2010年第1期文章目次

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  • 1  量子点红外探测器研究进展
    雷亚贵 于进 张平雷 张冬燕 王戎瑞
    2010, 40(1):3-8.
    [摘要](1875) [HTML](0) [PDF 751.53 K](1583)
    摘要:
    量子点红外光电探测器(QDIP)凭借自身的优点,未来很有可能与碲镉汞(HgCdTe)红外探测器、量子阱红外光电探测器(QWIP)和非制冷微测辐射热计相竞争。目前,普遍采用自组织方法生长量子点,研究主要集中在:①隧道量子点红外探测器(T-QDIP);②量子阱中量子点(DWELL)红外探测器;③Si基QDIP;④Ge QDIP。本文阐述正在研究的几种QDIP,并对下一代传感器用QDIP进行预测。
    2  硫系玻璃在红外成像系统应用进展
    骆守俊,黄富元,詹道教,王猛
    2010, 40(1):9-13.
    [摘要](1213) [HTML](0) [PDF 922.88 K](2035)
    摘要:
    随着红外热像仪在民用领域的广泛应用,低成本高性能的产品正得到业界的重视。本文主要介绍了硫系玻璃在红外光学设计领域的应用前景。相对于红外领域常用的材料单晶锗,硫系玻璃不但具有低成本,折射率随温度变化小(dn/dt)的特点,而且,由于它是非晶态材料,可以用精密的模压工艺来代替用于晶体材料的单点金刚石车削工艺,其批量加工的成本得到了大幅的降低,产品的稳定性,一致性也得到了明显的提高。
    3  稳态热晕对激光束大气传输特性的影响
    任宏岩,李刚,沈洪斌 王元铂,姜楠,毛少娟
    2010, 40(1):14-17.
    [摘要](1128) [HTML](0) [PDF 1.70 M](818)
    摘要:
    利用稳态热晕条件下的高斯光束的光强分布模型,数值分析了无风和有风两种情况下稳态热晕效应引起的光束畸变。在无风情况下,分析了热晕对不同传输距离、不同初始功率的激光束能量分布的影响;在有风情况下,分析了热晕对近场和远场激光束的影响,分析了不同横向风速对光束畸变的影响。
    4  脉冲激光辐照下金属/液体结构温度变化初探
    袁立国 赵国民 焦路光
    2010, 40(1):18-21.
    [摘要](1045) [HTML](0) [PDF 1.12 M](700)
    摘要:
    通过1053 nm重频脉冲激光辐照铝合金板和铝合金/水结构实验,初步研究了水的存在对铝合金板温度变化的影响。采用有限元方法,计算了脉冲激光辐照下铝合金板和铝合金/水结构中的温度场变化。数值结果和实验结果基本相符,水的存在加速了热扩散,延缓了铝合金板的温升。
    5  基于Matlab的相位式激光测距研究
    张婷,张珂殊
    2010, 40(1):22-27.
    [摘要](1643) [HTML](0) [PDF 935.93 K](1950)
    摘要:
    基于相位式激光测距系统的基本原理和鉴相方法,采用双调制频率的方法解决了测量距离和测距精度之间的矛盾,采用差频鉴相的方法减少电路复杂度。首次基于模块化的思想,运用Matlab的Simulink工具实现了系统的原理分析,对频域数字测相、数字同步解调测相法和自动数字测相法进行了比较。从理论上证明了实现一个高精度、快速相位式激光测距系统的可行性,为下一步实际设备研制奠定了基础。
    6  基于1665 nm激光器测量甲烷气体浓度的研究
    安宇鹏,宋振宇,王一丁
    2010, 40(1):28-31.
    [摘要](1119) [HTML](0) [PDF 758.97 K](667)
    摘要:
    介绍了一种以1665 nm分布反馈(DFB)激光器为光源,使用双光路差分吸收光谱技术(DAS)测量甲烷浓度的检测系统。双光路差分吸收光谱技术能有效抑制由于光源光强变化、探测器零点漂移等因素所引起的测量的不准确。文中对这种检测方法进行了理论和实验分析,系统的最小探测浓度为100×10-6,响应时间约为14 s。
    7  3.6W全固态腔内和频Nd∶YVO4橙黄激光器
    王君光 刘旭 吕旺 赵佳
    2010, 40(1):32-34.
