2011年第1期文章目次

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  • 1  全固态绿激光技术的评述与展望
    耿爱丛,徐登辉,李熊 朱耀辉
    2011, 41(1):3-7.
    [摘要](1053) [HTML](0) [PDF 851.78 K](806)
    摘要:
    回顾了绿激光技术的发展背景,总结了全固态绿激光技术的应用,对比了世界范围内的相关研究,标定了目前所达到的研究水平,对于即将开展相关研究的科研工作者是一份有益的参考。目前,有必要解决将全固态绿激光器进行实际应用上的技术难题,促使其进入产业化的高速发展期。
    2  基于光学参量效应的太赫兹辐射源及其研究进展
    林雪梅,鲁远甫,冯广智,冯金垣,金雷
    2011, 41(1):8-14.
    [摘要](1186) [HTML](0) [PDF 1.14 M](1429)
    摘要:
    太赫兹频段是电磁波谱中极具科学价值但尚待完全开发的电磁辐射区域,其中,太赫兹辐射源是影响太赫兹频段能否被广泛应用的关键器件,也是太赫兹技术研究领域的前沿问题。基于光参量效应产生太赫兹波的方法具有非线性转换效率高、波长在一定范围内连续可调、易小型化、能够在室温下稳定运转等优点,近年来得到了广泛的关注。文章介绍了光参量效应产生太赫兹波的原理,分析了影响太赫兹波输出功率的因素,总结介绍了其在国内外的代表性研究进展,最后提出了一定的改进方法。
    3  光纤通信系统中的可调谐色散补偿技术
    贾大功,郭强,马彩缤,张红霞,李岩,赵振
    2011, 41(1):15-22.
    [摘要](1027) [HTML](0) [PDF 1.22 M](897)
    摘要:
    对于高比特率的光纤通信系统,由温度或功率变化导致的色散波动高于系统的色散容限。因此,色散补偿单元必须具备动态可调谐功能才能适应下一代光通信网络发展的需要。本文介绍了几种动态可调谐补偿技术的基本原理性能特点及其国内外研究情况,其中包括啁啾光纤光栅法、虚像相位阵列法、G-T干涉仪法、阵列光纤光栅法和平面光波导法,并且简要讨论了可调谐色散补偿技术今后的发展方向。
    4  双向式测距系统性能最优化研究及其应用
    张晓林,张忠萍,吴志波,秦思
    2011, 41(1):23-26.
    [摘要](1068) [HTML](0) [PDF 768.58 K](650)
    摘要:
    双向式激光测距技术克服传统激光测距系统中距离四次方能量衰减的缺点,可用于行星际高精度激光测距。通过研究双向式激光测距系统中资源和采样率之间的平衡性,可以用适量减少星端资源,增加地面端资源的方法,来达到测距性能最优化。以平衡系统为基础,开展双向式激光测距模拟试验,进而评估上海天文台卫星激光测距系统的行星际测距能力。最后介绍了2005年美国对水星的试验系统MLA。
    5  用于APD激光探测的电荷灵敏前置放大器设计
    徐伟,陈钱,顾国华,何伟基
    2011, 41(1):27-30.
    [摘要](1129) [HTML](0) [PDF 838.28 K](1287)
    摘要:
    雪崩光电二极管(APD)作为探测元件实现光电转换广泛应用于激光脉冲探测技术中。前置放大器是影响APD激光脉冲探测系统好坏的关键因素,前置放大器的信噪比决定了整个探测系统的信噪比优劣。提出了电荷灵敏前置放大器应用于APD激光脉冲探测系统以提高探测距离和探测精度的方法。讨论了激光脉冲探测技术和APD特性,在此基础上设计了以结型场效应管和集成运放为主要器件的低噪声电荷灵敏前置放大器电路并对设计电路进行了实验分析。实验结果表明:将电荷灵敏前置放大器应用于APD激光脉冲探测系统可以有效提高系统的信噪比,改善激光探测性能。
    6  光镊在生物细胞及生物大分子中的应用研究
    窦红星 朱艳英 沈军锋 郝雪娟
    2011, 41(1):31-36.
