• 2010年第11期文章目次
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    • >综述与评论
    • 激光多普勒测速技术进展

      2010, 40(11):1157-1162.

      摘要 (853) HTML (0) PDF 739.90 K (4899) 评论 (0) 收藏

      摘要:综述了激光多普勒测速技术的最新进展。首先简单介绍了激光多普勒测速技术的基本原理;然后对差分混频单频激光多普勒测速仪等6种单频激光多普勒测速仪和正交偏振双频激光多普勒测速仪的结构、工作原理及其优缺点进行了详细讨论;最后对清华大学最新研制出的可显著扩大测速量程的HH型双频激光多普勒测速仪进行了较为全面的介绍,并探讨了未来激光多普勒测速技术的发展方向。

    • 下一代光刻技术的EUV光源收集系统的发展

      2010, 40(11):1163-1167.

      摘要 (470) HTML (0) PDF 2.03 M (1323) 评论 (0) 收藏

      摘要:当前半导体器件加工水平正在向22 nm方向发展,而最有希望实现这一尺寸的光刻技术即为EUV光刻技术。EUV光源所发出的13.5 nm辐射因为波长极短,物质对其吸收十分强烈,所以使采用透射式光学系统对辐射进行收集的可能几乎为零。如何高效地收集EUV光源发出的辐射能成为了EUV光刻技术中的一大难题。本文主要介绍了国外在EUV光源收集系统方面的发展现状,描述了两大类EUV光源收集系统(垂直入射式和掠入射式)的一些设计形式和设计实例,并对各种设计形式的EUV收集系统进行了分析和比较。还重点介绍了目前被普遍看好的内嵌式掠入射WolterⅠ型收集系统的设计与加工等情况。

    • >激光应用技术
    • 单多普勒激光雷达机场小尺度风场反演研究

      2010, 40(11):1168-1172.

      摘要 (602) HTML (0) PDF 5.23 M (1066) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于机场上空小尺度风场结构特点以及单多普勒激光雷达测风原理,本文在现有气象雷达三维风场反演的VVP方法的基础上,提出一种基于三维风场在分析体积内均匀分布假设的几何反演算法。此方法对单多普勒激光雷达测得的径向速度进行处理,实现对机场上空实际风速大小及其角度的反演,进而对风切变等灾害性天气完成探测。通过反演数据与原始数据进行比较,分析反演误差,结果表明几何方法能够较好的反映小尺度风场变化趋势。

    • 一种用于头盔式水下无线光通信的卷积码研究

      2010, 40(11):1173-1177.

      摘要 (737) HTML (0) PDF 906.34 K (740) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高头盔式水下无线光通信系统的可靠性,设计了一种新的(3,1,1)卷积码。介绍了水下光通信模型及其对编码的要求,计算了未编码系统在水下高斯白噪声信道下的误比特率。给出了此卷积码的具体的编译码方法,推导了编码后系统误比特率计算公式。在不同系统参数、水质和传输距离的情况下,对未编码系统和编码系统分别进行了仿真。仿真结果表明:编码能够改善系统的误码性能;系统参数越大,编码改善系统性能的能力越强;水体衰减系数或传输距离越大,编码改善系统性能的能力越弱。

    • 光子相关光谱法测量不同浓度金颗粒粒径的测量时间分析

      2010, 40(11):1178-1181.

      摘要 (698) HTML (0) PDF 797.38 K (1116) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究不同浓度下金颗粒粒径的测量时间。介绍了PCCS法(光子交叉相关光谱法)测量纳米颗粒粒径的基本原理。运用PCCS法测量了不同时间不同浓度下平均粒径为24.5 nm的金颗粒粒径。测量结果表明,相同的测量时间,悬浮液浓度越高,多次测量标准差越小;相同的悬浮液浓度下,测量时间越长,多次测量结果标准差越小。拟合了各个浓度下测量结果标准差与测量时间之间的曲线,利用拟合曲线,可根据需要的测量精度,选择在该浓度下的测量时间。

    • 激光闪光致眩生物效应实验研究

      2010, 40(11):1182-1185.

