• 2010年第5期文章目次
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    • >图像与信号处理
    • 光纤光栅传感技术在阵地安全监测中的应用

      2010, 40(5)-523.

      摘要 (724) HTML (0) PDF 0.00 Byte (182) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计并实现了一种能够对阵地安全实施多点监测的光纤光栅综合传感系统。从部队阵地安全监测的实际需要出发,提出光纤光栅传感技术在此方面的应用设想。叙述了光纤光栅传感技术的基本原理,提出基于ARM9的F-P滤波器光信号解调方案,选取以S3C2410A微处理器为控制核心,设计了解调系统的各组成模块。针对应用场合的特殊性,指出其封装方面的具体要求,采用多路复用和循环扫描的方式实现大范围多参数监测。通过分析相关实验数据,获取了该系统对阵地重点区域温度和应变监测的效果。针对实际应用中存在的不足提出了光纤光栅传感技术应用于

    • >激光应用技术
    • 两种激光散斑均化方法研究

      2010, 40(5):455-458.

      摘要 (970) HTML (0) PDF 929.40 K (843) 评论 (0) 收藏

      摘要:Nd∶YAG倍频脉冲激光器作为激光源,波长532 nm,频率1 Hz,光束直径5 mm。分别将低阶模或高阶模激光发散后,通过毛玻璃相位板或散斑相移器对激光散斑进行均化,测量不同大小光斑的均匀性并对比两种散斑均化方法的作用特性。结果表明相位板组与无均化组比较有显著差异(P<0.01),相移器组与无均化组比较有统计学差异(P<0.05)。毛玻璃相位板均化效果更加明显,但能量衰减更快,证明毛玻璃相位板更适用于对均化要求高但近距离应用的场合,而激光散斑相移器均化更适用于远距离应用场合。

    • TC4钛合金表面激光熔覆C与BN粉末原位生成复合涂层

      2010, 40(5):459-462.

      摘要 (924) HTML (0) PDF 935.51 K (530) 评论 (0) 收藏

      摘要:将高纯度的C,BN机械混合粉末预涂在TC4钛合金表面,采用5 kW横流CO2激光器进行激光熔覆,原位生成高硬度复合涂层。利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能量弥散X射线探测器(EDXs)等观察和分析熔覆层的微观组织和成分,测试了熔覆层的硬度。结果表明,以C,BN机械混合粉末为原料,利用激光熔覆原位生成技术生成了树枝晶状的复合熔覆层,熔覆层与基体冶金结合。熔覆层显微硬度值最高可达1454 HV0.5,显著地提高了TC4合金的硬度。

    • 1.319 μm激光照明条件下目标特性的实验研究

      2010, 40(5):463-466.

      摘要 (872) HTML (0) PDF 1.38 M (818) 评论 (0) 收藏

      摘要:目标表面的反射特性主要由双向反射分布函数来表述,利用双向反射分布函数经验公式推导了激光主动照明条件下的目标反射截面,给出一种近似计算的方法,基于该方法计算了圆锥体目标激光反射截面。采用1.319 μm固体激光器,搭建实验平台,实际测量了圆锥体目标反射截面随入射角度的变化趋势,同提出的计算方法计算得到的结果相一致。实验测量了圆板,圆柱,圆锥等目标在不同涂层时目标反射截面随入射角度的变化关系。结果可以为激光主动照明系统模型的优化及后续目标特征的提取与识别工作提供参考。

    • 毛细管中生物细胞的光微操纵实验研究

      2010, 40(5):467-470.

      摘要 (775) HTML (0) PDF 1.01 M (683) 评论 (0) 收藏

      摘要:细胞是生命结构和功能的基本单位,光镊透过毛细管管壁捕获毛细管中的酵母菌细胞或血红细胞,实现光镊沿光束纵向和横向操纵毛细管中的生物细胞,并使其沿光束横向移动。实验测量了毛细管中酵母菌细胞的皮牛顿量级的光阱力。实现了光镊对毛细管中生物活体样品的非接触无损伤操纵和测量。

    • Pound-Drever-Hall稳频误差信号线性动态范围及灵敏度分析

      2010, 40(5):471-475.

