| 题名 | 激光测距系统发散角调整装置的研究及设计 |
| 作者 | 赵闯闯 |
| 答辩日期 | 2021-07-01 |
| 文献子类 | 工程硕士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 翟东升 ; 赵劲松 |
| 关键词 | 离焦像差 能量密度空间分布 回波光子数 光学设计 |
| 其他题名 | Research and design of divergence angle adjusting device for laser ranging system |
| 学位专业 | 光学工程 |
| 英文摘要 | 在卫星激光测距中，对不同轨道高度的目标进行测距时，调整激光光束发散角有利于提高测距系统的测距能力。目前，测距系统通常采用固定倍率的伽利略式扩束系统，通过改变两透镜间距离调整发散角，这种发散角调整方式会产生离焦像差。从定性角度看，离焦像差将影响激光光束质量和系统测距能力。为了揭示并解决该问题，本文首先研究离焦像差对测距系统测距能力的影响，通过理论分析定量的描述出两者间关系，掌握其规律。其次提出并设计一种发散角调整装置，已解决发散角调整过程中带来的离焦像差问题。 首先，高斯光束在自由空间的传输理论、光学系统对激光光束的变换作用和波像差理论等内容是研究激光光束能量密度空间分布的重要理论基础，本文对这些内容进行了归纳和总结。 其次，分析激光扩束系统对高斯光束的变换作用，得到角放大率和离焦量的关系。基于高斯光束的传播理论，得到离焦像差对光束能量密度空间分布的影响。对于不同距离的卫星，计算两种扩束系统下激光测距系统接收的回波光子数。仿真结果表明：角放大率和离焦量近似服从线性关系，离焦量变化1mm，发散角变化1µrad；离焦像差影响光束的能量密度空间分布，使光斑弥散；对于不同距离的卫星，在不同角放大率下利用调焦式扩束系统接收到的回波光子数均约为离焦式扩束系统的2倍，可有效提高目标探测成功概率。 最后，提出一种切换伽利略式望远镜中凹透镜的方法调整光束发散角，称为调焦式扩束系统。调焦式扩束系统通过切换凹透镜的方式调整发散角，设计了2倍、2.5倍和3.3倍三种扩束倍率。为满足镜片加工要求对调焦式扩束系统进行套样板，并对套样板后的调焦式扩束系统进行公差分析，确定了公差分配范围：表面半径公差±0.2mm，表面厚度公差±0.2mm，偏心公差±0.2mm，表面倾斜公差±0.2mm，元件倾斜公差±0.5°。设计的光学镜头已投入加工，通过产品调研确定了满足公差要求的电动位移台。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 天文学 ; 天体测量学 ; 机械工程 ; 仪器仪表技术 |
| 页码 | 69 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/25510]  |
| 专题 | 云南天文台_应用天文研究组 |
| 作者单位 | 中国科学院云南天文台 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 赵闯闯. 激光测距系统发散角调整装置的研究及设计[D]. 北京. 中国科学院大学. 2021. |
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