)算法,以实现对目标的快速定位及在信号较弱时的精确定位.该算法首先根据目标在四象限探测器上光斑成像的大小、位置与输出信号间的关系,确定光斑在探测器上的线性变化区间,并在此区间上得到光斑移动与信号变化的对应关系,再实时采集光斑在4个象限上的信号之和,作为目标光斑信号强度,然后计算光斑信号强度的变化率,采用自适应学习的方法得到信号强度的变化趋势,根据该趋势对信号增益进行动态调整,从而提高信号的分辨率和跟踪精度.实验数据表明,GAFT算法在线性工作区间中通过改变光斑半径及调整光斑的信号强度等措施,可以将跟踪精度提高到0.049 7mm. 展开更多
关键词 智能 跟踪 四象限探测器 定位
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背景光对四象限探测器干扰的研究 被引量:23
19
作者 匡萃方 冯其波 刘斌 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2004年第6期493-495,共3页
给出了四象限探测器 (QD)光电探测原理 ,从理论上详细分析了背景光干扰下对位置探测精度的影响 ,得出位置误差与测量位置存在线性关系、与信噪比几乎存在反比关系 ,并用实验验证了分析结果。最后提出了减小背景光影响的几种措施。
关键词 四象限探测器 背景光 误差分析 位置测量 位置误差
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四象限探测器测角算法分析与改进 被引量:16
20
作者 陈勇 祝天瑞 李焕功 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2009年第6期669-672,共4页
四象限探测器测角误差是影响激光跟踪系统精度的关键,因此算法设计是提高跟踪系统跟踪精度的根本。首先分析了消除光学系统四象限探测器测角误差的几种算法,随后在不考虑非均匀性的影响下的条件下,提出了将插值法和传统算法相结合的一... 四象限探测器测角误差是影响激光跟踪系统精度的关键,因此算法设计是提高跟踪系统跟踪精度的根本。首先分析了消除光学系统四象限探测器测角误差的几种算法,随后在不考虑非均匀性的影响下的条件下,提出了将插值法和传统算法相结合的一种改进算法,测角误差能控制在0.1°之内且容易实现。 展开更多
关键词 激光跟踪 四象限探测器 插值法 误差
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