      摘要 (611) HTML (0) PDF 1.08 M (752) 评论 (0) 收藏

      摘要:选择恒河猴、青紫蓝灰兔实验动物,研究不同距离(不同光斑)、不同背景光照度条件下的激光对兔眼和猴眼的闪光致眩效应。采用视网膜电流图(ERG)描记方法对闪光致眩现象进行监测,同时,采用眼底照相机观察激光辐照后的视网膜表现。视网膜电流图b波振幅的恢复时间随激光剂量的增加而延长、随背景光亮度的增强而缩短,闪光致眩实验不会造成视网膜的器质性损伤。

    • >激光器技术
    • 连续波DF/HF化学激光器环形喷管与线形喷管的对比

      2010, 40(11):1186-1190.

      摘要 (443) HTML (0) PDF 874.00 K (698) 评论 (0) 收藏

      摘要:环形喷管阵列主要用于环柱型化学激光器,它可以分为两种构型:直喉道型和圆喉道型。二者都可以由线性喷管阵列变换得到。在变换前后保持相同的增益区体积的前提下,环形喷管阵列的横向尺寸将减小为线性喷管阵列的1/π倍,这将更有利于激光器的紧凑化设计。由于圆喉道型环形喷管阵列相对直喉道型更具实用价值,通过三维的数值模拟,比较了圆喉道型环形喷管单元和线形喷管单元的流场特性。结果表明:在相同截面尺寸及喉道面积的条件下,环形喷管出口气流马赫数、气流速度分别比线形喷管高4.03%,0.356%,静温、静压分别比线形喷管低6.08%,19.7%。在喷管的收缩段,两种喷管的边界层发展规律及厚度值基本相同,而环形喷管的气流速度要快于线形喷管,因此环形喷管的氟原子复合比例要略低于线形喷管。

    • LD泵浦再生放大器技术研究

      2010, 40(11):1191-1194.

      摘要 (576) HTML (0) PDF 725.81 K (1409) 评论 (0) 收藏

      摘要:再生放大器作为一种具有极高增益的前置放大器,在获取窄脉宽、高峰值功率激光过程中具有重要作用。本文对再生放大器的传统光路进行了改进,通过光路设计与精确时间控制,将脉冲单选功能集成到再生放大过程中,进行了腔内单选再生放大器技术研究,实验证明这种改进是完全可行的。

    • 基于再生锁模控制的激光器高次谐波研究

      2010, 40(11):1195-1200.

      摘要 (448) HTML (0) PDF 737.32 K (808) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对高次谐波稳定性差的问题,采用再生锁模控制的方法。首先分析锁模脉冲的形成机制,接着对光频率进行合成,经三波瞬态耦合波方程,最后得到高次谐波。在实验装置中得到均衡的脉冲图像且锁模脉冲平滑,获得高信噪比和高稳定性放大的信号光,因此增加光参量啁啾脉冲放大系统的灵活性,本文所采用的分析方法对其他光源的稳定设计也有借鉴作用。

    • >红外技术及应用
    • 概率神经网络用于舌诊的近红外光谱分类

      2010, 40(11):1201-1204.

      摘要 (529) HTML (0) PDF 717.07 K (546) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了快速无创客观地检测舌体所携带的病理信息,提出了基于概率神经网络舌诊归一化反射率近红外光谱分类诊断模型。采集了健康人、脂肪肝患者、肝炎患者三类受试者舌尖的光谱数据,进行归一化反射率预处理,各获得32个样本数据,随机从三类受试者各抽取24个舌尖的光谱数据用于建模,其余的24个用于预测,并分析了径向基函数的扩展速度(SPREAD)对网络的影响。得出SPREAD在0.0065~0.0077之间取值时对网络模型的预测效果和泛化能力较好,用该模型对24个预测样本进行预测,其正确率为95.8%。实验结果表明利用概率神经网络对舌诊近红外光谱的分类是可行的,说明舌表面的光谱信息能客观的反映人体的病理信息,利用此方法对疾病的快速无创地进行初步的筛查成为可能。

    • 利用可见/近红外光谱测定小麦叶面积指数的改进研究

      2010, 40(11):1205-1210.

