5对撞锁模(CPM)激光侦测技术

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CPM机技术参数

下肢关节康复器YTK-C外箱尺寸：920*390*380mm 毛重：22KG 净重：20KG1. 康复器开机先出现伸展运动，即大小腿支架之间的夹角（α）向180°运动（伸展位置）。

2. 康复器大腿支架长度可调节范围不小于90mm，小腿支架长度可调节范围不小于100mm。

3. 康复器的调节范围：a)大小腿支架之间的夹角（α）运动最大变化范围不小于125°b)脚托板前后翻转角落(β)变化范围应不小于40°，左右移动角度（γ）变化范围应不小于40°。

4. 康复器额定载荷为200N,在额定荷载下应能平稳工作不卡滞，往复运行无异常撞击声。

5. 康复器整机工作噪音应不大于65dB。

6. 康复器腿支架夹角（α）的角速度调范围：最低速不大于1°/s，最高速度不小于2.5°/s，并连续可调。

7.康复器在于200N荷载下可连续工作时间大于2h。

8. 康复器设置手动控制件，使病人能自行控制康复器暂停或进行伸展运动（α向180°运动）。

9.康复器输入功率为70VA。

10.额定工作电压：220VAC±22VAC下肢关节康复器YTK-E外箱尺寸：920*390*380mm 毛重：22KG 净重：20KG1.康复器开机先出现伸展运动，即大小腿支架之间的夹角（α）向180°运动（伸展位置）。

2.康复器大腿支架长度可调节范围不小于90mm，小腿支架长度可调节范围不小于100mm。

3.康复器的调节范围：a)大小腿支架之间的夹角（α）运动最大变化范围不小于125°b)脚托板前后翻转角落(β)变化范围应不小于40°，左右移动角度（γ）变化范围应不小于40°。

4. 康复器额定载荷为200N,在额定荷载下应能平稳工作不卡滞，往复运行无异常撞击声。

5. 康复器整机工作噪音应不大于65dB。

6. 康复器腿支架夹角（α）的角速度调范围：最低速不大于1°/s，最高速度不小于2.5°/s，并分档可调（大于6档）。

超短脉冲激光及其应用

空　军　工　程　大　学　学　报(自然科学版)第1卷第1期JOU RNAL O F A I R FO RCE EN G I N EER I N G U N I V ER S IT Y V o l.1N o.1 2000年4月(NA TU RAL SC IEN CE ED IT I ON)A p r.2000 a超短脉冲激光及其应用侯　洵(中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西西安　710068)摘　要:　评述了国际上超短脉冲激光技术的最新研究进展以及超短脉冲激光在超高速光通讯、海量信息存储、光合作用研究、化学反应过程研究等领域广泛的应用状况。

关键词:　超短脉冲激光;超快现象;光通讯;信息存储分类号:　TN2 文献标识码:A 文章编号:100923516(2000)0120001205激光的出现是二十世纪最重要的发现之一,也是光学发展史上的第三个里程碑。