    [摘要](1003) [HTML](0) [PDF 842.88 K](584)
    摘要:
    报道了一种采用光纤耦合激光二极管阵列(LDA)端面泵浦Nd∶YVO4激光晶体、Ⅰ类临界位相匹配BiB3O6(BiBO)腔内和频实现全固态连续橙黄色激光输出的实验结果。波长为593.5 nm的橙黄色激光是由Nd∶YVO4晶体1064 nm和1342 nm双波长非线性和频产生的。当泵浦功率为27.5 W时,得到橙黄色激光最大输出功率3.6 W,光-光转换效率高达13.2%,据我们所知,这是目前利用腔内和频Nd∶YVO4激光器获得593.5 nm橙黄色激光输出的最高效率。
    8  高重频窄脉冲LD端面泵浦Nd∶YAG/LBO绿光激光器
    陈虹竹 贾光辉 董磊 李亚楠 高中楠 李江明 张世文
    2010, 40(1):35-37.
    [摘要](1066) [HTML](0) [PDF 887.36 K](719)
    摘要:
    报道了LD端面泵浦的Nd∶YAG/LBO U形腔腔内倍频激光器,通过对连续LD泵浦源脉冲调制选取合适的占空比,大幅降低了晶体的热透镜效应。在泵浦功率8.05 W,重复频率1 kHz条件下,获得了输出功率1.38 W、脉宽8 ns、峰值功率172 kW、光束质量M2因子1.3的绿激光输出,光-光转换率达17%。
    9  基于新型Loyt滤波器选频的Nd∶GdVO4单频绿光微片激光器
    林海峰,陈建林
    2010, 40(1):38-40.
    [摘要](998) [HTML](0) [PDF 765.48 K](768)
    摘要:
    报道了一种LD泵浦Nd∶GdVO4晶体的单频绿光微片激光器。采用Rochon棱镜与KTP倍频晶体构成的新型Loyt滤波器作为选频元件,各元件之间采用光胶的方法结合在一起,从而实现稳定的单纵模绿光输出。在600 mW,808 nm LD泵浦时获得95.3 mW稳定的单频绿光输出,光-光转换效率达15.9%。
    10  热助推泵浦Nd∶YAG激光器热性能研究
    晏思平,王德良,路英宾,王颖麟,高剑波,陈德章,卿光弼
    2010, 40(1):41-43.
    [摘要](1116) [HTML](0) [PDF 704.01 K](645)
    摘要:
    采用热助推泵浦技术,实现了885 nm LD热助推泵浦的板条Nd∶YAG脉冲激光器运转。从粒子跃迁机理上对热助推泵浦方式做了理论分析,并通过实验验证了885 nm热助推泵浦相对于802 nm泵浦的优势。885 nm热助推泵浦的光光效率比802 nm泵浦方式提高了26%,废热产生则减少了约23%,结果表明热助推泵浦方案在热性能相对传统泵浦有明显的优势。
    11  多孔径光束积分激光匀束器理论与设计
    黄峰,贾文武,汪岳峰,尚浩,郭双飞
    2010, 40(1):44-47.
    [摘要](1000) [HTML](0) [PDF 1.48 M](1765)
    摘要:
    分析了多孔径光束积分匀束器的基本原理和设计理论,分别设计了衍射型和成像型微透镜阵列激光匀束器,将高斯光束整形为平顶光束。光线追迹的结果表明,当微透镜阵列的菲涅尔数较大时,两种匀束器都能获得良好的匀束效果,而成像型能比前者提供更好的光束均匀性和边缘坡度。此外,入射光的准直性能会影响匀束效果,当入射光发散角较大,超过微透镜数值孔径时会导致像面光斑出现明显旁瓣,无法实现正常的匀化。
    12  基于声学方法的舰船烟囱红外辐射强度计算影响因素分析
    初云涛,华志刚,谈锋
    2010, 40(1):48-50.
