• 2011年第2期文章目次
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    • >综述与评论
    • 太赫兹波及其常用源

      2011, 41(2):125-131.

      摘要 (809) HTML (0) PDF 2.49 M (4279) 评论 (0) 收藏

      摘要:介绍了太赫兹波的特性及其应用,从宽带、窄带两个方面归类,详细介绍了现阶段常用的几种太赫兹源,并列出了相关重要参数的计算。随着源技术的不断进步,太赫兹电磁波也将象光学和微波波段的电磁波一样,给人类社会的许多方面带来深远的影响。

    • >激光应用技术
    • 解偏振度的测量及偏振成像探测识别

      2011, 41(2):132-135.

      摘要 (1027) HTML (0) PDF 856.79 K (877) 评论 (0) 收藏

      摘要:在对解偏振进行定义的基础上,用Mueller矩阵参数元表述了解偏振度,并根据斯托克斯-Mueller矩阵关系式,设计了实验装置测量两种硬币的解偏振度。用线偏振激光作光源、CCD相机做成像探测器的方法对包含有两硬币的目标进行主动成像实验,实验中,采集了六张不同偏振夹角的偏振图像和一张无检偏振器时的图像。实验证明,利用偏振技术并通过选取合适的偏振夹角对目标进行成像的方法,可以有效地提高成像探测的图像对比度,有利于目标的探测与识别。

    • 环形光束大气传输数值模拟与分析

      2011, 41(2):136-140.

      摘要 (721) HTML (0) PDF 1007.64 K (1161) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究大气湍流对环形光束激光工程应用的影响,采用多相位屏数值模拟的方法对环形光束在大气湍流中的传输进行了仿真模拟。通过改变大气湍流强度、传输距离等参数,定量计算了不同传输条件下质心漂移均方根、远场目标的焦平面平均功率密度,给出环形光束传输路径上特征距离解析式并分析了大气湍流对环形光束远场平均光强分布的影响。结果表明,环形光束在大气湍流中传输时光斑质心漂移随湍流效应(湍流强度或传播距离)增强而增大,远场光束质量随遮拦比增大而降低。遮拦比小于0.5时,大气湍流对光束质量的影响较为明显。环形光束大气传输数值模拟方法,可为高能激光武器等激光工程应用的理论分析和效能评估提供依据。

    • >激光器技术
    • 980 nm双包层光子晶体光纤激光器

      2011, 41(2):141-144.

      摘要 (877) HTML (0) PDF 944.34 K (688) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用内包层直径为200 μm、纤芯直径40 μm,长度45 cm的掺镱双包层光子晶体光纤作为增益介质,915 nm激光二极管(LD)泵浦源,实现了运转于准三能级系统的980 nm连续激光输出。双端输出时,总输出功率为 463.3 mW,斜效率为17.8%;单端输出时,输出功率为543 mW,斜效率为11.6%。

    • LD侧面泵浦板条激光器热分布研究

      2011, 41(2):145-149.

      摘要 (1077) HTML (0) PDF 935.12 K (598) 评论 (0) 收藏

      摘要:建立了二极管侧面泵浦板条激光介质模型,给出了相应的热传导方程,应用有限差分法对热传导方程进行求解,得出了介质内的温度分布。分析了不同吸收系数下以及采用单、双侧泵浦时介质吸收的光强分布及温度分布,并讨论了在单、双侧泵浦条件下,泵浦功率变化对介质温度分布的影响。结果表明采用双侧泵浦更利于获得均匀的温度分布,泵浦功率增大时热效应将显著增大。

    • 1064 nm脉冲激光前置放大器研究

      2011, 41(2):150-154.

      摘要 (1070) HTML (0) PDF 926.10 K (647) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用级联波分复用的泵浦耦合方式,对平均功率0.5 mW、脉宽20 ns、重复频率50 kHz的小信号纳秒脉冲进行单模放大,采用分段泵浦技术,优化两级泵浦功率值,获得了平均功率26 mW,信噪比25 dB的脉冲输出,相应增益为17.1 dB。为高功率放大提供了性能优良的脉冲种子源。

    • 一种新的半导体激光器线宽展宽因数测量算法

      2011, 41(2):155-159.