激光一出现即以其高度的方向性、相干性以及高强度而受到各方面的重视并迅速获得应用。

作为一种能量载体,它在加工与军事方面已经获得广泛应用。

例如机械加工、材料热处理、合成与微加工,激光测距、地基天基激光反导武器、致盲武器、激光制导炸弹等。

作为一种信息载体,它在信息的获取、传输、存贮、处理与显示方面也都获得了愈来愈广泛的应用。

激光自出现以来一直朝着提高功率、扩展波长范围、缩短脉冲宽度以及全固态化、小型化以至微型化方向发展。

目前,它已经深入到国民经济、国防建设与人们日常生活的大多数领域,成为人们认识世界、改造世界、保卫国家、提高生活质量的有力工具。

激光技术包含的内容相当广泛,本文仅就其发展的最重要的前沿之一——超短脉冲激光及其应用谈一些情况,供读者参考。

1　超短脉冲激光发展的历史及现状脉冲激光技术自1965年用被动锁模红宝石激光器获得皮秒级脉冲而进入超短范围以来,发展十分迅速。

70年代中出现了对撞锁模环形染料激光器,使激光脉冲的宽度进入飞秒范围。

至80年代中,对撞锁模环形染料激光器的脉冲宽度达到了27飞秒(fs)。

固体锁模激光器

11
四、被动锁模原理
在激光谐振腔中插入可饱和吸收体（半导体可饱和吸收镜、碳纳米管、硫化钨、黑磷）来调
节腔内的损耗．当满足锁模条件时，就可获得一系列的锁模脉冲。根据锁模形成过程的机理和特点，被动锁模分为固体激光器的被动锁模和染料激光器的被动锁模两种类型。
1. 工作原理
由于吸收体的可饱和吸收系数随光强的增加而下降，所以高增益激光器所产生的高强度激光能使吸收体吸收饱和。图示出了激光通过吸收体的透过率T随激光强度 I 的变化情况。强信号的透过率较弱信号的为大，只有小部分为吸收体所吸收。强、弱信号大致以吸收体的饱和光强 Is来划分。大于Is的光信号为强信号，否则为弱信号。
v3
v1
技术”。
3 E02 /2
0
time
未锁相前的三个光波的叠加
二、实现锁模的方法
三. 声光驻波场振幅调制主动锁模
1.时域分析
设在t1时刻通过调制器的光信号受到的损耗为 t ，在经过 2L/c时间往返一周后，这部分光信号受到的损耗为 t1 2 L / c ，如果 t 的周期 Tm 2 L / c ，则这部分信号每往返一次受到相同的损耗。则有：
固体锁模激光器

锁模原理实现锁模的方法主动锁模被动锁模

锁模：调Q技术得到的脉宽有所极限，为了得到更窄的脉冲在光纤通讯、医学、激光精细微加工、高密度信息存储和记录及非线性光学等领域的应用，从而诞生锁模技术。

激光器的分类方法有很多种,一般按照产生激光的工作物质不同分类,或者按照工作方式分类。用激光二极管(LD)泵浦固体工作物质的激光器(简称DPSSL)就是所谓的全固态激光器。

4.7激光锁模技术2015

在腔内插入一个受外界信号控制的调制器，周期性改变振荡模式的某个参量而实现锁模的方法
2、振幅(损耗)内调制锁模：声光锁模
(1)概念
图(4-31) 锁模调制示意图
使用声光调制器调制谐振腔损耗，损耗的调制频率为vm=c/2L时,损耗调制周期为Tm=2π/Ω =2L/c，可获重复频率也为vm的激光脉冲系列设光信号在t1时刻通过调制器,并且δ(t1)=0,则在(t1+Tm)时刻此信号将再次无损地通过调制器。对于t2时刻通过调制器的光信号而言,若δ(t2)≠0,则每次经过调制器时都要损失一部分能量。这就意味着只有在损耗为零的时刻通过调制器的那部分光信号能形成振荡,而光信号的其余部分因损耗大而被抑制,因此形成周期为 2L/c的窄脉冲输出。
T
由上面分析可知，只要知道振幅A(t)的变化规律，即可了解输出激光的持性。找出它的周期、极值点、0点。
A(t)的变化规律：
1 sin[ (2 N 1)t ] 2 A(t ) E0 1 sin (t ) 2
1.当分子为0，分母不为0 ，则是 A(t)的0 点:
1 sin[ (2 N 1)t ] 0 2
图4-30 锁模光强脉冲 (2N+1=9)
3.脉冲的宽度 (τ) (光脉冲持续时间的一半)
按照定义脉宽应是两半极大值之间的宽度，在这里可以近似用极大值和0点之间的时间来表示。
1 2L t=0 为极大值 , 第一个0点: 2N 1 c 1 2L T 1 t 1 所以 2N 1 c 2N 1 v t
1.输出脉冲的峰值(最大光强)
Amax (2 N 1) E0
I (t ) A(t ) 2 E02 (2 N 1) 2
注意：如果各模式相位未被锁定,则各模式是不相干的,输出功率为各模功率之和,即I∝(2N+1)E02。由此可见,锁模后脉冲峰值功率比未锁模时提高了(2N+1) 倍。腔长越长,荧光线宽越大,则腔内振荡的纵模数目越多,锁模脉冲的峰值功率就越大。

第六讲激光锁模技术

11 2N1 q
可见增益线宽愈宽，愈可能得到窄的
锁模脉宽。（ t=to=0时，A(t)有极大值，而上式分子(1/2) (2N+1) △ wt1=时，
A(t)=0,令 △t=t1-t0 并近似为半峰值宽，则有…）
(3)输出脉冲的峰值功率正比于 E02 (2N 1)2，因此，由于锁模，峰值
功率增大了2N+1倍。
本节将讨论超短脉冲激光器的原理、特点、实现的方法，几种典型的锁模激光器及有关的超短脉冲技术。
6.2 锁模的基本理论
激光器的模式分为纵模和横模。锁模也分为锁纵模、锁横模、锁纵横模三种。本节介绍纵模锁定。
一、多模激光器的输出特性
为了更好地理解锁模的原理，先讨论未经锁摸的多纵模自由运转
激光器的输出特性。腔长为L的激光器，其纵模的频率间隔为：
Δω ，假定第q个振荡模为
E t E cos t E cos qt q
q
0
q
q
0
0
式中，q为腔内振荡纵模的序数。
激光输出频谱
ω-5
ω-1ω0ω1 ω
ω5
N=5, 2N+1=11
激光器输出总光场是2N+1个纵模相干的结果：
N
N
E(t) Eq (t) E0 cos(0 q)t qa
出现了极大值（ I = E2 = 9E02 ）。当然, 对于谐振腔内存在多个纵模的情况，同样有类似的结果。
E(t)
E0
1
0
2
-E0
3
I(t)
v3 9E02
v3=3v1,
v2
v1
v2=2v1，初位相相同(0)
9E02
0
E(t)