      摘要 (908) HTML (0) PDF 808.30 K (614) 评论 (0) 收藏

      摘要:在Pound-Drever-Hall激光稳频方法中,误差信号的线性动态范围和灵敏度是影响稳频效果的重要指标。为了对Pound-Drever-Hall激光稳频性能进行优化,本文理论分析了调制频率、FP腔镜反射率和腔长对动态范围及灵敏度的影响,并通过实验仿真进行定量讨论和优化。实验结果表明,调制频率、反射率和腔长都分别与线性动态范围的大小有着紧密的联系,通过对这些参数的正确选取,以及对精度和灵活性要求的综合考虑,可以提升稳频系统的效果;而且对调制深度的优化可以提高误差信号灵敏度。

    • >激光器技术
    • 二极管端面泵浦Nd∶GdVO4高重频声光调Q激光器

      2010, 40(5):476-478.

      摘要 (808) HTML (0) PDF 2.08 M (333) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用波长808 nm的光纤耦合输出LD为泵浦源,用Nd∶GdVO4作为激光增益介质,采用端面泵浦方式,通过谐振腔优化设计,达到良好腔模匹配,在LD注入功率20 W的情况下,实现1064 nm激光功率11.3 W的连续输出,光-光转换效率达到56.5%。插入声光调Q器件,通过合理设计腔内激光束腰大小及束腰位置,在重复频率30 kHz时,获得最大调Q输出功率9.2 W,峰值功率30.9 kW,同时,在此基础上,采用KTP晶体腔内倍频,在重复频率为30 kHz时,获得532 nm激光输出平均功率6.3 W。

    • GO法在无水冷全固态激光器系统可靠性分析中的应用

      2010, 40(5):479-483.

      摘要 (609) HTML (0) PDF 4.32 M (545) 评论 (0) 收藏

      摘要:GO法是一种以成功为导向的系统可靠性和风险性的分析技术。论文根据GO法的原理,构建无水冷全固态激光器系统的GO图,利用VC++编写了计算该系统的可靠性特征参量(系统故障率和平均维修时间等)和部件重要度分析的界面程序,得到的结果比较符合实验经验值,对激光器系统的使用以及维修时间等具有指导意义。

    • 内腔式KTP光学参量振荡器的实验研究

      2010, 40(5):484-487.

      摘要 (699) HTML (0) PDF 842.36 K (463) 评论 (0) 收藏

      摘要:在脉冲氙灯抽运的Nd∶YAG被动调Q激光器腔内,插入非临界相位匹配KTP晶体,构成内腔式KTP光学参量振荡器,获得脉宽3 ns、单脉冲能量10 mJ、中心波长1.568 μm的人眼安全激光输出。当光学参量振荡器的腔长分别为3 cm,6 cm和8 cm时,得到的信号光脉冲的时间宽度分别为6 ns,4 ns和3 ns。当氙灯电注入能量为26 J时,输出的信号光出现双脉冲。实验上比较了Nd∶YAG激光器不同的谐振腔结构和参量对信号光脉冲的影响,并从理论上加以解释。

    • 激光二极管端面泵浦Tm∶YAP 2μm激光器

      2010, 40(5):488-490.

      摘要 (813) HTML (0) PDF 859.29 K (504) 评论 (0) 收藏

      摘要:报道了激光二极管端面泵浦Tm∶YAP晶体,在2 μm处获得连续的激光输出,在实验中选择五种不同光斑能量分布的泵浦源,最高实现20.9 W的2 μm激光输出,光-光转换效率为26.1%,斜率效率为39%。通过对五种具有不同光斑能量分布泵浦源的比较,得出了光斑能量分布与光-光转换效率、最大功率输出的关系,以便在今后的实验中快速选择理想的泵浦源。

    • >红外技术及应用
    • 红外光源辐射特性的蒙特卡洛模拟

      2010, 40(5):491-495.

      摘要 (803) HTML (0) PDF 1.23 M (896) 评论 (0) 收藏

      摘要:为满足红外跟踪仿真的高精度、高稳定性设计要求,本文基于蒙特卡洛算法针对红外光源的辐射特性进行了模拟仿真研究。首先,介绍了系统结构和工作原理。接着,以蒙特卡洛方法为基础,对钨丝灯圆柱体光源进行建模,给出光阑处的辐照度精确分布,为建立光阑通光口径的非线性控制函数提供依据。然后,分析了不同条件下蒙特卡洛算法的准确度,并研究了装配位置对系统光能利用率的影响。仿真结果表明:在旋转抛物面反射镜的焦点外存在一个最佳的光源装配位置;在装配过程中,允许的轴向偏移为0.1 mm,垂轴偏移为0.1 mm,角度偏移为2°。该系统

    • 基于蒙特卡洛模拟法的红外光学系统公差分析

      2010, 40(5):496-499.

