• 2012年第4期文章目次
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    • >综述与评论
    • 美军天基和机载激光反导研究计划及调整分析

      2012, 42(4):355-359.

      摘要 (554) HTML (0) PDF 909.02 K (1545) 评论 (0) 收藏

      摘要:将激光技术应用于反导弹领域一直是美军努力的方向,天基激光反导弹武器和机载激光反导弹武器是美国激光反导的两个重要研发项目。本文结合美军强激光武器的发展历史,详细讲述了美军天基和机载激光反导武器的研究计划,分析了天基和机载激光反导弹项目调整的原因,总结了激光反导弹武器的未来发展趋势。

    • Fe2+掺杂中红外固体激光器技术综述

      2012, 42(4):360-364.

      摘要 (538) HTML (0) PDF 1.04 M (1484) 评论 (0) 收藏

      摘要:总结了目前可实现中红外激光输出的技术途径,介绍了各种类型中红外激光器的优缺点。重点分析了Fe2+掺杂中红外固体激光器实现的技术途径,介绍了国际上处于技术领先水平的几个实际系统。总结了中红外激光器的技术现状和未来发展趋势。

    • >激光应用技术
    • 激光诱导荧光在低温等离子体诊断中的应用

      2012, 42(4):365-371.

      摘要 (458) HTML (0) PDF 1.45 M (1300) 评论 (0) 收藏

      摘要:激光诱导荧光技术(LIF)应用到等离子体中已经有超过20年的历史,在等离子体处理中的应用也已经持续了十多年。激光诱导荧光系统可以用于刻蚀、溅射以及薄膜沉积等离子体源的诊断研究。离子密度和速度分布及对流、传播参数等,都可以用LIF直接测量或间接计算得到。LIF可以得到时间分辨和空间分辨的离子分布方程,可用于等离子体热力学和等离子体迁移的研究。

    • 氦辐射线吸收谱等效宽度的理论分析

      2012, 42(4):372-376.

      摘要 (572) HTML (0) PDF 956.90 K (699) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了实现激光雷达对热层氦浓度的探测,本文理论计算了高斯线型、洛伦兹线型及佛克脱线型下亚稳态氦1083 nm辐射线吸收谱的等效宽度,结果表明佛克脱线型包含其他展宽机制信息,是最接近实际的光谱线型;亚稳态氦1083 nm辐射线的等效宽度的数量级为10-4;在热层温度范围内,等效宽度随温度的变化近似成线性关系;且随着波长的减小,等效宽度会增大。对于388.9 nm和318.8 nm两条辐射线也进行了计算,得出的结论与上述结论相似。此计算对于实现激光雷达对热层氦浓度的探测具有一定的参考意义。

    • >激光器技术
    • 准连续激光二极管端面泵浦Nd∶YAG薄片瞬态温度场

      2012, 42(4):377-381.

      摘要 (562) HTML (0) PDF 1.09 M (1161) 评论 (0) 收藏

      摘要:准连续激光二极管(LD)泵浦的激光晶体中存在着温度升降的变化过程。为解决准连续LD端面泵浦Nd∶YAG薄片时变热效应问题,基于热传导方程,采用特征函数法和常数变异法得到了准连续超高斯光束端面泵浦Nd∶YAG薄片的瞬态温度场一般解析表达式。定量分析了准连续泵浦光脉宽和占空比对Nd∶YAG薄片瞬态温度场的影响。研究结果表明,准连续LD端面泵浦Nd∶YAG薄片时,薄片内温度场随时间呈波浪状分布,再经过一段时间后呈现出稳定周期性分布,此时的瞬态温度场围绕连续LD泵浦时稳态温度波动,波动幅度为12.1 ℃,薄片的瞬态温升量将随准连续LD泵浦脉宽与占空比的增大而升高。研究方法和所得结果还可以应用到激光系统的其他瞬态热问题研究中,对解决激光系统热问题具有理论指导作用。

    • 电控宽域热不灵敏Nd∶YAG固体激光器的研究

      2012, 42(4):382-384.

