2012年第11期文章目次

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  • 1  基于偏振光时域反射技术的分布式光纤传感器
    钱铄,代志勇,张晓霞,熊煜,崔德勇
    2012, 42(11):1205-1209.
    [摘要](416) [HTML](0) [PDF 926.33 K](744)
    摘要:
    首先介绍了偏振光时域反射技术(POTDR)的基本原理及发展现状,并重点介绍了几种典型调制效应(电光效应、Faraday效应以及弹光效应)的基本原理及其在POTDR分布式光纤传感器中的主要应用模式,以及POTDR分布式光纤传感器对现代监测系统的意义。最后,提出POTDR光纤传感器在实际应用中存在的问题与不足,并对其应用前景和发展方向进行了展望。
    2  GaN基紫外探测器发展概况
    刘万金 胡小燕 喻松林
    2012, 42(11):1210-1214.
    [摘要](389) [HTML](0) [PDF 938.03 K](2605)
    摘要:
    基于宽禁带半导体材料的GaN基紫外探测器由于具有探测波长可调、工艺兼容性好、结构可多型化等优点,已成为近年来的研究热点。介绍了四种不同结构类型的紫外探测器:光导型、肖特基势垒、金属-半导体-金属、p-i-n结,并回顾了GaN基紫外探测器的的研究历程。
    3  激光塑料焊接设备的现状及发展前景
    程亚婷,王瑛玮,王耀民,刘臻
    2012, 42(11):1215-1221.
    [摘要](367) [HTML](0) [PDF 1.03 M](1671)
    摘要:
    简要叙述了激光透射焊接塑料的基本原理及特点,重点总结介绍了近几年来激光焊接塑料设备的国内外发展状况,特别是专利文献中涉及的较为先进、新颖且具有一定代表性的激光焊接塑料设备的研究成果,通过对现有设备的应用性能、特点进行讨论,最后提出用一系列新颖的气流施压的方法对塑料进行焊接加工。
    4  激光探测大气典型气体的研究进展
    黄宝库
    2012, 42(11):1222-1225.
    [摘要](386) [HTML](0) [PDF 910.96 K](626)
    摘要:
    利用气体的光谱吸收特性,激光可以被用来探测气体。介绍了一对波长激光对单一气体进行探测,多波长激光探测多种气体的研究。随着新型激光器技术的发展,超连续谱激光探测多种气体已成为新的研究和应用方向。
    5  利用计算全息产生的拉盖尔-高斯光束旋转微粒
    施丽,李静,陶陶
    2012, 42(11):1226-1229.
    [摘要](462) [HTML](0) [PDF 956.96 K](1584)
    摘要:
    分析了采用计算全息再现拉盖尔-高斯(Laguerre-Gaussian,LG)光束光场的原理。将计算全息法生成的全息图载入空间光调制器(spatial light modulator,SLM),在全息光镊平台上生成了LG光束。对吸收性氧化铜(CuO)微粒进行了系列旋转操纵实验。实验发现单个微粒既可以被光学漩涡捕获在暗中空区域绕固定轴旋转,又可以被囚禁在光强最大值处绕轨道旋转;还实现了多个微粒的绕轨道旋转。通过实验观察和测量,得出了微粒旋转的周期与激光功率和角向指数的变化关系。所得结果对光致旋转微粒的精确操控具有一定的指导作用。
    6  激光冲击波在铝合金薄板中传播特性研究
    姜银方 黄勤 黄宇 金华
    2012, 42(11):1230-1234.
    [摘要](372) [HTML](0) [PDF 1.33 M](377)
    摘要:
    为了研究激光冲击波在铝合金薄板中的传播特性,采用数值仿真的方法,分析了不同节点路径下,冲击波在3003铝合金薄板中的传播特性。研究结果表明,激光加载初期,板料表面光斑边缘位置处应力最大,而板料表面中心区域仅为较小的波动,1000 ns后,表面波传播至板料上的凹模口对应位置,同时中心位置区域应力增大至200 MPa,塑性变形加大,板料变形不均匀,易出现减薄失效问题;沿激光冲击方向,经历60 ns压力波传播至板料自由面,并回传拉伸波,在102 ns左右,拉应力达到最大值1782 MPa,板料易出现层裂失效问题。因此针对激光冲击波在铝合金薄板中传播特性的研究对提高铝合金薄板激光冲击成形性能具有重要的意义。
    7  激光对2Cr13冲击韧性影响研究
    周鹏程 冯爱新 聂贵锋 王俊伟 韩振春 施芬 李彬
    2012, 42(11):1235-1238.