      摘要 (771) HTML (0) PDF 710.75 K (1674) 评论 (0) 收藏

      摘要:在研究了蒙特卡洛(Monte Carlo)模拟的概念、方法和基本步骤的基础上,讨论了蒙特卡洛模拟在红外光学设计中的应用。运用光学设计软件CODE V进行了中波红外光学系统的蒙特卡洛模拟实例计算。模拟结果表明:用蒙特卡洛模拟法进行公差分析,不仅可以在满足设计要求的前提下使系统的加工和装调公差得到合理分配,还可以正确地预测生产结果,判断设计的合理性。

    • 建筑物目标三维红外场景仿真

      2010, 40(5):500-505.

      摘要 (827) HTML (0) PDF 1.60 M (802) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了建筑物目标三维红外场景仿真方法。首先分析了三维场景模型的生成方法,采用软件绘制的方法获取三维场景,并将其加载至OpenGL环境中进一步处理;然后分析了三维红外场景的生成方法,对辐射源进行三维模拟,建立红外成像模型,得到目标表面红外辐射特性;最后模拟红外热像仪生成目标三维红外场景,给出了仿真结果和温度对比曲线。实验结果表明,仿真图像真实地反映了建筑物目标的红外辐射特性,各部分温度与实测温度变化规律基本一致。本文所述仿真方法切实可行,达到了场景仿真的效果。

    • >红外材料与器件
    • 激活退火对As掺杂型HgCdTe材料的影响

      2010, 40(5):506-510.

      摘要 (836) HTML (0) PDF 749.38 K (743) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了激活退火热处理过程对As掺杂碲镉汞外延材料组分的影响,实验包括不同的热处理条件以及不同厚度外延材料,并用红外透射光谱测量了退火前后材料组分的变化。实验结果表明,在相同温度和相同时间的热处理条件下,外延层的厚度越厚,热处理对材料组分的影响越小;在相同温度不同时间的热处理过程中,随着时间增加,材料的组分变化也随之增加,并且,外延层越厚,组分的变化量也越小。

    • 延伸波长InGaAs红外探测器的实时γ辐照研究

      2010, 40(5):511-514.

      摘要 (812) HTML (0) PDF 732.42 K (414) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过实时测试方法,研究了延伸波长InGaAs红外探测器在55×104 rad的γ辐照下的电流-电压特性变化,发现器件的暗电流没有明显变化,零偏电阻稍有变化,但变化的幅度很小。在辐照前后对器件的性能进行了测试,发现在辐照后器件的信号稍有下降,噪声基本不变,说明在受到辐照后器件的探测性能略有下降。对器件在辐照前后的低频噪声进行了测试,发现整个低频区的噪声都没有明显的改变。这些结论表明γ辐照对延伸波长InGaAs器件的影响较小。

    • >光纤及光通讯技术
    • 埋入式聚合物光纤传感器应变传递影响参数分析常

      2010, 40(5):515-519.

      摘要 (639) HTML (0) PDF 810.79 K (350) 评论 (0) 收藏

      摘要:在已有的应变传递模型的基础上,经过分析得到了影响埋入式聚合物光纤传感器应变传递的主要因素:中间黏贴层模型参数、中间黏贴层厚度、光纤传感器长度和中间黏贴层泊松比。通过对各影响参数进行分析,得到了它们与平均应变传递率的关系。结果表明,聚合物光纤传感器在瞬时响应下的平均应变传递率随着中间黏贴层Kelvin单元的弹性模量增大而增大,随着中间黏贴层厚度的增大而减小,随着传感器长度增大而增大;在准静态响应下的平均应变传递率随着中间黏贴层弹簧单元的弹性模量增大而增大,随着中间黏贴层厚度的增大而减小,随着传感器长度增大而

    • 基于互相位调制的孤子互作用控制

      2010, 40(5):520-523.