激光锁模技术ppt课件

冲在腔内往返运动，每当此脉冲行进到输出反射镜时，便有一
个锁模脉冲输出。
➢脉冲宽度，即脉冲峰值与第一个光强为零的谷值间的时间间隔
sin[(2N 1) t ] 0但sin(t ) 0 t (m n )
2
2
2
2N 1
2 T 1
为锁模激光器的线宽
(2N 1) 2N 1
4.7.1 锁模原理
，
所以
(t1) (t1
2L) c
，以后这束光波每次通过调制器时损耗
相同。若损耗大于增益，这部分光波终将消失，而在损耗等于
零时通过的光每次都能无损耗的通过，会不断被放大，满足阈
值条件形成振荡，如果腔内损耗和增益控制得当，最终将形成
脉宽很窄，周期为T的脉冲序列输出。
损耗内调制锁模
➢从频率域模式耦合的角度来说明损耗调制锁模的原理。假设中心频率 ν0 处的模首先振荡，其振幅调制后的电矢量为：
彼此独立的、随机的，所以总光场是各个模式光场的非相
干叠加。输出总光强是各个振荡模式光强之和，即 I Iq
输出光强随时间无规则起伏。
q
4.7.1 锁模原理
核心思想：锁模技术让谐振腔中存在的纵模同步振荡，让各模的频率间隔保持相等并使各模的初位相保持为常数，激光器输出在时间上有规则的等间隔的短脉冲序列。
实现锁模的方法
在一般激光器中，各纵模振荡互不相关，各纵模相位没有确定的关系。并且，由于频率牵引效应，相邻纵模的频率间隔并不严格相等。因此为了得到锁模超短脉冲，须采取措施强制各纵模初位相保持确定关系，并使相邻模频率间隔相等。
• 主动锁模 • 被动锁模 • 自锁模
4.7.2 主动锁模
在自由运转的激光器谐振腔中加入受外界信号控制的调制器，对激光输出进行振幅或相位调制，实现各个纵模振动同步，叫作主动锁模。 1. 振幅调制（损耗内调制锁模） ➢如图(4-31)所示，在谐振腔中插入一个电光或声光损耗调制器。设调制周期为 Tm 2 Ω 2L c ，调制频率 νm c 2L (恰为纵模频率间隔)

主动激光锁模技术原理

E3 = E0cos(2π) = E0 , 三波叠加的结果是：
E = E1 + E 2 + E3 = 0; 同理可得，t=2/(3ν1 )时，E = 0；t = 1/ν1时，
E = 3E0 …… 。这样就会出现一系列周期性的脉冲，见下图。当各光波振幅同时达到最大值处时，由于“建设性”的干涉作用，
峰值功率增大了2N+1倍。
注意：
0
(3.1-6)
q=-N
(4)多模(ω0+q△ωq )激光器相位锁定的结果，实现了q+1 - q=常数，导致输出一个峰值功率高，脉冲宽度窄的序列冲。因此多纵模激光器锁模后，各振荡模发生功率耦合而不再独立。每个模的功率应看成是所有振荡模提供的。##
三、锁模的方法 1.主动锁模
因为
所以
q=-N
(3.1-6)
该式说明了平均光强是各个纵模光强之和 (除以2)。
如果采用适当的措施使这些各自独立的纵模在时间上同步，
即把它们的相位相互联系起来，使之有一确定的关系(φq+1 -φq＝常数)，那么就会出现一种与上述情况有质的区别而有趣的现象；
激光器输出的将是脉宽极窄、峰值功率很高的光脉冲，如图3.12(b)所示。
为讨论方便，假定α = 0，则
(3.1-11)
上式分子、分母均为周期函数，因此A(t)也是周期函数。只要得到它的周期、零点，即可以得到A(t)的变化规律。
1 由(3.1-11)式可求出A(t) 的周期为 2 L (令分母 sin 2 t c 1 2
0 →
个周期内2N个零值点及2N+1个极值点。
E(t)
E0
v3=3v1,
v2=2v1，初相无规律位

飞秒激光技术在医学领域的应用研究

飞秒激光技术在医学领域的应用研究王康孙楠(德州学院物理与电子信息学院，山东德州253023)摘要：通过探讨飞秒激光及其在生物医学上的应用，揭示激光技术在生物医学上的发展前景。