    [摘要](1587) [HTML](0) [PDF 769.58 K](1034)
    摘要:
    利用舰船红外辐射强度数学模型,对基于声学方法的舰船烟囱红外辐射强度测量技术的影响因素进行了仿真研究,结果表明:烟气的热物性参数,红外辐射源的辐射特性以及环境噪声是影响红外辐射强度监测的主要因素。其中烟气的比热比的影响最大,其次是辐射源的发射率和环境噪声。准确确定烟气比热比,辐射源的发射率以及设法降低环境噪声是提高舰船红外辐射强度的重要手段。
    13  水云从紫外到远红外波段的平均单次散射特性
    刘强 陈秀红 何晓雄 魏合理
    2010, 40(1):51-56.
    [摘要](1300) [HTML](0) [PDF 1.08 M](933)
    摘要:
    中国科学院合肥物质科学研究院青年人才基金资助。摘要:水云出现在对流层的中下层,一般由球形液态水滴组成,是陆地大气太阳辐射通量的重要调节者之一。水云的散射特性在气候模式、辐射传输和遥感领域都具有非常重要的应用。利用Mie理论首先计算了不同大小的单个水云粒子的单次散射特性。再根据90种实际观测的水云粒子尺度谱分布,建立了一个水云在光学波段(紫外到远红外)的平均散射特性数据库。利用这个数据库,分析了8种常用的典型水云的单次散射特性分布,以及在可见到近红外、中波红外和长波红外三个波段的平均透过率特性。
    14  应用BP神经网络的光谱测温与仿真
    季中敏,刘晓东
    2010, 40(1):57-61.
    [摘要](967) [HTML](0) [PDF 943.29 K](547)
    摘要:
    采用BP神经网络处理多光谱测温数据,利用MATLAB神经网络工具箱进行计算机仿真试验,并分析了随机噪声对测量结果的影响。实验结果表明,该方法可以取消大多数工程材料发射率与波长之间的假设模型,克服最小二乘法解决上述问题的局限,是一种获得目标真温及光谱发射率行之有效的方法。
    15  三波长低血氧测量系统的研究与实现
    宋俊杰,王哲,金海龙,王超
    2010, 40(1):62-65.
    [摘要](1417) [HTML](0) [PDF 765.10 K](1830)
    摘要:
    利用近红外光谱技术的无创血氧测量得到了广泛应用。分析了传统的双波长光源测量低血氧的误差原因,采用三波长测量算法提高了测量精度。定标实验证明了文中选取的三波长光源的准确性。通过对系统性能的测试比较,得出该系统具有较高的准确度和较好的实时性。此系统在低血氧饱和度监护方面具有广泛的应用前景。
    16  模块化热图再现技术研究
    曾朝阳,戴琼松,郭乐勐,贾云鹤,吕绪良
    2010, 40(1):66-70.
    [摘要](958) [HTML](0) [PDF 1.20 M](747)
    摘要:
    为解决红外示假技术中的可控性问题,提出了利用模块控温实现热图再现的技术途径。通过类比LED显示技术,指出只要将LED显示单元更改为电热模块,并利用功率控制器件来控制模块的加热功率,就可以再现任意的热图。利用碳纤维增强的高分子复合材料制备了发热模块,并对其物理性能进行了测试,结果表明这种模块完全满足热图再现的技术要求。最后,用64个电热模块、一台笔记本电脑、一台可编程控制器以及24 V蓄电池电源构建了热图再现系统。试验测试表明,这样构建的热图再现系统可以清晰再现目标的热图。这些工作对于可控热红外伪装有很好的
    17  便携式实时红外动态场景仿真器设计与实现
    陈元林,汤心溢,于洋
    2010, 40(1):71-74.