      摘要 (641) HTML (0) PDF 715.48 K (354) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了不同速率的两束光脉冲同向传播时,互相位调制造成的对相邻孤子互作用的影响。在传输一长串孤子的同时,相邻的另一信道的特定位置存在光脉冲,该脉冲改变孤子串中相应位置孤子的相位,从而改变孤子间互作用力的性质,达到控制孤子互作用的目的。通过数值计算,对该方法进行了分析。结果表明,光脉冲对孤子串的控制作用取决于其幅度,与相位无关。最后,介绍了该方法的潜在用途。

    • >光电技术与系统
    • 一种高能激光系统光路模拟器设计

      2010, 40(5):524-526.

      摘要 (688) HTML (0) PDF 584.36 K (562) 评论 (0) 收藏

      摘要:光路模拟器用于在实验室内模拟激光器激光束聚焦于远处实际靶子上时的激光能量密度分布,主要由球面镜组成。根据使用的球面镜数量的不同以及各球面镜间距离的变化,它可以模拟激光器实际聚焦于某一距离处靶子上的能量密度分布。文中推导出了光路模拟器的焦距及后截距的数学表达式,并用矩阵方法对计算得出的结果进行了验证,结果表明二者符合得很好。最后讨论了光路模拟器在实际使用中存在的一些问题,这对光路模拟器的调校及实际使用具有一定的指导意义。

    • >光学技术
    • 光子晶体的等效负折射与椭圆孔的光开关效应

      2010, 40(5):527-531.

      摘要 (750) HTML (0) PDF 676.18 K (459) 评论 (0) 收藏

      摘要:用时域有限差分法和介质的等效折射率概念,研究了三角形结构的等效负折射率光子晶体的透射谱,研究发现选择合适的波源的工作频率,在等效负折射率光子晶体中,因Bloch波共振和受激辐射以及光子隧道贯穿极大地增强了自发辐射的几率,使能量被高度局域,进而大大增强了它们的透射率,从而获得明显的全光开关效应,进一步研究发现当二维光子晶体三角形结构的圆柱空气孔改为椭圆柱空气孔时,椭圆孔激发对应的透射峰远大于圆柱空气对应的透射峰,即椭圆孔具有很高的品质因数,从而形成性能极优的光开关效应,有望在实现高效光放大、光子晶体激光器和

    • 实现多种通道滤波功能的一维光子晶体缺陷模

      2010, 40(5):532-536.

      摘要 (814) HTML (0) PDF 743.62 K (336) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用传输矩阵法研究一维光子晶体B(AB)m(ACB)n(AB)mB的缺陷模,结果发现:随n的增加,B(AB)8(ACB)n(AB)8B的透射谱出现与n值对应的共振缺陷模,具有超窄带多通道滤波的特性;当n=1,随着C层介质光学厚度奇数倍增加,透射谱中出现奇数条共振缺陷模,具有超窄带奇数通道滤波特性;当n=1,随着C层介质光学厚度偶数倍增加,透射谱中出现两条共振缺陷模,具有超窄带双通道滤波特性。当n=1,缺陷模频率处局域电场强度随m的增加而增强,而随C层光学厚度奇数倍增加,缺陷模频率处局域电场强度不变,但局域

    • >电子电路
    • 波长调制光谱技术中的激光控制器设计

      2010, 40(5):537-541.

      摘要 (465) HTML (0) PDF 729.82 K (842) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计了一种波长调制光谱技术中DFB半导体激光控制电路,该控制电路包括波长调制电路、波长扫描电路和TEC控制电路。通过使用晶振、二进制计数器、带通滤波器以及程控衰减器产生波长调制信号,使用D/A转换器产生波长扫描信号,并且使用NLD0531BPQ芯片对激光器内置TEC进行控制,最后通过CO二次谐波谱线测量。激光器控制电路的参数全部采用数字控制,并且可以通过单片机进行调整。实验表明,该控制电路具有较高的稳定性,其控制精度达到了0.01 ℃。

    • 红外焦平面读出集成电路噪声分析研究

      2010, 40(5):542-545.

      摘要 (637) HTML (0) PDF 772.85 K (426) 评论 (0) 收藏

      摘要:信噪比和动态范围是衡量红外焦平面读出电路性能的两个重要指标,读出电路的随机噪声与这两个指标直接相关。本文对红外焦平面读出电路链路里的随机噪声进行了深入分析研究,同时给出每个噪声源的理论计算方法以及整个读出链路噪声的理论计算方法。最后用Matlab仿真计算出了各个电路参数对读出电路噪声的影响以及信噪比和动态范围的影响。

    • >图像与信号处理
    • 低空背景下红外目标提取跟踪算法研究

      2010, 40(5):546-548.