从飞秒激光的产生和特点出发，探讨飞秒激光技术在医学领域的应用。

飞秒激光是过去20年间由激光科学发展起来的最有力的新工具之一，是人类目前在实验室条件下所能获得的最短脉冲的技术手段。

也是目前人类观察发现微观世界，揭示超快运动过程的重要手段。

医学以及其他科学技术的研究因此获得了突破性发展。

飞秒激光技术在医学领域上有广阔的发展前景。

关键词：飞秒激光；医学领域；应用。

1绪论随着近代物理学和计算机科学的迅速发展，人们对生命现象的认识逐步深入，医学的各分支学科已愈来愈多地把他们的理论建立在精确的物理科学基础上，物理学的技术和方法，在医学研究和医疗实践中的应用也越来越广泛。

随着蛋白质空间结构的X射线解析和DNA双螺旋结构的发现，开始了以分子生物学为核心的现代生物学的时代，对遗传信息载体核酸和生命功能的执行者蛋白质的研究成了生命科学的主要内容。

与生物技术相同，激光技术的发展也非常迅速。

1981年，美国贝尔实验室的R.L.Fork等报道了脉冲碰撞锁模激光器的实验结果，将激光脉冲宽度推进到飞秒量级。

随着飞秒激光技术的发展，近红外飞秒激光在生物学上的应用日益增多。

飞秒时间尺度正好处在基本的化学反应和分子内电子和原子核运动的特征时间范围，因此可以用来研究化学反应的动力学过程。

大多数细胞在近红外波段是透明的，因此近红外飞秒激光对细胞的穿透深度深，并且当飞秒激光聚焦于透明材料时，聚焦处的光强非常高，足以引起非线性吸收，但聚焦处的附近的热影响非常小，对邻近细胞几乎没有破坏。

飞秒激光还可以应用于显微成像，其特点是在生物体内的完整组织中可以得到高的荧光分辨率。

而且材料对激光能量的吸收导致在其内部产生亚微米尺度的等离子区，随后这些能量以热和冲击波的形式传递给其他分子。

激光锁模技术原理

激光锁模技术原理咱先来说说激光是啥。

激光呀，就像是一群超级听话的小光精灵，它们都朝着同一个方向，有着相同的频率，能量可集中了。

普通的光就像一群调皮捣蛋的小毛孩，到处乱跑，方向乱七八糟的。

但是激光就不一样啦，它特别有纪律性。

那激光锁模又是怎么回事呢？想象一下，激光就像一个合唱团。

在没有锁模的时候呢，合唱团里的每个成员都按照自己的节奏唱歌，虽然都是在唱同一首歌，但是听起来就有点乱糟糟的。

锁模就像是给这个合唱团请了一个超级厉害的指挥。

这个指挥一出现，所有的歌手就开始按照统一的节拍唱歌啦。

从技术的角度来讲呢，激光是由很多不同频率的光波组成的。

在没有锁模的时候，这些光波之间的相位关系是乱七八糟的，就像一群各自为政的小团体。

但是当我们采用锁模技术的时候，就像是给它们制定了一个统一的规则。

我们通过一些特殊的方法，让这些不同频率的光波的相位都变得整齐有序。

比如说，有一种主动锁模的方法。

这就像是在激光的产生过程中，有一个小闹钟一样的东西。

这个小闹钟按照固定的时间间隔，去调整激光光波的状态。

就像小闹钟每隔一段时间就敲一下，告诉那些光波：“该整齐一点啦！”然后那些光波就听话地调整自己的相位，变得整整齐齐的。

还有一种被动锁模的方法呢。

这有点像在激光的传播路径上设置了一些小关卡。

那些不符合整齐规则的光波，在经过这些小关卡的时候就会被削弱，而那些符合规则的光波就能够顺利通过。

慢慢地，剩下的就都是那些听话的、相位整齐的光波啦。

当激光实现锁模之后，那可就不得了啦。

它的能量变得超级集中，就像所有的小光精灵都手拉手，齐心协力地发挥力量。

这时候的激光在很多领域都能大显身手呢。

在医疗领域，它就像一把超级精准的小手术刀，可以精确地切割病变组织，对周围健康的组织伤害特别小。

在通信领域，它就像一个超级快递员，能够快速地传输大量的数据信息。

激光锁模技术就像是给激光这个神奇的工具注入了更强大的魔力。

它把那些原本有点散漫的光波变得团结起来，让激光能够发挥出更惊人的效果。

激光原理锁模原理_主动锁模技术

这些都是当时的国际最高指标。
目前正进入as 1018 s

6
二、超短脉冲特性
28.1 概述
高时间分辨率：超短脉冲的脉宽在ps、fs甚至更短，能够作为测量固体物理、化学、生物材料等领域超快物理过程的测量工具。高空间分辨率：超短光脉冲空间长度是脉冲宽度与光速的乘
积，随着光脉宽的缩短，其空间长度也不断缩短，已经达到微米量级，这在显微成象方面有很大用途。