      摘要 (487) HTML (0) PDF 884.61 K (545) 评论 (0) 收藏

      摘要:运用激光谐振腔的矩阵光学理论,并根据内含补偿透镜和热透镜的激光腔处于热不灵敏的条件,给出了激光腔处于热不灵敏状态时补偿透镜屈光度与热透镜屈光度的对应关系;在此基础上,设计了一种宽域热不灵敏激光腔,该激光腔采用电调谐液体透镜作为补偿透镜,根据泵浦功率的变化调节电压改变液体透镜的屈光度,进而使激光腔在泵浦范围内始终保持热不灵敏状态。

    • 高重频窄脉宽光纤激光器驱动源研制

      2012, 42(4):385-388.

      摘要 (390) HTML (0) PDF 1.01 M (1259) 评论 (0) 收藏

      摘要:介绍了一种高重频窄脉宽光纤激光器驱动源方案,分析了驱动源设计的技术难点和关键,从硬件系统和软件系统两方面对设计思想进行详细论述。该驱动源具有模块化,可扩展性强的特点。通过测控软件和底层固件,可以实时监控驱动源的运行参数和状态信息,当出现故障时可以及时上报故障信息,提高了故障保护的效率。通过实验验证表明该驱动源运行安全稳定,操作方便,达到了光纤激光器的设计要求。

    • >红外技术及应用
    • 12.5 μm长线列碲镉汞焦平面杜瓦组件

      2012, 42(4):389-392.

      摘要 (541) HTML (0) PDF 1.04 M (915) 评论 (0) 收藏

      摘要:256×2碲镉汞焦平面模块由2个256×1元芯片和2个光伏信号硅读出电路模块平行对称组成,并分别与2个不同波段的微型滤光片以架桥式结构直接耦合后封装在全金属微型杜瓦内,形成了长波256×2长线列碲镉汞红外探测器件组件。基本解决了256×2焦平面杜瓦组件的关键技术,即高精度的组装技术、器件在冷平台上的热失配设计技术和高可靠性封装技术。对抑制杂散光、降低背景辐射、提高组件的可靠性等方面采取了一系列措施,使研制的碲镉汞焦平面器件获得了良好的性能,并进行了一系列空间适应性实验,实验前后的组件性能未发生明显变化,满足工程化应用的要求。

    • 应用近红外技术直接检测烟丝常规化学成分的研究

      2012, 42(4):393-398.

      摘要 (886) HTML (0) PDF 1003.81 K (854) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了探讨近红外光谱分析技术直接检测烟丝常规化学成分的可行性,利用采集到的烟丝近红外光谱,采用偏最小二乘法(PLS)对测定烟丝样品的总糖、还原糖、烟碱、总氮、钾、氯含量数据与其相应的光谱数据进行拟合,建立了直接用于预测烟丝总糖、还原糖、烟碱、总氮、钾和氯含量的NIRS分析模型,平均相对偏差分别为2.2%,2.37%,1.82%,2.22%,3.68%和3.30%,变异系数均小于3.5%。该模型预测准确性和重现性较高,简便、快速,适用于批量烟丝检测,尤其是无需研磨烟粉,进一步减少了粉尘的污染,可以直接用于卷烟产品叶组配方质量监控。

    • >光学技术
    • 不锈钢膜对激光诱导熔石英表面损伤的影响

      2012, 42(4):399-403.

      摘要 (491) HTML (0) PDF 1.03 M (434) 评论 (0) 收藏

      摘要:在高功率激光系统中,对于光学元件的激光损伤阈值和损伤增长的研究意义重大。采用磁控溅射方法在熔石英基片上镀12 nm厚的不锈钢膜,使用椭偏仪和紫外-可见光分光光度计测量其厚度和透过率,分别使用S-on-1和R-on-1方法测量样品损伤阈值,比较后证明S-on-1测量方法较为科学。使用S-on-1方法进行激光损伤增长实验,发现损伤点横向尺寸和纵向深度随辐照次数均以e指数形式变化,且相比洁净熔石英基片,样品损伤点横向尺寸损伤增长因子高出41%,样品损伤点纵向深度损伤增长因子高出39%。在激光辐照一定发次后,损伤点纵向深度继续增长,损伤点横向尺寸增长速度不断减缓,最终停止增长,此时样品损伤点横向尺寸与纵向深度比逐渐下降。

    • 某空间望远镜光机热集成分析

      2012, 42(4):404-407.