    [摘要](1080) [HTML](0) [PDF 856.52 K](1429)
    摘要:
    利用光镊技术研究生物微粒是目前生物领域的一个研究热点,介绍了光镊基本装置及在生物大分子中力的一般标定法,同时系统地归纳了光镊技术在生物细胞和生物大分子上的理论和实验研究成果。主要有细胞的操控、细胞的应变能力和细胞膜弹性方面的实验研究成果;对于生物大分子中的DNA,RNA等方面的实验研究;最后介绍了光镊结合其他技术在生物领域中的应用。
    7  激光辐照皮肤组织的光子传输解析计算研究
    陈燕,康晓慧,牛燕雄
    2011, 41(1):37-42.
    [摘要](686) [HTML](0) [PDF 870.97 K](438)
    摘要:
    建立了激光与皮肤组织相互作用的二维非稳态光场模型,在柱坐标系下采用漫射近似法和格林函数法精确求解了高斯和平顶分布的连续激光辐照皮肤组织的光传输方程,得到瞬态光场分布,并以氦氖激光辐照皮肤组织为例,数值模拟了皮肤组织在激光作用下的光分布。研究结果表明:皮肤组织径向光分布规律与入射激光束的光强分布相似,激光与组织光效应在很大程度上取决于激光参数,主要有激光功率、焦斑半径等。
    8  激光外差探测中的空间失配问题研究
    梁乔春 王英 陈培锋 罗曦
    2011, 41(1):43-50.
    [摘要](917) [HTML](0) [PDF 988.48 K](504)
    摘要:
    基于高斯本振光与高斯信号光的激光外差探测系统物理模型,利用数值模拟的方法研究了空间失配角、偏移失配、本振光与信号光的光程差、探测器相对位置以及探测器光敏面直径等因素对外差效率及外差信号幅值的影响。结果表明:外差效率及外差信号幅值受空间失配角和偏移失配的影响较大;并针对实际激光外差探测系统中空间失配角及偏移失配等因素对外差信号幅值的影响进行了实验研究,实验测量结果与上述理论结果相符合。
    9  激光跟踪测距一体化技术在火控系统中的应用
    陆君,王砚田,陆芳
    2011, 41(1):51-53.
    [摘要](656) [HTML](0) [PDF 743.26 K](767)
    摘要:
    结合光电探测技术在火力防空装备火控系统中的具体应用,分析了激光自动跟踪测距的工作原理,并提出了激光跟踪测距一体化设计的实现方法,并初步探讨了激光跟踪测距一体化技术在火力防空引导系统中的应用与发展。
    10  全正色散被动锁模掺镱全光纤环形激光器
    张文启,葛廷武,于峰,代京京,王璞,王智勇
    2011, 41(1):54-57.
    [摘要](1104) [HTML](0) [PDF 1.24 M](1444)
    摘要:
    采用976 nm半导体激光器为泵浦源,高掺杂Yb3+光纤为增益介质,利用非线性偏转效应实现被动锁模。得到了中心波长为1046 nm,光谱宽度为24 nm,脉冲宽度为54 ps,平均输出功率为93 mW的超短脉冲。通过缩短腔长,获得了较高的重复频率,达到41 MHz。
    11  红外动态目标模拟器驱动及控制系统设计
    张凯 马骏 孙嗣良
    2011, 41(1):58-62.
    [摘要](835) [HTML](0) [PDF 1.34 M](875)
    摘要:
    红外动态目标模拟器系统是红外制导武器半实物仿真系统中的关键设备。以某型空地导弹导引头半实物仿真系统为应用对象,以微反射镜阵列(DMD)为核心器件,针对DMD型红外目标模拟器的对比度、灰度等级和分辨率等关键技术指标,设计开发了基于DMD的动态红外目标模拟器系统。首先介绍了DMD芯片的工作原理和灰度成像原理,其次对同步驱动、数据加载和脉宽调制等关键电路进行详细设计,开发完成了DMD驱动及控制系统电路,设计完成了基于DMD的红外动外目标模拟系统。该模拟器目前已经成功应用于某型红外成像导引头半实物仿真测试系统中,逼真度和实时性高,涉及的关键指标得到了改进和提高。
    12  读出电路铟柱打底层对铟柱成球高度的影响
    谢珩 梁宗久 杨雅茹
    2011, 41(1):63-66.
    [摘要](1152) [HTML](0) [PDF 1.04 M](697)
    摘要:
    针对超大规模红外探测器读出电路铟柱成球后高度过低导致倒装互连难度增加这一问题,设计了试验,并分析讨论了读出电路铟柱打底层(UBM)形状对铟柱成球高度的影响。得出了铟球高度与铟柱尺寸和铟柱生长高度成正比,与读出电路铟柱打底层尺寸成反比,并提出了进一步增加铟球高度的思路。
    13  基于“猫眼效应”的激光主动侦察系统探测距离分析
    董小刚,朱海军,殷刚
    2011, 41(1):67-70.