      摘要 (846) HTML (0) PDF 1.38 M (618) 评论 (0) 收藏

      摘要:在外腔波动情况下,根据光反馈自混合干涉系统不同反馈机制下的干涉信号特征,设计了由一个周期内信号特征点在靠近振动中心位置的下条纹中相对应的映射点位置测量线宽展宽因数的算法。通过仿真和实验验证:与以往算法相比,本文设计的算法不受光反馈水平机制的限制。线宽展宽因数的精确测量对于半导体激光器性能的研究与应用具有重要意义。

    • 一种高稳定连续可调半导体激光器驱动源

      2011, 41(2):160-163.

      摘要 (538) HTML (0) PDF 825.64 K (2201) 评论 (0) 收藏

      摘要:在连续变量相干光系统中,半导体激光器工作的稳定与否直接影响着检测结果。注入电流和工作温度是影响半导体激光器工作稳定的主要因素。因此激光器的驱动电源应是长时间、高稳定的恒流源,且带有恒温控制。采用电流串联负反馈技术,对控制量进行闭环控制,可实现高稳定和低纹波系数的驱动电流源,具有恒流特性好、纹波小、抗干扰能力强等优点。并采用自动温度控制电路对半导体激光器进行恒温控制,从而保证输出功率稳定,同时还采用了一系列的保护措施,实现半导体激光器的可靠运行。该系统采用单片机为主机,检测电路异常和控制保护电路,选择电压参数送入数字电压表显示,具有保护电路完善、操作直观的特点。

    • 场转动环形非稳腔的空间平均效应研究

      2011, 41(2):164-168.

      摘要 (723) HTML (0) PDF 1.39 M (556) 评论 (0) 收藏

      摘要:将光束绕光轴旋转的思想应用于改善固体激光谐振腔失调,增益不均匀,泵浦热效应等问题。设计了束转动环形非稳固体激光腔。采用快速傅里叶变换的方法,对束转动环形非稳腔的空间平均效应进行了数值模拟,发现对于固体激光器不同的泵浦方式,光束旋转产生的空间平均效应不同,其效果与光束旋转特点、泵浦方式、腔的放大率、束转动角度等有关。本文对几种不同形式的增益不均匀进行计算,对于增益介质横截面一维方向不均匀和角向不均匀的情况,束转动90°环形非稳腔能有效补偿空间不均匀。得到的结论为束转动90°环形非稳腔的优化设计和应用提供理论依据。

    • >光纤及光通讯技术
    • 纯石英芯掺氟玻璃包层光纤的数值孔径

      2011, 41(2):169-172.

      摘要 (997) HTML (0) PDF 830.34 K (1186) 评论 (0) 收藏

      摘要:纯石英芯掺氟玻璃包层光纤是一种新结构的大芯径光纤,纤芯材料是纯石英玻璃,包层材料是掺氟石英玻璃,由于氟杂质可以降低石英玻璃的折射率,故纤芯材料与低折射率的包层材料可以组成传光波导。国外是采用POD(等离子体外相沉积)技术生产这种光纤,我们采用的是国内首创的管棒熔融套装法,制成了相同结构的光纤,为了提高光纤的性能,我们对该光纤进行了低、高折射率双层涂料涂覆,在测试中发现光纤的数值孔径参数随着光纤测试样品涂覆长度的变化而变化,变化范围为0.1889~0.3152。

    • 啁啾长周期光纤光栅的滤波特性研究

      2011, 41(2):173-176.

      摘要 (449) HTML (0) PDF 840.88 K (386) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于光纤光栅耦合模理论,采用传输矩阵法对啁啾长周期光纤光栅的啁啾系数和光栅参量(光栅长度、光栅周期和折变量)对其滤波特性的影响进行分析。当啁啾系数处于-0.000008~-0.0004 nm/cm范围内时,可用于宽带带阻滤波器。当啁啾系数处于-0.05~-1 nm/cm范围内时,可用于多通道窄带滤波器。为啁啾光纤光栅滤波器的优化设计提供理论依据。

    • 中心对称双光子低振幅亮屏蔽孤子的时间特性

      2011, 41(2):177-181.

      摘要 (765) HTML (0) PDF 743.91 K (484) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了得到中心对称双光子光折变晶体中低振幅亮屏蔽孤子的时间特性的结果,推导出了晶体中空间电荷场的时间特性,得到了亮孤子的归一化空间包络随时间变化的方程。采用数值分析的方法对亮孤子的归一化空间包络及其在晶体中的时间演化特性进行了理论分析。结果表明:孤子的空间包络宽度随时间的演化单调递减一个最小值直至稳态孤子的形成;在相同的演化时间下,孤子的半峰全宽随着孤子峰值强度和暗辐射比值的增大而变小。在不同的时刻,入射光束都可在中心对称双光子光折变晶体中演化成空间孤子。所得结果对完善光折变空间孤子的理论有十分重要的意义。

    • >光学技术
    • 可见与远红外分色滤光片的研制

      2011, 41(2):182-186.