2N 1 sin q t 2 A t E0 1 sin q t 2

15
28.3 锁模原理
E t E0 cos 0 qq t 0 A t cos(0 t 0 ) q N
总光场为 : E t
q N

N
Eq
E0 cos 0 qq t 0 q N

N

2N 1 sin q t 2 cos t A t cos t E0 0 0 0 0 1 sin q t 2
3、外界温度变化, 机械振动和光腔标准具效应等随机条件引起光学频率起伏与“跳模”等。 d t d q 1 t const . 4、各纵模非相干叠加： dt dt
10
28.2自由运转多纵模激光器
以上各点互相关联，由于色散造成的 q m 和各纵模初始相位随机分布造成了 t 的随机分布，最终造成输出的光场
N

N

令0 0， 0 0，则有：

第28讲锁模原理&主动锁模技术

，为常量
q q
则意味着激光器各纵模之间实现了同步输出，即锁模，锁模技术就是要实现各纵模之间的同步。
这种时域上的“干涉”效应，将导致以线宽为倒数的超短激光脉冲输出，即时域上的“干涉”
13
28.3 锁模原理
一、锁模条件
1、2 N 1 3
g q
1 3

N
N

令0 0， 0 0，则有：
E0 cos 0 qq t 0 A t cos(0 t 0) q N N cos 0 t 0 代表载波 A t E0 cos qq t q N A t 为调制包络
3、外界温度变化, 机械振动和光腔标准具效应等随机条件引起光学频率起伏与“跳模”等。 d t d const . 4、各纵模非相干叠加： q 1 t dt dt
10
28.2自由运转多纵模激光器
以上各点互相关联，由于色散造成的 q m 和各纵模初始相位随机分布造成了 t 的随机分布，最终造成输出的光场在时域随时间做无规则起伏，属于非相干叠加，没有干涉项，
E t
q N
Hale Waihona Puke NEq cos q t q

E
N q N
q
cos t
9
28.2自由运转多纵模激光器
多纵模激光器有如下输出特性：
1、线性极化有关的色散效应，使得激光器出现纵模间距不严格相等的“频率牵引”效应： c c c 1 1 q q q q q m q 1 2 Lq 2 L0 nq 2 L0 nq 1 nq 2、非同步的受激辐射导致的各纵模之间没有确定的相位关系各纵模初始相位随机分布： q 1 q const .

时间、空间分辨泵浦-探测飞秒光谱的原理与技术

ｐｕｍｐ—ｐｒｏｂｅｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｔｉｍｅ—ｒｅｓｏｌｖｅｄ
ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔＴｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓａｒｅｉｎ
ａｇｒｅｅｍｅｎｔｗｉｔｈｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｅｖａｌｕａｔｉｏｎ．
Ｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｔｈｉｒｄ—ｏｒｄｅｒｎｏｎｌｉｎｅａｒｅｆｆｅｃｔ，ｓｐｌｉｔ
时间、空间分辨泵浦—探铡飞秒光谱的原理与技术第１章绪论
在共振波段，非线性系数很大，吸收带来的损耗又很大，因此必须在损耗和共振非线性之间达到平衡。
由此可见，用于全光器件的非线性材料可以分成两类：一类材料的非线性来自于非共振效应。非线性折射率变化与用非简并Ｋｖａｍｅｒｓ－Ｋｍｎｉｇ关系式表示的双光子吸收光谱的变化有关。这样的非线性系数相对来说较小，但有极快的响应时间（～１０‘１５ｓ）；另一类材料的非线性是由共振光的吸收而引起的，即共振非线性效应。共振吸收光的结果导致材料折射率的变化。这种变化也可用ＫＩ＇ａｌｌｌｔｅｌ＂￥一Ｋｒｏｎｉｇ关系式来表示。当光能接近于带宽时有较大的非线性效应，但响应时间相对来说则较慢（～１０母ｓ），因为它与光激发载流子的恢复时间有关。表１．２中我们总结了目前用于全光器件研究的材料特性
ｆａｓｔＦｏｕｒｉｅｒｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ（ｓｐｌｉｔＦＦＴ）ｍｅｔｈｏｄｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｃａｌｃｕｌａｔｅｔｈｅｓｐａｔｉａｌ
ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｒｏｂｅｐｕｌｓｅｓＷｅｎｕｍｅｒｉｃａｌｌｙｓｉｍｕｌａｔｅｔｈｅｎｏｎｌｉｎｅａｒｅｆｆｅｃｔｕｐｔＯ
ｉｍｐｏｒｔａｎｔｐａｒａｍｅｔｅｒｓｔｈａｔｄｅｃｉｄｅｓｔｈｅｔｉｍｅａｎｄｈｅｚａｃｅｔｈｅｂ鲫ｄ丽ｄ也ｆｏｒｏｐｔｉｃａｌｓｉｇｎａｌ