      摘要 (640) HTML (0) PDF 1.06 M (1084) 评论 (0) 收藏

      摘要:光机热集成分析技术是光学分析和结构分析相结合的一种有效手段。根据空间望远镜所处的环境,用有限元法在Ansys软件中进行热应力分析,通过接口工具Zernike多项式实现各个软件的数据交互。在VC++平台下编写了基于Gram-Schmidt正交化法的接口程序,将拟合后的多项式导入到Zemax中进行了分析。实现了光机集成分析的完整过程。实践证明,这一方法正确可靠,简化了光机热集成分析的过程,为光学系统和光机结构热匹配设计提供了重要设计依据。

    • 光机系统胶接结构非线性分析的线性简化处理

      2012, 42(4):408-412.

      摘要 (576) HTML (0) PDF 995.62 K (682) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究光机系统胶接结构的力学性能,对胶接剂采用非线性分析的方法,可以很好的符合现实中的力学行为;采用线性分析方法,有着计算量少和技术成熟的优势。本文将首先对非线性计算进行理论分析,通过两种方法对WLF方程进行变换,化简本构方程对时间的二重积分,得到了应力同温度、载荷作用时间以及不同处理方法的理论解。通过和线性有限元解进行比较,得到了通过改变线性分析中的应变量为非线性分析应变量的β倍,可以得到等同于非线性分析的结果,而β是同时间以及不同处理方法相关的。分别采用线性和非线性有限元方法对同一结构进行了分析,对理论进行了验证。通过对有限元分析结果的对比表明:采用本文的全值WLF简化处理方法,可以很好的将非线性分析转化为线性分析,而且二者的结果一致性符合一般工程应用。

    • 谐振腔衰荡法检测激光高反射薄膜损耗

      2012, 42(4):413-416.

      摘要 (446) HTML (0) PDF 1.08 M (602) 评论 (0) 收藏

      摘要:光学薄膜的损耗类型主要涉及吸收和散射,精确测定其数值是制备具有高品质和灵敏度指标激光薄膜的前提。本文以薄膜光学和激光技术为背景,介绍了谐振腔衰荡检测高反射薄膜的原理、特性以及测试方法。以1064 nm和1311 nm的高反射膜层为例,利用Losspro激光测试装置,对于二氧化锆(ZrO2)、五氧化二钽(Ta2O5)材料获得百万分(ppm)量级精度的损耗数据后,针对不同薄膜材料和工艺方法进行了对比检测,分析认为速率控制和离子束能量对于相同材料的激光高反射薄膜具有明显的影响,进而为薄膜样品的制备奠定了技术基础。

    • 一种有机聚合物光波导的制备及性能研究

      2012, 42(4):417-421.

      摘要 (525) HTML (0) PDF 914.52 K (741) 评论 (0) 收藏

      摘要:溶胶凝胶法制备了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)掺杂偶氮类化合物分散红1(DR1)薄膜波导,并通过对薄膜厚度、折射率以及紫外-可见吸收谱的测量,分析了波导薄膜的性能。通过使用棱镜薄膜耦合装置激发薄膜波导的导模,观察导模激发情况。利用m线光谱学测量并计算了导模的同步角,计算了波导有效折射率,并在理论上分析了波导的一些重要参数。

    • >光电技术与系统
    • 实用型激光拦截系统中大气影响的应用分析

      2012, 42(4):422-425.

      摘要 (443) HTML (0) PDF 902.44 K (572) 评论 (0) 收藏

      摘要:探讨了低慢小激光拦截系统中大气因素的影响情况,有针对性地分析了大气湍流和大气衰减对激光拦截系统远场光斑的影响,论证了低慢小激光拦截系统在特定大气条件下的作战效能,推导远场光斑功率密度的计算过程,结合实际使用经验,提出了激光拦截系统的使用条件限制。

    • 土壤锰污染的高光谱分级评价

      2012, 42(4):426-430.