    [摘要](1025) [HTML](0) [PDF 812.64 K](977)
    摘要:
    为满足实战条件下激光主动侦察系统的设计需求,针对光学系统“猫眼效应”的离焦量分析,推导了脉冲激光探测距离的公式,并结合MATLAB数据仿真分析,得出了探测距离与CCD接收灵敏度、激光束散角、激光功率和大气能见度的关系曲线。该研究对提高和改进系统的作战效能具有十分重要的意义。
    14  基于圆定位算法的远场激光光斑中心测量
    张海庄,李钟敏,楚振锋,刘志林,夏润波
    2011, 41(1):71-74.
    [摘要](1087) [HTML](0) [PDF 801.12 K](1521)
    摘要:
    激光光束中心位置的测量精度直接决定了激光武器的作战效能,由于激光武器都是远距离作战,传统激光光斑中心位置测量算法对远距离激光光斑中心的检测都存在一定的不足;在对传统激光光斑中心位置计算方法实际应用局限性进行研究的基础上,提出了圆定位算法确定激光光斑中心位置的方法,通过试验验证了该算法的有效性,并将该算法成功运用于实际的远场激光光斑测量设备中。
    15  光纤偏移对空间光-单模光纤耦合效率的影响
    陈海涛,杨华军,李拓辉,黄凯
    2011, 41(1):75-78.
    [摘要](885) [HTML](0) [PDF 1.41 M](1625)
    摘要:
    空间光-单模光纤耦合的关键技术是怎样确保耦合系统中光纤的准确定位。基于电磁场模场匹配理论,讨论了光纤偏移对空间光-单模光纤耦合效率的影响,结果显示耦合效率随着光纤偏移的增大显著下降。采用光纤调整架以及微透镜光纤可以显著改善耦合效率,讨论结果有助于空间光-单模光纤耦合器件的优化设计。
    16  反坦克导弹电视制导图像处理系统设计
    刘光灿,白廷柱,黄飞江
    2011, 41(1):79-83.
    [摘要](1009) [HTML](0) [PDF 1.30 M](557)
    摘要:
    根据反坦克导弹电视制导要求,设计了由视频预处理和背景减法电路模块、数字图像处理模块和其他辅助功能模块组成的图像处理系统硬件部分,介绍了这些模块的作用和功能;设计了包含图像预处理、目标分割、目标识别和目标跟踪等功能的图像处理系统软件部分,特别对图像目标的多模阈值分割和识别跟踪处理方法进行了阐述,给出了实验结果。实验结果表明,该系统能可靠识别和跟踪反坦克导弹。
    17  多普勒测风激光雷达校准仪中电控系统的开发
    王力 杨洋 沈法华 李仁芮 冯法军
    2011, 41(1):84-88.
    [摘要](875) [HTML](0) [PDF 1.43 M](620)
    摘要:
    以伺服系统作为核心控制单元开发了一台多普勒测风激光雷达校准仪,得到一个稳定性强、准确性高的速度标准源,从而实现对测风激光雷达系统的自校准、定标。校准仪采用131072脉冲的高分辨率编码器,配以直径为200 mm的转盘,其边沿最大速度偏差小于0.4 mm/s。电制系统具有启动、停止、试运行及速度显示等功能,利用RS485通信手段可实现上位机对系统进行监控及相关数据分析的功能。
    18  基于光反馈自混合干涉的位移测量算法设计及滤波
    姬静毅,叶会英,禹延光
    2011, 41(1):89-92.
    [摘要](727) [HTML](0) [PDF 870.98 K](993)
    摘要:
    为实现适度光反馈机制下位移的测量,研究设计了基于相位解卷的位移测量算法。为了提高测量精度,对光反馈自混合干涉信号进行了预处理,重点研究了光反馈自混合干涉信号的滤波问题。通过仿真和实验,验证了本文方法的可行性。在光反馈自混合干涉位移测量系统中,使用本文所设计的方法可以重构出高精度的物体振动轨迹。
    19  数字投影中填充因子对相位测量影响分析
    魏永超,杜冬
    2011, 41(1):93-97.