激光武器光电跟踪瞄准系统的设计与仿真

本科毕业设计论文题目激光武器光电跟踪瞄准系统的设计与仿真专业名称学生姓名指导教师毕业时间2014年6月西北工业大学明德学院本科毕业设计论文毕业任务书一、题目光电跟踪瞄准控制系统的分析与设计二、指导思想和目的要求1．利用已有的专业知识，培养学生解决实际工程问题的能力；2．锻炼学生的科研工作能力和培养学生的攻关能力；三、主要技术指标1．详细分析光电跟踪瞄准控制系统组成和机理；2．设计光电跟踪瞄准控制系统；3．对所设计的光电跟踪瞄准控制系统进行仿真验证及分析；四、进度和要求第01周----第02周：英文翻译；第03周----第05周：光电跟踪瞄准控制系统机理研究；第06周----第07周：熟悉Matlab/Simulink 等相关软件；第08周----第13周：设计光电跟踪瞄准控制系统；第14周----第16周：建立控制系统仿真模型进行验证分析；第17周----第18周：撰写毕业设计论文，论文答辩；五、主要参考书及参考资料1.张秉华，张守辉.光电成像跟踪系统[M].成都：电子科技大学出版社.2.刘廷霞.光电跟踪系统复合轴伺服控制技术的研究[D](博士学位论文)，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所.3.王建立.光电经纬仪电视跟踪捕获快速运动目标技术的研究[D](博士学位论文)，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所.4.冯艳平.星间光通信ATP 跟踪控制环路研究及FPGA 实现[D](硕士学位论文)，电子科技大学.学生指导教师系主任设计论文摘要近年来，随着精确制导武器技术的不断发展和作战样式的改变，以美国为首的西方发达国家纷纷把发展精确制导武器的重点转向了防区外中远程精确打击武器之上。

发展“高能激光武器系统”可有效对抗中远程精确打击武器这一新的作战目标。

本文重点在于激光武器装备中，精密捕获、跟踪、瞄准系统的分析与设计。

它与一般光电测量系统的区别在于，它不仅要求将运动目标稳定跟踪在规定视场内，而且要求将光束锁定在目标某一点上。

CPM机应用讲解(共20张PPT)

角的距离
测量患者肢体长度
髂前上棘至足底的长度
此杆固定长度：70cm
调节至杆长度+70cm即为病人下肢长度
CPM的使用操作指引、流程
实施
• 2、调整仪器支架：抽拉大、小腿支撑杆件 5、使用CPM机时应关闭负压吸引管，停机时再放开。
手术部位、皮肤有无破损、肢体长度、肿胀程度； CPM的使用操作指引、流程
手术部位、皮肤有无破损、肢体长度、肿胀程度；
、患肢的脚和脚套要套实，与水平线呈 5 5、使用CPM机时应关闭负压吸引管，停机时再放开。
疼痛：起始训练角度过大，训练速度过快，超过耐受度
90°。
15、、骨关、节6关成、节形骨术上折后坚，好强各固内种固异定定体术人带后工。假，体置固换术定后大。腿与小腿，不能压迫血管。
禁忌证
1、骨折未包扎固定前
2、骨恶性肿瘤 3、凝血功能障碍 4、特殊感染 5、痉挛性瘫痪
6、合并血管损伤术后。
CPM的使用操作指引、流程
核对
医嘱、患者
1、了解治疗的目的和治疗部位。
2、核对患者床号、姓名、住院号。
CPM的使用操作指引、流程
评估
➢ 1、病情、意识状态、自理能力、配合能力。 ➢ 2、评估患者（家属）对使用CPM机的目的及注意事项的了解程度。 ➢ 3、专科评估
宽、窄固定带双重
3、患者及家属不可随意调整PCM机的训练角度和时间。 CPM的使用操作指引、流程
固定
CPM的使用操作指引、流程
1、监测患者意识情况。
1、预防患者四肢关节挛缩，促进关节软骨和韧带、肌健的修复。
CPM的使用操作指引、流程
5、患肢的脚和脚套要套实，与水平线呈90°。
CPM的使用操作指引、流程