    [摘要](350) [HTML](0) [PDF 961.45 K](883)
    摘要:
    为了研究激光冲击强化对马氏体不锈钢2Cr13冲击韧性的影响,选用不同激光工艺参数对2Cr13马氏体不锈钢进行激光冲击强化,测定了激光冲击前后的冲击韧性,残余应力,观察了冲击试样的显微组织以及冲击断口。研究结果表明:选择合适的激光功率密度能有效改善材料的冲击韧性,过大的激光功率密度反而降低材料的冲击韧性性能;激光冲击后在表层产生了较高的残余压应力;激光冲击区的材料组织发生碎裂;从冲击断口观察发生了沿晶断裂,激光冲击增加了韧窝的产生,冲击韧性得到了提高。
    8  激光雷达观测斜程能见度反演方法
    田飞 罗佳,胡大平,叶一东
    2012, 42(11):1239-1243.
    [摘要](444) [HTML](0) [PDF 1.06 M](591)
    摘要:
    目前基于激光雷达测量能见度的反演算法可以较为准确地反演均匀大气条件下的水平能见度,对云雨雾等非均匀大气条件下斜程能见度的准确反演较为困难。为了准确探测复杂大气条件下的斜程能见度,分析了激光雷达探测大气能见度的反演算法,重点针对非均匀大气条件下能见度难以准确反演的问题,提出了一种将Collis斜率法与Klett后向法相结合的能见度反演迭代算法,适用于不同天气条件下不同倾角路径平均能见度的反演。利用车载式激光雷达系统对能见度进行了实际测量,实验表明:在均匀大气条件下,该迭代算法与广泛使用的Collis斜率法和Klett后向法完全吻合;对于非均匀大气条件,该迭代算法也可克服Collis斜率法和Klett后向法的局限,更为快速稳定准确地反演出需要的大气能见度信息。
    9  铝添加剂对激光熔覆硬质合金涂层质量的影响
    王志坚,赵青贺,尚晓峰,邓卫东
    2012, 42(11):1244-1247.
    [摘要](326) [HTML](0) [PDF 1.06 M](484)
    摘要:
    采用高功率激光,在高速钢表面熔覆硬质合金涂层的过程中,由于工艺参数、设备性能和熔覆粉末等原因,会引起熔覆层产生各种缺陷或不足。其中,粉末在熔池的流动性,直接影响熔覆层表面形貌;另外,在熔覆过程中氧的存在会直接导致熔覆层表面气孔产生。通过试验分析可知:在熔覆粉末中加入适量的铝添加剂会有效增加粉末在熔池中的流动性,同时,Al和O结合生成Al2O3能有效抑制气孔,并保护熔覆层表面,且不降低硬度。实验显示,当在YG12中加入质量分数为1%的Al粉时,熔覆层硬度较高,且比能量合适。
    10  高功率中空气体激光器的近场特性研究
    徐勇根,王时建,吉驭嫔,向阳,尹蕾,梁龙军,龚超
    2012, 42(11):1248-1251.
    [摘要](349) [HTML](0) [PDF 1.08 M](675)
    摘要:
    对高功率中空二氧化碳(或一氧化碳)激光器的输出特性进行了分析,详尽研究了中空激光束的传输特性及其光强分布,给出了近场光束的解析表达式。结果表明,输出光束在中心有一片光强为零的暗区,因此,中空光束可以用于平板照相、材料处理、光钳、光学扳手以及激光打孔等。
    11  LD泵浦全固态连续Nd∶LuVO4-LBO 533 nm绿光激光器
    阮仁秋,李永亮,倪天怡,张天乙,温彬
    2012, 42(11):1252-1254.
    [摘要](391) [HTML](0) [PDF 843.01 K](428)
    摘要:
    报道了采用888 nm的激光二极管(LD)泵浦Nd∶LuVO4晶体得到1066 nm的激光输出,其中Nd∶LuVO4晶体对应能级跃迁为4F3/2→4I11/2。在注入抽运功率为18.3 W时,可获得11.2 W的近红外激光输出;然后采用非线性晶体LiB3O5(LBO)进行腔内倍频,获得了533 nm的绿激光输出,输出功率为4.2 W,其光-光转换效率为23%,4 h功率稳定度优于±3.7%。
    12  基于中红外LED的CO2气体浓度检测系统研究
    陈子聪 高致慧 曹志 杨勇 钟德辉
    2012, 42(11):1255-1258.
    [摘要](528) [HTML](0) [PDF 913.85 K](743)
    摘要:
    介绍了基于中红外LED的CO2气体浓度检测系统。通过运用差分吸收和相关检测等手段提高系统灵敏度,系统在检测0%~10%CO2浓度条件下,示值误差约为±0.9%。实验结果与理论数据得到良好的吻合,对LED实现气体检测提供了新思路。
    13  红外成像技术在转炉钢渣检测中的应用
    申屠理锋,唐安祥
    2012, 42(11):1259-1262.