    [摘要](1028) [HTML](0) [PDF 805.57 K](698)
    摘要:
    传统的基于PC机实现的红外动态场景仿真器,实时性能差,且体积庞大,不适合外场试验。本文设计并实现了一种便携式实时红外动态场景仿真器,该仿真器以ADSP-TS201 DSP作为核心处理器,运行红外动态场景生成算法;利用FPGA实现数据输入输出,负责输出红外图像给后端信号处理设备,并接收其反馈信号;以CY7C68013A控制器扩展USB接口,作为上位主机接口,用于监控仿真器运行。文中详细介绍了该仿真器的设计与实现,并给出了实验结果。
    18  基于光纤Bragg光栅的空间结构横向热应变的实时监测
    陈颖 朱奇光 李志全
    2010, 40(1):75-78.
    [摘要](991) [HTML](0) [PDF 820.05 K](1033)
    摘要:
    当复合材料处于低环地轨道的空间环境中时,将经受环境温度剧烈变化的影响。因此,要顺利完成既定任务,就要在温度变化的过程中保持结构尺寸的稳定性。热膨胀系数(CTE)可以很好地反映结构尺寸的稳定性,在执行任务的过程中须实时监测其变化情况。实验中,由两个光纤Bragg光栅(FBG)构成的差动式结构被用作传感头来同时测量温度和热应变,从而获得CTE的变化。在热真空腔中模拟包括高真空度、紫外和温度周期性变化的低环地轨道环境,在温度周期性变化的过程中,材料发生老化,实时监测横向CTE的变化,可以发现,在1000个温度变
    19  基于BP神经网络的光电测量系统畸变校正
    柏旭光 蔡盛 高峰端 乔彦峰 戴明
    2010, 40(1):79-82.
    [摘要](1121) [HTML](0) [PDF 743.71 K](704)
    摘要:
    在大视场光电测量系统中,由于光学系统畸变的影响使得目标在线阵CCD上的成像偏离了理论成像点,导致系统产生测量误差,为了提高测量精度,必须进行畸变校正。根据畸变光学原理,利用BP神经网络对非线性畸变进行良好的逼近,通过对由畸变测量装置获得的数据进行训练建立网络模型,从而建立整个视场畸变校正的数学模型。实验结果表明,当目标物高为200.115 mm时,利用BP神经网络方法,可将畸变误差从校正前的-2.080 mm提高到校正后的-0.104 mm,使得整体检测精度从1.039%提高到0.052%。
    20  测风激光雷达中F-P标准具频率跟踪方案及实现
    蒋立辉,闫朴,孙东松,唐磊,董晶晶,沈法华,冯帅
    2010, 40(1):83-86.
    [摘要](968) [HTML](0) [PDF 1.29 M](750)
    摘要:
    在直接探测测风激光雷达中,多普勒频移由高分辨率的Fabry-Perot标准具检测得到。指出了激光频率与标准具腔长随环境温度的变化导致测量误差增大的问题,提出了频率跟踪的解决方案。使用散射光纤对激光脉宽进行扩展,在双通道标准具的基础上增加专用于频率跟踪的通道,使用光电倍增管检测光强,设计制作了基于采样的频率跟踪电路。仿真实验表明,该方案能够实现标准具腔长与激光发射频率的动态跟踪。
    21  钢轨磨耗动态测量结构光条纹中心提取算法
    王伟华,孙军华,刘震,张广军
    2010, 40(1):87-90.
    [摘要](530) [HTML](0) [PDF 1.27 M](1146)
    摘要:
    针对钢轨磨耗结构光动态测量中结构光条纹中心提取的实时性问题,提出一种新的序列图像中结构光条纹中心的快速提取算法。以上一帧图像中提取的钢轨条纹中心作为条纹中心的初始位置,首先对初始位置进行校正,以补偿传感器振动所带来的图像中条纹纵向变化,然后在法向方向上使用灰度质心法计算得到条纹中心的近似值,通过在近似值点计算单点Hessian矩阵获得条纹中心的亚像素精确位置。实验表明,该方法速度快、精度高,有效解决了基于结构光视觉的钢轨磨耗动态测量中条纹中心的实时精确提取问题。
    22  1064 nm光纤端面激光减反射膜的研制
    李美萱 杨永亮 付秀华 朱筱茵
    2010, 40(1):91-94.