      摘要 (738) HTML (0) PDF 1.15 M (515) 评论 (0) 收藏

      摘要:分色滤光片对成像光谱技术起着重要的作用。本文介绍了一种多通道成像系统中使用的宽光谱分色滤光片,实现了在锗基底上45°倾斜使用时,将0.65~1.1 μm和8~12 μm光谱分成两束光。借助OptiLayer膜系设计软件,得到易于制备的膜系结构,经过多次实验,确定合理的工艺参数,最终得到了光谱性能和理化性能较好的分色片。

    • 基于液晶空间光调制器的波前畸变补偿研究

      2011, 41(2):187-191.

      摘要 (764) HTML (0) PDF 845.09 K (1151) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对液晶空间光调制器控制单元数多,直接进行波前相位畸变补偿时计算量大的问题,将控制输入与描述波前畸变的Zernike多项式系数形成映射,极大地减小了优化维数,有效地提高了计算效率。引入单纯形算法,通过使设计的性能指标达到最优,得到最佳的Zernike多项式,实现了精确的波前畸变补偿。针对传统的单纯形算法易收敛于局部极点,无法实现全局最优的特点,对单纯形算法进行了改进,仿真结果表明,改进后的算法可以通过强制初始化达到全局最优,同时分析了各种改进算法的特点,为实际应用提供了依据。

    • 自适应遗传退火算法在薄膜椭偏测量中的应用

      2011, 41(2):192-196.

      摘要 (588) HTML (0) PDF 813.13 K (425) 评论 (0) 收藏

      摘要:将自适应遗传模拟退火混合算法应用于薄膜椭偏测量的反演问题中。由于模拟退火算法的基本思想是跳出局部最优解而得到全局最优解,因此将模拟退火思想引入到遗传算法,遗传算法和模拟退火算法相结合,组建自适应遗传模拟退火算法,从而综合了全局优化和局部搜索的特点,并通过模拟计算,验证了此方法在薄膜椭偏测量问题中的可行性及有效性,为解决薄膜椭偏测量的优化问题提供了新的思路。

    • 各向异性矩形光子晶体禁带结构及量子效应

      2011, 41(2):197-201.

      摘要 (709) HTML (0) PDF 1.67 M (567) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用光波在一维各向异性矩形光子晶体中横向受限的条件,研究了光波在其中出现的模式量子效应,并利用特征矩阵法计算了TE波和TM波各模式的禁带的变化规律,得出了一些一维各向异性矩形光子晶体禁带的新结构。禁带的频率和透射角都随模式量子数的增加而增大。同一模式禁带的频率随矩形边长的增加而减小。

    • 一维激光全息光子晶体的偏振特性研究

      2011, 41(2):202-205.

      摘要 (784) HTML (0) PDF 853.91 K (525) 评论 (0) 收藏

      摘要:用特征矩阵法研究了一维激光全息光子晶体的偏振特性,结果表明:随着入射角增大,S偏振光的禁带的宽度增大,边沿变陡;而P偏振光的禁带的情形相反,随着入射角增大,S偏振光和P偏振光的禁带的两个边沿的波长都近似按抛物线规律减小,但S偏振光的抛物线比P偏振光的抛物线陡;特别是,当入射角较大时,在S偏振光的禁带的左侧有一些很细的透射峰出现,当入射角缓慢变化时,这些很细的透射峰会快速变化。我们的研究结果对一维激光全息光子晶体的使用具有指导作用。

    • 椭圆孔微纤芯光子晶体光纤的数值模拟

      2011, 41(2):206-211.

      摘要 (670) HTML (0) PDF 1.08 M (839) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种在纤芯引入四个近矩形排列的椭圆空气孔,包层空气孔呈阶梯结构的高双折射光子晶体光纤,采用全矢量有限元方法,对光纤基模的模场分布、双折射、色散、限制损耗、有效模面积及非线性系数等特性进行了数值模拟。这种设计为获得高双折射光子晶体光纤提供了一种新的方法,为改善光子晶体光纤其他性能(如色散、非线性特性)提供了一种新的途径。

    • 压缩六角格子[A(BC)]m结构光子晶体禁带特性

      2011, 41(2):212-215.