    [摘要](484) [HTML](0) [PDF 853.52 K](532)
    摘要:
    介绍了热红外成像技术在转炉钢渣检测中的应用,叙述了红外成像技术的热成像原理和黑体辐射定律,分析了转炉钢渣检测的红外辐射原理,阐述了转炉出钢红外图像的特征,给出了图像处理的相关技术及实现算法,同时介绍了检测系统的结构组成及应用效果。
    14  HgCdTe红外探测器CdTe钝化蒸发生长改进
    徐竟杰,陈兴国,周松敏,魏彦锋,林春,杨建荣
    2012, 42(11):1263-1267.
    [摘要](441) [HTML](0) [PDF 982.62 K](607)
    摘要:
    在液相外延生长(LPE)的碲镉汞(HgCdTe)外延薄膜(111)方向上蒸发生长碲化镉(CdTe)钝化层。在70~250 ℃范围内的各个不同的温度环境下进行碲化镉钝化膜的蒸发生长。根据需要,对各样本进行150~300 ℃各个温度下的后期退火处理。运用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、二次离子质谱(SIMS)、X射线衍射(XRD)观测技术表征碲化镉钝化膜的形貌结构、成分分布、晶体质量。结果表明,加热环境下蒸发生长碲化镉钝化膜可以消除常规蒸发生长中的柱状多晶结构,显著提高钝化品质;后期的退火处理还能进一步提高钝化膜质量。
    15  一种新型轻量化扫描反射镜设计
    王诚,韩建忠,李江勇
    2012, 42(11):1268-1272.
    [摘要](315) [HTML](0) [PDF 951.49 K](637)
    摘要:
    根据反射镜轻量化的要求,从材料的选择、轻量化结构形式的确定以及支撑结构的设计三个方面对某机载IRST系统椭圆形扫描反射镜进行轻量化设计。经有限元分析表明,所设计的扫描反射镜在谐振频率、旋转变形、热变形等方面均能满足使用要求,结构设计合理可行。
    16  一种带有自修正功能的高精度动态距离模拟器
    李真珠,亓洪兴,黄庚华,叶道焕,舒嵘
    2012, 42(11):1273-1277.
    [摘要](309) [HTML](0) [PDF 1013.71 K](449)
    摘要:
    地面检测星载激光测距体制设备的性能时,需要提供稳定且随机可调的高精度仿真距离光脉冲,于是提出了动态距离模拟技术。介绍了动态距离模拟基本原理、系统自修正基本原理。设计了一套集激光接收、延迟控制、高精度信号延迟、激光器、修正光纤、平衡探测器等单元于一体的动态距离模拟系统,该系统能够模拟出高精度的动态距离信息,并具备系统自修正能力,解决了动态距离模拟器的仪器参数漂移问题。动态距离模拟器的精度检测实验、动态距离模拟器与星载激光测距体制设备实际工作试验,共同证明了该系统的精度、性能稳定性可以满足目前国内绝大多数星载激光测距体制设备地面检测的需求。
    17  单横模光子晶体微腔激光器的研究
    李新涛,孙晓红
    2012, 42(11):1278-1281.
    [摘要](381) [HTML](0) [PDF 929.58 K](461)
    摘要:
    对单横模激射的光子晶体垂直腔面发射激光器的设计具有指导作用。把单横模光子晶体光纤理论用于光子晶体微腔,分析有效归一化频率随晶格常数和填充比的变化关系;采用时域有限差分方法计算二维空气孔型三角结构光子晶体的完全带隙。利用上述计算结果,选取合适的光子晶体结构参数,实现单横模激射。从载流子数面密度和光子数面密度的速率方程出发,分析了光子晶体的引入对激光阈值的影响。
    18  基于声光效应的同源共束相干探测方法研究
    何宁,周江,廖欣
    2012, 42(11):1282-1285.
    [摘要](480) [HTML](0) [PDF 898.05 K](547)
    摘要:
    以声光衍射为基础,提出一种基于声光效应的同源共束相干探测方法,对衍射光束特性及应用于相干光探测系统进行描述,分析了高斯光斑和平顶光斑实现相干探测的特征,给出系统实现的条件和依据,得出光斑均匀化与两束光斑的共轴位置关系,验证了这种方法的实现基础,实验测试表明声光互作用与相干探测技术结合在通信探测系统应用中具有一定优势,采用均匀化光斑可提高相干光探测的效果,接收性能可靠。
    19  偏振正交法抑制双向传输系统瑞利干涉噪声
    王艳红 郭磐 倪国强
    2012, 42(11):1286-1290.