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由图可见，除基模uo的振幅在腔镜面上均匀分布（uo=1）外，其它高阶模的振幅分布（）均为镜面边缘比中心大，即能量相对集中在边缘。因而，横模阶数越高，衍射损耗越大。
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u1 x
u2 x
2
u3 x
3
稳定腔的基模“0”与邻近高阶横模“1”、 “2”的损耗差不多，当基模“0”起振时，横模“1”、“2”也易受激起振，因而会形成多模输出。
而色散腔法可作到(0．001～0．0001)μm的窄带。可以在某些荧光线宽较宽的介质中选择较窄区域单独振荡、使谱线变窄一些。
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棱镜色散腔
上图是利用色散棱镜实现粗选频率的装置。通过调整光路，可以使进入棱镜的入射角α1 等于离开棱镜的出射角α2，并等于布儒斯特角。由物理光学知道, 利用色散棱镜分光，腔内激光波长允许偏离中心波长的间隔 △λ(即允许的谱线宽度)为
单纵模工作的基本思想就是使得增益曲线阈值以上的区域内，只包含一个纵模。设计谐振腔，增大纵模间隔△vq，使得在增益曲线的阈值以上区域，只有一个纵模可供振荡，使增益曲线变窄，使其阈值以上区域，只含一个纵模。
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2．纵模选择方法 (1)色散腔法粗选频率
为了选择特定的谱线振荡，可以采用窄带介质膜反射镜。介质膜的带宽一般只能做到0．01μm左右
分为两类：被动式稳频和主动式稳频。
1．被动式稳频尽量将激光器与变化的外界环境隔离开来，减小外界环境对激光器的扰动
采用膨胀系数小的材料制作；
对系统
恒温控制限震密封隔声稳定电流等措施
可以减小外界环境的变化对激光器的影响
被动式稳频的稳定度只能达到 10-7，要提高到 10-8以上，非常困难。
n ( n sin
2
B)
2 sin B ( dn / d )