    [摘要](632) [HTML](0) [PDF 809.16 K](811)
    摘要:
    针对导弹探测制导光源的特殊应用,通过对材料的选择、膜系的设计和工艺参数的优化,采用电子束真空镀膜及离子辅助沉积的方法,成功的在光纤端面为50 μm的口径上镀制减反射膜。研究了膜层的应力匹配和低温镀膜时膜层的牢固性,并给出了光纤端面测试前后结果的实例对比图和曲线。在以YAG激光器为光源的系统中,当激光器的工作电流为2000 mA时,光纤的输出功率比未镀膜时提高了5%,能够承受激光光源的照射和恶劣的环境测试,达到了使用要求。
    23  舰载红外警戒系统目标图像的离群点挖掘算法
    周润芝 马良荔 王江安 王乐东
    2010, 40(1):95-98.
    [摘要](660) [HTML](0) [PDF 599.88 K](613)
    摘要:
    针对舰载红外警戒系统目标图像中弱小目标的检测问题,提出了一种基于离群点挖掘的目标检测算法(OBTD)。依据目标与背景在灰度分布上的不同特性,算法将弱小目标视为离群点。分割图像为一系列的子图像,计算子图像中各像素值的局部可达密度,设定阈值挖掘出离群点,得到可能的目标点。算法时间复杂度低,实时性好。试验表明,该算法能有效地检测出图像中的弱小目标,便于进一步的目标识别和跟踪。
    24  一种新型异源图像融合质量评价模型
    宋乐 林玉池 刘启海 赵美蓉 冯伟昌
    2010, 40(1):99-102.
    [摘要](553) [HTML](0) [PDF 721.66 K](624)
    摘要:
    提出了一种基于FNN的异源图像融合质量评价模型。该模型将融合图像的主观评价结论样本集作为模糊期望输出,并利用高斯隶属度函数将多种典型图像融合客观评价指标进行模糊化,作为网络输入样本。通过网络学习,生成评价指标权重与隶属度函数的相关参数,并采用动量因子提高了网络的学习效率。实验结果表明,采用该方法进行异源图像融合质量评价,评价结论符合人眼的观察特性,主、客观评价结论具有较好的一致率,为融合图像自动化评价的实现提供了有效的途径。
    25  基于空域图像局部多向梯度模的图像融合方法
    卢振坤
    2010, 40(1):103-108.
    [摘要](591) [HTML](0) [PDF 1.65 M](848)
    摘要:
    针对传统像素级图像融合方法割裂像素间联系的问题,提出了一种基于局部多向梯度模的图像融合方法:先对源图像进行分块,然后用方向导数构造的多向梯度滤波器组对图像块进行多向梯度滤波,从而提取出不同方向的边缘特征,通过比较对应块图像总的梯度模的大小来判断属于清晰还是模糊的像素,以此达到融合图像目的。通过实验,证明了该方法简单、有效,对于多聚焦图像的融合具有很好的效果和很好的稳定性。
    26  重心法中的非线性加权系数研究
    郭晓松,唐圣金,周召发,孙磊
    2010, 40(1):109-111.
    [摘要](670) [HTML](0) [PDF 526.74 K](1357)
    摘要:
    基于最优非线性加权的光点定位方法是一种改进的重心法,但其加权系数的传统解法计算复杂、计算量大。为了寻找简单的解法,通过大量数据研究了含有不同功率噪声光斑的最优加权系数,结果表明该系数对噪声功率不敏感,可以应用到一般的光斑中去,并求出近似最优加权系数为2.15。与传统的亚像素算法相比,基于该系数的加权重心法使偏差缩小了1/3,结果令人满意。

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