    [摘要](480) [HTML](0) [PDF 918.80 K](935)
    摘要:
    瑞利后向散射引起的干涉噪声是双向光纤传输系统的主要噪声来源。本文对单模光纤双向传输系统中瑞利后向散射的一般理论和偏振特性进行了分析,并提出了采用偏振正交法减小干涉噪声的方法。建立了10 GHz模拟RF信号单波长双向传输系统,并采用偏振旋转器件实现正、反向传输光的偏振近似正交传输。通过数值模拟,分析了本系统瑞利后向散射偏振状态与入射光偏振状态、反向光偏振旋转角的关系,进一步分析了系统干涉噪声抑制水平。模拟分析结果表明,在80°~90°范围内旋转偏振态,能够使瑞利后向散射降低至少一个数量级;系统信噪比提高了近15倍。利用偏振正交法减小双向传输系统的干涉噪声,有对偏振旋转的精度要求不高、容易操作的优点。
    20  IRST系统中图像实时JPEG压缩技术的实现
    祁海军,凌清,刘鑫,岳元
    2012, 42(11):1291-1295.
    [摘要](471) [HTML](0) [PDF 1.07 M](561)
    摘要:
    针对现有红外搜索跟踪系统数据量大、传输带宽高的问题,结合实际应用背景,提出了有效降低图像传输带宽的方法——JPEG图像压缩。深入研究了JPEG算法,并且详细描述了各个模块的实现方法。进而在System Generator中通过图形化语言对FPGA进行编程、仿真及实现。该方法在现有的红外系统中得到了实际应用,完成了在有限传输带宽内将系统前端红外图像传输到后端指挥中心的任务。
    21  SIFT与形状上下文结合的异源图像匹配算法
    张姣,李俊山,朱英宏,朱秋旭
    2012, 42(11):1296-1300.
    [摘要](494) [HTML](0) [PDF 965.65 K](861)
    摘要:
    针对红外图像和可见光图像灰度差异大、匹配困难的问题,提出了一种基于改进的尺度不变特征变换和形状上下文描述的局部多特征匹配算法。首先通过高斯差分检测算法分别提取两幅图像的特征点;针对特征点梯度方向存在反转现象,结合梯度镜像方法对特征点统计特征点邻域梯度方向信息;然后引入图像边缘特征生成形状上下文描述子,与梯度方向描述子级联成联合描述子;最后采用欧氏距离和卡方距离加权的联合距离和最近邻算法对特征点进行匹配。实验结果证明,在红外图像和可见光图像匹配中,该算法相比原始SIFT算法能有效减少误匹配特征点对,达到较高的匹配精度。
    22  基于单站测量的纯仰角目标参数航迹滤波方法
    刘进忙 李振兴 刘永兰 岳韶华 吴中林
    2012, 42(11):1301-1305.
    [摘要](239) [HTML](0) [PDF 1.01 M](472)
    摘要:
    根据特殊战场环境下传感器测量目标的不完全信息的情况,提出了空间目标纯仰角参数的处理思想,并给出了一种基于投影关系的参数航迹滤波方法,该方法基于斯特瓦尔特定理和总体最小二乘法,讨论了等高飞行目标的纯仰角处理形式和斜直线目标的纯仰角参数滤波形式。仿真验证了该方法能较好适应特殊战场环境下的不完全测量信息情况。
    23  一种新的结合稀疏编码的红外图像聚类分割算法
    宋长新
    2012, 42(11):1306-1310.
    [摘要](367) [HTML](0) [PDF 840.60 K](727)
    摘要:
    聚类作为一种重要的图像分割方法得到了大量研究,提出了一种新的结合稀疏编码的红外图像聚类分割算法,扩展了传统的基于K-means聚类的图像分割方法。结合稀疏编码的聚类算法能有效融合图像的局部信息,而且易于利用像素之间的内在相关性,但是对于分割会出现过分割和像素难以归类的问题。为此,在字典的学习过程中,将原子的聚类算法引入其中,有助于缩减字典中原子所属类别的数目防止出现过分割;同时将稀疏编码系数同原子对聚类中心的隶属程度相结合来判断像素所属的类别。这种处理方式能更好地实现利用像素的内在相关性进行聚类分割,并在其中自然引入了局部空间信息,达到更好分离目标区域和背景区域的目的。实验结果表明,结合稀疏编码的K-means聚类分割算法能更好的实现复杂背景下红外图像重要区域的准确分割提取。
    24  基于SVM模型的单目红外图像深度估计
    席林 孙韶媛 李琳娜,邹芳喻
    2012, 42(11):1311-1315.
    [摘要](621) [HTML](0) [PDF 965.63 K](875)
    摘要:
    提出一种通过非线性学习模型来估计单目红外图像深度的算法。该算法首先通过逐步线性回归和独立成分分析(ICA)寻找对于红外图像深度相关性较强的特征,然后以具有核函数的非线性支持向量机(SVM)为模型基础,采用监督学习的方法对红外图像深度特征进行回归分析并训练,在训练过程中通过已知数据回归后的最小均方误差对模型参数进行修正,训练后的模型可对单目红外图像的深度分布进行估计。实验结果证明,利用该模型能较一致地估计单目红外图像的深度信息。

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