      摘要 (770) HTML (0) PDF 675.39 K (881) 评论 (0) 收藏

      摘要:改进了小麦叶面积指数的可见/近红外光谱测定模型。以不同方法实现了小麦冠层反射光谱的预处理,并采用偏最小二乘回归算法(PLS)建立小麦叶面积指数估测模型对其进行比较分析,发现小波除噪结合一阶导数能最有效地消除原始光谱的噪声与背景信息,此时PLS模型校正集与预测集R2分别为0.849与0.835。为进一步优化模型,对经一阶导数结合小波除噪后的光谱采用主成分分析法(PCA)降维,以前4个主成分(含原始光谱84.867%特征信息)为输入变量,采用小二乘支撑向量机回归算法(LS-SVR)建立了小麦叶面积指数估测模型,其校正集与预测集R2分别达0.905与0.883,具有比PLS算法更高的精度。结果表明:以小波除噪结合一阶导数去除小麦冠层反射光谱中的土壤背景信息以提高模型精度是可行的,且LS-SVR是建模的优选方法。

    • 电气设备过温红外远程在线监测系统在变电站的应用

      2010, 40(11):1211-1214.

      摘要 (511) HTML (0) PDF 1.44 M (618) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了实现智能电网要求的管理信息化、智能化的目标,提出了解决变电站电气设备自动不间断温度状态监测的应用方案。应用方案采用安装在全方位云台上的网络型红外在线式热成像仪,对无人值守变电站电气设备关键节点进行连续不间断的远程温度状态监测,并将监测数据实时传输到工作网络中,同时实时对监测到的目标温度数据进行分析处理,生成数据报告。实际运行表明,系统输出的温度异常信息可以为预先排除电力设备故障隐患提供有力依据,实现了电网管理从维护运行到状态运行的重大提升。

    • >红外材料与器件
    • 面向工程化应用的量子阱红外探测材料制备研究

      2010, 40(11):1215-1219.

      摘要 (469) HTML (0) PDF 3.28 M (801) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了得到高性能的量子阱红外探测材料,本文通过建立系统的材料设计、材料生长及材料表征体系,对面向工程化应用要求的单色以及双色红外探测的量子阱材料制备技术进行了较深入探索,并得到了相应部分器件的测试结果,实践证明,通过工艺与控制过程优化,量子阱红外探测材料的制备可实现高的可控性和稳定性。

    • 长波640×512元GaAs/AlGaAs量子阱红外焦平面探测器的研制

      2010, 40(11):1220-1223.

      摘要 (524) HTML (0) PDF 1.92 M (1130) 评论 (0) 收藏

      摘要:量子阱红外探测器由于具有更高的材料均匀性和成品率,是红外探测技术研究的重点方向之一。本文通过突破材料外延、器件制备工艺、读出电路设计以及倒装互连等关键工艺技术,研制了长波640×512元GaAs/AlGaAs量子阱红外焦平面探测器。77 K下,器件的平均黑体响应率Rv为1.4×107 V/W,峰值探测率Dλ*为6.2×109 cm Hz1/2W-1,器件的盲元率达到了0.87%,响应率不均匀性5.8%,并在77 K下对探测器进行成像演示。

    • >光电对抗
    • 全向激光探测系统中光斑精确定位方法研究

      2010, 40(11):1224-1228.