      摘要 (337) HTML (0) PDF 1.04 M (437) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决低空复杂背景下红外目标的提取和跟踪,提出了地平线检测排除地物背景的方法,然后在地平线之上的区域,采用边缘检测、阈值分割、边界搜索算法并结合多帧图像的相关性以及目标形态和运动参数的连续性来提取目标。实验表明,本文的算法计算量小、实时性强,可以有效检测出地平线,排除低空背景和假目标的干扰,实现稳定的跟踪,并最终完成了DSP的硬件实现。

    • 一种改进的核维纳滤波器图像去噪算法研究

      2010, 40(5):549-553.

      摘要 (1216) HTML (0) PDF 900.02 K (918) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种新的改进核维纳滤波器图像去噪算法。维纳滤波器通过最小化去噪图像与原始无噪图像之间的均方误差准则进行线性变换完成去噪,维纳滤波器给出了贝叶斯意义下最好的解。但是单纯的线性变换通常难以满足非平稳随机过程,采用核方法将维纳滤波器扩展到特征空间进行非线性变换是一种很好的处理手段。在进行特征空间的非线性维纳滤波时,重构输入空间的原图像时常常会遇到局部收敛性、对初始点较为敏感等问题,考虑到在高斯核函数下,特征空间均方误差和输入空间均方误差有一定的内在相关性,将输入空间下的维纳滤波结果约束到特征空间的均方误差中

    • 一种基于多重模糊聚类的红外目标分割算法

      2010, 40(5):554-557.

      摘要 (534) HTML (0) PDF 1012.33 K (288) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种基于多重模糊聚类的红外目标分割算法。为了实现目标的准确分割,先将原始红外图像进行四划分得到四个子图像,在各个子图像上分别进行模糊C均值聚类,再对图像进行横纵二划分各得到两个子图像,并将四划分时得到的聚类结果约束在二划分的聚类过程中,最后将二划分得到的聚类结果约束到原始图像的聚类过程中,并在其中加入邻域空间约束。此方法可有效增强背景和目标区域像素点的各自凝聚性和抗干扰性,有效提高聚类分割结果的准确性。实验结果表明,多重模糊聚类目标分割算法能准确地实现红外图像目标区域和背景区域的分离,是一种可行的目

    • 基于小波的双线性插值误差补偿算法的图像放大

      2010, 40(5):558-562.

      摘要 (758) HTML (0) PDF 1.19 M (1275) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了尽可能地保持低分辨率图像的基本信息,提高图像的视觉效果和空间分辨率,本文提出一种基于小波的双线性插值误差补偿算法。该算法增加双线性插值的误差补偿项,利用Sobel算子设定插值点的边缘方向,得到初始放大图像。利用小波提取高频成分,原始图像幅值增强充当低频部分,再经过小波逆变换得到高分辨率图像。实验结果表明,相对于传统的图像放大算法,该算法考虑到全局相关性,得到更加清晰的边缘信息。

    • 元胞自动机在图像高密度椒盐噪声去噪中的应用

      2010, 40(5):563-567.

      摘要 (399) HTML (0) PDF 1.65 M (304) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高对高密度椒盐噪声的滤波效果,针对图像椒盐噪声的特点,本文提出了一种基于元胞自动机的去噪算法。元胞自动机最核心的是状态转移函数,本算法采用Moore邻域的形式设计了一种新的状态转移函数。我们把这种算法对图像处理的结果和经典的中值滤波等处理的结果的图像和它们的PSNR值进行比较,结果表明本文提出的算法对椒盐噪声,尤其对高密度椒盐噪声的滤波,在视觉和客观指标上都有更好的去噪效果。

    • 利用改进的半正定规划的支持向量机识别车牌

      2010, 40(5):568-572.

      摘要 (626) HTML (0) PDF 1.14 M (537) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对现有车牌识别系统效率低的问题,提出了一种改进的支持向量机算法。首先对车牌进行预处理和定位,将每个特征区域构建一个多核心组合。以半定规划求解最佳的权系数。使用改进的半定规划来解决多核学习算法,降低搜索空间。最后构建车牌识别模型。仿真实验表明,该算法效率高,稳定性好。

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