      摘要 (624) HTML (0) PDF 1.21 M (651) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过引入缺陷和色散介质方法,调控光子的运动状态,研究一种压缩[A(BC)]m结构负折射率光子晶体的TE波和TM波的传输特性和色散特性,研究发现两种模的禁带特性随入射角和色散介质折射率的变化而变化,并且其带隙比普通光子晶体的大,而透射带要窄,这为高品质低损耗的谐振腔、微波天线、透射光栅、光波导等新器件的研制提供理论依据。

    • 含单负材料一维光子晶体的偏振特性

      2011, 41(2):216-219.

      摘要 (590) HTML (0) PDF 773.52 K (560) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用传输矩阵法,讨论了由单负材料组成的光子晶体的偏振特性。结果表明:垂直入射时,TE模和TM模的透射谱完全相同。当入射角θ增加时,两模的透射谱均向短波方向移动,禁带的宽度增加,且TE模的变化大于TM模的。入射角越大,变化越明显。光子晶体的周期数N增加时,准禁带底部逐步降低,宽度稍有变窄,禁带的位置和宽度均保持不变。但位于两禁带间通带顶部震荡峰的数量M增加,且M和N之间满足M=N-1。介质的几何厚度增加时,TE模和TM模的透射谱均向长波方向移动,禁带的宽度增加,反之亦然。当介质的几何厚度的变化量相同,两模透射谱禁带宽度的变化量也分别相同。

    • >电子电路
    • 红外焦平面读出电路片上驱动电路设计

      2011, 41(2):220-223.

      摘要 (550) HTML (0) PDF 1.39 M (1944) 评论 (0) 收藏

      摘要:线列红外焦平面读出电路在正常工作时需要提供多路数字脉冲和多路直流偏置电压。本文基于0.5 μm CMOS工艺设计了一款驱动电路芯片,为电容负反馈放大型(CTIA)读出电路(ROIC)提供驱动信号。电路芯片采用带隙基准电路产生低噪声低温漂的直流偏置电压,采用数字逻辑电路生成CLK1,CLK2,RESET等八路数字脉冲。仿真及测试结果表明:驱动电路芯片输出的数字脉冲及偏置电压符合设计值,可驱动CTIA型线列红外焦平面读出电路稳定工作。

    • >图像与信号处理
    • 基于互信息和梯度的红外与可见光图像配准新方法

      2011, 41(2):224-228.

      摘要 (573) HTML (0) PDF 923.95 K (581) 评论 (0) 收藏

      摘要:红外与可见光图像配准是常见的多传感器图像配准,在军事、遥感等领域有着广泛的应用。提出了一种基于互信息和图像梯度的红外与可见光图像的自动配准方法:首先,获得图像的梯度信息,然后根据定义的扩展结构获得边缘区域图像,选择最大归一化互信息作为相似性测度,使用Powell算法获得最佳配准参数。实验结果证明,本文方法较传统的基于互信息和梯度的配准方法,提高了配准的速度和精度,可以作为一种有效的粗配准的方法。

    • 海洋战场环境下天空的红外图像生成研究

      2011, 41(2):229-233.

      摘要 (482) HTML (0) PDF 807.45 K (406) 评论 (0) 收藏

      摘要:红外成像仿真已成为红外成像制导武器设计和评估的重要方法,具有重大的军事和经济意义。仿真的关键环节在于红外图像的生成。提出了基于分形技术的天空背景红外图像生成的技术方法,综合考虑海洋战场环境下天空背景辐射的各个因素,对晴空条件下的天空辐射分量进行了分析计算,并根据视点建立了云的红外辐射模型,计算出云的各个辐射分量,得到天空及云的红外辐射亮度。将天空及云的辐射亮度量化为灰度等级,并利用分形技术实现天空红外图像生成。天空背景的红外图像生成方法可行,结果可信。

    • 基于波长选择的手掌静脉采集系统研究

      2011, 41(2):234-239.

      摘要 (522) HTML (0) PDF 794.38 K (652) 评论 (0) 收藏

      摘要:手掌静脉成像是手掌静脉识别的难点,设计了一种在拍摄全手的情况下能够采集到较清晰手掌静脉图像的低成本多波段采集系统,并分别在760 nm,850 nm,890 nm和960 nm四种单波长及两两组合的近红外光源下采集手掌静脉,总样本数为2500幅手掌静脉图像,然后利用提取的有效区域中手掌静脉平均灰度与非手掌静脉平均灰度的比值为波长选择标准对图像质量进行比较,最后选择在760 nm和960 nm混合波长下采集手掌静脉。

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