      摘要 (438) HTML (0) PDF 804.44 K (1012) 评论 (0) 收藏

      摘要:介绍了全向激光探测系统的成像特点,引入了两种亚像素激光光斑中心定位算法——灰度重心法和椭圆拟合法,并对两种算法进行了理论分析和实验验证,得到了不同光斑大小下光斑定位坐标均值和标准差数据,数据显示:灰度重心法和椭圆拟合法分别在光斑较小和较大时具有较高的定位精度。鉴于此,为提高系统定位精度,提出针对不同大小光斑分别使用灰度重心法和椭圆拟合法的综合定位方法,由实验数据可知,综合方法可以保证定位精度在0.15个像素以下,这有助于后续对激光源精确定向工作的开展。

    • >光纤及光通讯技术
    • 传输光纤对单频光纤放大器中受激布里渊散射的影响

      2010, 40(11):1229-1233.

      摘要 (527) HTML (0) PDF 595.29 K (590) 评论 (0) 收藏

      摘要:在全光纤的单频光纤放大器系统中,泵浦耦合器带有的传输光纤将会对放大器的性能产生影响,为了研究其影响的规律,本文从含有SBS的速率方程出发,建立模型,讨论在含有传输光纤的情况下的泵浦方式,传输光纤长度,光纤结构对SBS的影响,所得结论为从实验上研究单频光纤放大器中SBS的变化规律提供理论依据。

    • 两种相位共轭技术对光纤中超短光脉冲传输失真的补偿比较

      2010, 40(11):1234-1240.

      摘要 (602) HTML (0) PDF 693.81 K (808) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过理论分析和数值计算,比较了时域相位共轭技术和频域相位共轭技术对光纤中由于色散和非线性引起的超短光脉冲传输失真的补偿效果。结果表明,在仅考虑群速度色散和自相位调制效应时,时域相位共轭技术与频域相位共轭技术的补偿效果一致;当需要考虑三阶色散时,频域相位共轭技术的补偿效果优于时域相位共轭技术;当需要考虑脉冲内拉曼散射时,时域相位共轭技术的补偿效果优于频域相位共轭技术;当上述四种效应同时考虑时,频域相位共轭技术的补偿效果略优于时域相位共轭技术。同时还对上述两种补偿技术的应用进行了讨论。

    • >光学技术
    • Yb∶Y2O3激光陶瓷纳米粉体制备及性能研究

      2010, 40(11):1241-1244.

      摘要 (538) HTML (0) PDF 845.77 K (865) 评论 (0) 收藏

      摘要:以Y2O3和Yb2O3为原料,采用柠檬酸溶胶-凝胶法,控制溶液pH值为3~4,反应温度70~80 ℃时制备出Yb∶Y2O3激光陶瓷纳米前驱粉体。XRD测试结果表明最佳煅烧温度为800 ℃,并且晶化完全;差热-热重分析表明,前驱体中柠檬酸和硝酸等在300 ℃时分解放热。荧光光谱分析发现,荧光发射的最强峰位于1030 nm,对应Yb3+的2F7/2-2F5/2能级跃迁。

    • 长条形空间反射镜轻量化及其支撑结构设计

      2010, 40(11):1245-1249.

      摘要 (499) HTML (0) PDF 832.59 K (1146) 评论 (0) 收藏

      摘要:为保证空间反射镜在空间应用环境中保持高位置精度和面形精度,实现良好成像,从结构材料的选择、反射镜轻量化设计及支撑结构设计三个方面对某长条形空间反射镜进行了详细的结构设计。提出了一种底面局部开口、三角形加强筋的轻量化形式,反射镜采用背部三点支撑方案,通过合理设计柔性支撑结构参数,使反射镜保证了高刚度和热尺寸稳定性要求。采用有限元法对反射镜系统进行了静、动态特性和热特性分析。分析结果表明:自重及5 ℃均匀温变载荷工况下,反射镜面形精度达到λ/10 PV,λ/50 RMS(λ=632.8 nm);反射镜组件一阶固有频率230 Hz,具有足够高的动静态刚度和热尺寸稳定性,满足空间应用要求。

    • >图像与信号处理
    • 基于区域分割和非采样Contourlet变换的红外和可见光图像融合

      2010, 40(11):1250-1257.