式中，θ是激光腔内光束所允许的发散角，αB是布儒斯特角(在图中， α1=α2＝αB)，dn／dλ表示棱镜材料折射率随波长的变化率。
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若取θ＝0．1毫弧度，则对玻璃材料棱镜，在可见光区域，有△λ≈0．001μm。这种棱镜色散法对一些激光器进行振荡谱线选择，十分有效。
由稳频激光管和稳频伺服系统组成。激光管采用热膨胀系数很小的石英管制成.
兰姆凹陷稳频装置
谐振腔的两个反射镜安置在殷钢架上，其中一个贴在压电陶瓷环上。
光电接收器一般采用硅光电二极管，它将光信号转变为相应的电信号。
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因此，相敏检波器输出电压的极性，与输入误差信号的相位有关，输出电压的大小反映了输入误差信号的大小。
2．选横模的方法
有光阑法、非稳腔选横模法等。
(1)光阑法选横模
不同横模的光束半径不同，基横模有最小的光束半径，其它高阶模的光束半径依次变大。
小孔选模激光器在气体激光器中可以直接利用毛细管作光阑，减小毛细管的直径，限制激活介质的横截面积，抑制高阶横模，只允许基模起振。
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在固体激光器中，因激活介质的直径不能做得太细，不可能通过工作物质的直径抑制高阶模，由激光原理知道，谐振腔内基模有效光束半径ω(z)是随腔轴位置 z 变化的，在对称谐振腔 ( R1＝ R2)中，ω(z)的表示式为
加之非稳腔的模体积大，有利于大功率、大能量激光器工作。因此，选横模本领高、大功率（能量）输出，构成了非稳腔激光器的突出优点。
但对于非稳腔，由于相邻横模间的损耗相差很大，易于作到只让最低阶的基模“0”起振，抑制掉其余的高阶模，即使腔的增益很高，也不会使高阶模振荡。
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因为腔内有会聚光束，使得光阑处的功率密度很高，容易烧坏光阑，所以光阑要采用高熔点金属或兰宝石一类的材料。故这种结构不适于大功率、大能量激光器选用。
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（2）非稳腔选横模
非稳腔是高损耗腔，利用几何光学的近似理论分析，可以得到几个较低次横模在腔镜面上的场（场幅）分布，如图所示。
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2．主动式稳频
在外界环境变化的情况下,保持谐振腔的光程腔长稳定不变。
其主要思想是，选取一个稳定的
参考标准频率．当外界条件变化，使其频率偏离标准频率时，设法进行鉴别同时产生出一个反映这个偏差的误差信号，该误差信号可指明偏离标准频率值的大小，且能指明是偏大\偏小，并将误差信号转变成执行信号反馈给激光器的伺服机构，通过控制系统自动调节腔长，使激光工作频率稳定地在标准频率上运转。
相敏检波器(PSD)采用环形相敏桥，当输入信号与参考信号同相输入时, 输出一个负的直流电压；当它们反相输入时，输出一个正的直流电压；当输入信号为零、只有参考信号输入时，无输出电压。
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音频振荡器除了向相敏检波器提供一个参考信号外。还向压电陶瓷环提供一个0～1V的可调正弦电压，以对腔长进行调制。
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（2）短腔法选纵模
由谐振腔理论已知，纵模间隔为
vq
c 2L
显然，减小腔长，可以增大纵模间隔
vq
，当
vq
大到等于增益线宽时，在增益线宽内只含有一个纵模，即可实现单纵模振荡。
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（3）法布里一珀罗标准具法选纵模
在谐振腔内放置一个法布里一珀罗标准具。 F-P标准具相当于一个滤光片，它对于不同波长的透过率分布如右图所示。图中的R为F-P标准具表面对入射光的反射率
度为△P的周期性变化。
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当△v一定时，△P的大小及输出功率变化的相位，仅与输出功率调谐曲线相应工作点的位置和斜率有关。
例如，相应外界因素的影响，激光器的振荡中心频率分别处在vA、vO、vB处，由于相应 vA处的功率调谐曲线的斜率是负值，所得到的输出功率的变化与调制信号同频、反相；
压电陶瓷环的长度为几厘米。环的内外表面有两个电极，由于电致伸缩效应，在外表面外加正电压时，环伸长(腔长缩短)，而加负电压时。
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兰姆凹陷稳频的基本过程如
下：当压电陶瓷环上加有音频(例如lkHz)调制电压时，其
长度产生周期性的伸缩，激
光器的腔长将以同样的频率周期性地变长和缩短。激光的振荡频率将会产生幅度为△v的周期性变化，激光器的输出功率也将相应地产生幅
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v q 是相邻透射峰的频率间隔，
由下式确定： vq
vq
c 2 n d cos
式中c是真空中的光速，n′是F-P标准具介质折射率，d是标准具厚度，θ是光进入F-P标准具内的折射角。光垂直入射时，
vq
c 2 n d
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当将F-P标准具插人谐振腔时，激光器的振荡频率既要满足谐振腔的共振条件，又要满足F-P标准具有最大透过率要求。一旦F-P标准具的厚度d小到使等于增益曲线的宽度，就可以实现单纵模运转。其选纵模原理，如图所示。由于F-P标准具选纵模的谐振腔长度没有缩短．所以输出功率仍可较大。
二、纵模选择
1.选纵模的意义和基本思想
纵模是指沿谐振腔的纵向（轴向）场分布，它主要决定了激光器光振荡的频率。
为了获得单色性好的激光输出，激光器应当单频振荡，工作于单纵模状态。纵模选样技术就是保证激光器单频工作的基本技术。
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在激光器的增益曲线阈值以上范围内包含有多个纵模，则激光器将会多模运转。
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兰姆凹陷稳频技术
由激光原理，由于增益饱和效应，其输出功率变化形式如图所示。
形状呈钟形，在中心频率v0 处有一个凹陷--兰姆凹陷。
由于凹陷的宽度(约是谱线宽度的百
分之一)远比谱线宽度窄，在v0 附近
频率v的微小改变，都将引起输出功率的显著变化。
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将谱线中心频率v0选作标准频率，通过对输出光强的监测，实时地确定工作频率相对v0的偏离，利用灵敏的腔长自动补偿伺服系统，即可使激光频率稳定在v0上运转，这就是兰姆凹陷稳频基本思想
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稳频
选模技术获得了单频振荡，由于内部和外部条件的变化，谐振频率仍然会在整个增益线型内移动，使输出频率变化，频率漂移。
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1．引起腔长变化的主要因素是：
•
•
反射镜的支架材料的热膨胀，使腔长变化；
机械振动会引起谐振腔支架的振动，导致腔长变化。例如，一个腔长L＝150mm的He—Ne激光器，振动引起
一类针对激光束的发散角，改善其方向性的横模选择技术，
另一类限制激光频谱数目的纵模选择技术。
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1、横模选择
1）．选横模的意义和物理基础
基横模工作也是单频激光器所必须的要求，因为只有在单横模的基础上选单纵模。才能获得激光的单频振荡。
由激光原理已知，激光器振荡的条件是激光器的增益G 必须大于其损耗α。即G>α。考虑到激光器的实际损耗，该条件也可表示为
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当输出功率通过光电接收器被变换成电误差信号后，
相应v0 工作频率状态的电信号不能通过选频放大器(其放大频率选定为lkHz)，
而相应vA 和vB 工作频率状态的电信号，可以通过选频放大器，并加到PSD上。
相应vA，v0、vB三种状态的PSD输出电压分别为正、零、负的直流误差电压，它们经直流放大后，加到压电陶瓷环上，使环变长、不变和变短，从而使激光器谐振腔腔长相应地缩短、不变和变长。
光栅建立起来以后，脉冲后沿通过染料时，会因受到后向散射而被压缩。
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选模
激光束质量高
良好的方向性极好的单色性
模式角度来说高质量的激光束单横模单纵模