    [摘要](981) [HTML](0) [PDF 1.27 M](536)
    摘要:
    提出了数字投影的填充因子对相位测量的误差分析。在结构光三维测量中,数字投影容易改变条纹周期和产生准确的相移,因而到了越来越广泛的应用。然而相比传统的机械模拟投影方式,数字投影采用了抽样方式,且由于其自身结构的限制,填充因子不能做到100%,必然对相位测量有影响。针对填充因子对相位测量的误差,还没有人进行充分研究。对填充因子引起误差原因进行分析,并给出其数学描述,从而建立了理论依据,还进一步提出了离焦减少误差的方法,并给出了其数学表达。最后通过模拟实验的方法,对理论进行了验证,实验结果证明了填充因子减少将增大测量误差,离焦法可以减少相位测量误差。
    20  一种激光红外装置光轴平行性调节的研究
    徐广平,詹道教,周瑾,王浩
    2011, 41(1):98-100.
    [摘要](976) [HTML](0) [PDF 856.00 K](801)
    摘要:
    为使火控瞄具在高频冲击条件下,能够实现精准的测距能力,本文提出了光轴的平行性调节设计。此设计利用加工工艺和装配工艺上的改进,使多光路结构准确聚焦于远处某一点,同时防止振动冲击后光轴间产生的相对位移,避免了设备的瞄准误差。实验表明,此方案使瞄具达到相当高的测距精度和可靠性,适用于大部分高精度测距光学系统。
    21  卫星光通信系统中单粒子翻转计算方法研究
    侯睿,赵尚弘,李勇军,吴继礼,胥杰,占生宝
    2011, 41(1):101-106.
    [摘要](430) [HTML](0) [PDF 1.84 M](382)
    摘要:
    高能带电粒子造成的单粒子翻转是影响卫星光通信系统性能的重要因素,给出了单粒子翻转的物理机制及主要研究方法。利用OMERE 3.4软件对星载CMOS 2164器件进行了单粒子翻转率计算,结果表明,通过对轨道倾角和轨道高度的优化设计可以有效减小卫星光通信系统中电子器件的单粒子翻转率。为了有效克服单粒子辐射效应,除了简单的增加屏蔽层厚度等防护方法外,还应考虑通过电子器件的选择来提高抗辐射性能。
    22  基于区域生长的前视红外图像分割方法
    夏晶,孙继银
    2011, 41(1):107-111.
    [摘要](622) [HTML](0) [PDF 1000.17 K](1206)
    摘要:
    红外成像制导技术以其优越的性能成为当今精确制导技术发展的主流。红外图像的精确分割是实现目标识别的基础。针对地面目标前视红外图像的特点和成像制导技术中图像分割的目的,提出了一种基于区域生长的前视红外图像分割算法,它首先在全局阈值分割的基础上选择出种子点所在区域,并在区域中定义局部灰度信息统计准则和策略选取出种子点;然后以目标模板面积作为参考,通过对分割效果的判断自动调整生长阈值进行区域生长以得到分割图像。实验结果表明,本方法分割出的目标完整准确,分割结果对基于边缘特征的目标匹配识别非常有利。
    23  基于FPGA的红外图像预处理模块设计
    沈永格,李范鸣
    2011, 41(1):112-116.
    [摘要](611) [HTML](0) [PDF 1.62 M](457)
    摘要:
    介绍了一款基于FPGA的红外图像预处理模块。该模块使用流水线的方式完成了两点校正算法、一点校正算法、像元错位校正等功能。模块中嵌入了Microblaze和MPMC核,增加了一些人机交互接口,实现了一点校正算法系数的实时更新。该模块能以某一种格式接收红外数据,并以相同的格式输出;可以将其加入到一个系统中,或从一个系统中移除。
    24  OLED器件电荷注入模型的MATLAB分析计算
    王忆锋 唐利斌 岳清
    2011, 41(1):117-121.
    [摘要](512) [HTML](0) [PDF 877.64 K](409)
    摘要:
    介绍了电荷从OLED金属电极注入到一个随机跳跃体系(例如配对聚合物或分子掺杂聚合物)的模型。它包括电荷载流子从电极的费米能级到介质跳跃态分布尾态之间的注入,其结果可能是电荷载流子返回到电极,或者是受到镜像引力势的作用而形成扩散逃逸。后者类似于一维Onsager型激子解离。该模型将注入电流处理为电场、温度以及跳跃态分布能量宽度的函数。提出了OLED器件中相对电流密度的概念。介绍了用MATLAB软件分析计算该模型的方法和技巧。

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