      摘要 (663) HTML (0) PDF 1.16 M (480) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对同一场景的红外和可见光图像,提出一种基于OTSU递归分割算法的区域分割和非采样Contourlet变换的红外和可见光图像融合算法。首先,对红外和可见光图像进行区域分割和区域关联,关联映射图分为目标区域、背景区域和灰度区域。随后,应用NSCT变换对图像进行多尺度、多方向分解,按照关联映射图中三个区域对NSCT分解后的高低频子带系数进行区域划分,根据不同区域的特性在NSCT域设计不同的融合规则。最后,进行重构得到融合图像。对三组不同场景图像的实验结果进行主观目视判别和客观性能评价,对比基于像素和邻域能量的融合算法,本文算法不仅能较全面的保持可见光图像中的光谱信息,而且能够有效、准确的提取红外图像的热目标信息,优于传统的基于像素和邻域能量的融合算法,可获得较理想的融合图像。

    • 结合运动目标轮廓提取的均值漂移算法

      2010, 40(11):1258-1262.

      摘要 (489) HTML (0) PDF 753.99 K (331) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种结合运动目标轮廓提取的改进均值漂移算法。对相邻4帧的图像两两配准之后进行差分相乘运算,再进行形态学处理获得理想的目标区域,经权值计算之后在该区域内建立目标颜色直方图模型,计算均值漂移向量进行目标跟踪,当相似性系数小于某个阈值时更新目标模板模型,以适应目标的形变等情况。实验结果表明,改进后的算法具有较好的抗背景干扰能力,能够有效和准确地跟踪目标,而且对跟踪不规则和形变目标有很好的适应性,提高了均值漂移算法的跟踪性能。

    • 基于旋转、平移和尺度不变的平稳小波图像去噪

      2010, 40(11):1263-1268.

      摘要 (400) HTML (0) PDF 535.74 K (657) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统的离散正交小波变换对信号的起始位置比较敏感的特点,提出了具有旋转、平移和尺度不变的平稳小波变换,将图像变换到极坐标,采用方向能量函数确定图像主轴方位,并将图像主轴旋转到水平方向得到方向归一化的图像。然后通过对图像的重整和小波基的位移、伸缩、旋转,来消除位移和尺度的影响。采用基于Bayesian自适应阈值估计的方法,通过最小化Bayesian风险函数获得具有最大信噪比的图像近似最优消噪阈值,提出一种利用输入数据直接得到渐近最优阈值的图像去噪方法。实验结果表明,所提出的方法能够在去除噪声的同时很好地保留图像的边缘,是一种有效的图像去噪方法。

    • 高分辨率红外图像的分层自适应阈值Curvelet系数萎缩去噪方法

      2010, 40(11):1269-1274.

      摘要 (490) HTML (0) PDF 692.65 K (504) 评论 (0) 收藏

      摘要:高分辨率红外图像在基于小波系数阈值萎缩的去噪过程中,容易导致边缘模糊或丢失等失真。文中首次引入基于wrapping的第二代快速Curvelet变换,对图像边缘信息进行有效的稀疏保存,并采用分层自适应阈值算法独立估计每个尺度、方向上的Curvelet系数噪声阈值,并针对红外图像的Curvelet系数能量高度集中于低尺度系数的特点,采用尺度相关的硬阈值对染噪图像的Curvelet系数进行处理。实验结果表明:在不同噪声条件下,与基于小波系数的Visu Shrink,Penalized,sparsity-norm阈值等去噪算法相比,文中提出的去噪算法取得了较好的去噪效果,在噪声方差σ=30时,使用该方法的峰值信噪比(PSNR)可高达31.77 dB,去噪后的图像边缘保持良好,具有较好的视觉效果;同时,文中建议算法的计算量比传统Curvelet降低了70%以上,适合在DSP等嵌入式系统应用。

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