      摘要 (544) HTML (0) PDF 947.56 K (443) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种利用高光谱技术进行土壤锰污染分级评价的方法。以FieldSpec3地物光谱仪采集矿区土壤光谱反射率150份,随机分成校正集(115份)和检验集(35份)。光谱经小波去噪和多元散射校正(MSC)处理后,以主成分分析法(PCA)降维。将降维所得的前5个主成分数据为输入变量,分别采用Fisher线性判别、Byes逐步判别、模糊模式识别以及BP-ANN判别四种方法建立了土壤锰污染分级评价模型,并利用35个未知样对模型进行检验。结果表明:Fisher线性判别与模糊模式识别预测准确率为80%,Byes逐步判别为82.86%,BP-ANN模型预测精度最高,达85.71%。说明以高光谱技术进行土壤锰污染分级评价是可行,且BP-ANN是建模的优选算法。

    • >光电对抗
    • 泡沫对激光制导武器系统干扰效能分析

      2012, 42(4):431-435.

      摘要 (443) HTML (0) PDF 1.07 M (629) 评论 (0) 收藏

      摘要:泡沫作为一种新兴的光电无源干扰手段,对激光制导武器干扰作用明显。首先对泡沫干扰进行了介绍,然后对激光制导武器系统的组成、制导原理进行了描述,探讨了利用泡沫干扰激光制导武器系统的可行性。并根据泡沫干扰及激光制导武器系统探测目标的要求,分别计算了激光制导武器系统的遮蔽面密度和泡沫两点间面密度,通过两种面密度的比较,对泡沫的干扰效能进行了分析。本文的研究结论对泡沫干扰效能评估及泡沫干扰战术的优化具有重要的意义。

    • >光纤及光通讯技术
    • 不同调制方式混传对光纤通信系统性能的影响

      2012, 42(4):436-439.

      摘要 (428) HTML (0) PDF 1013.44 K (732) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究相位整形不归零(PSNRZ)调制和差分正交相移键控(DQPSK)调制在与二进制幅移键控(OOK)调制混合传输时系统性能的变化情况,在分析不同信道间交叉相位调制(XPM)影响因素的基础上,通过仿真对10 Gb/s OOK-RZ码分别与40 Gb/s PSNRZ码及DQPSK-RZ码混合传输时的系统性能进行了研究。结果表明,与两种码型单独传输相比,混合传输时的系统性能都明显恶化,而DQPSK系统性能恶化尤为严重,最大传输距离减小高达500 km。

    • >讨论与交流
    • 孤子间互作用相对间距与相位关系的解析分析

      2012, 42(4):440-442.

      摘要 (678) HTML (0) PDF 934.95 K (511) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于光孤子脉冲在光纤中传输所遵从的非线性薛定谔(NLS)方程,在忽略三阶以上色散效应、自陡和自频移效应并通过对方程中相关参量的无量纲化处理之后,得到了总光元场满足的微扰NLS方程,分析了孤子相对间距与初始相位对其传输的影响。

    • >图像与信号处理
    • 基于灰色预测和Chan-Vese模型的台风中心定位

      2012, 42(4):443-447.

      摘要 (715) HTML (0) PDF 1.07 M (1055) 评论 (0) 收藏

      摘要:台风是最严重的自然灾害之一,是一个具有巨大破坏力的天气系统。为了减少台风所带来的损失,实时精确地确定台风中心位置是一项十分重要的工作,这也为台风的跟踪与定强等分析提供了重要信息。对国内外台风中心定位现状进行了研究,基于红外序列图像,分别对有眼台风和无眼台风进行定位,提出了基于灰色预测和Chan-Vese模型的台风定位方案。灰色预测用于预测下一时刻台风的初始位置;通过Chan-Vese模型得到台风中心附近的眼墙,然后进行圆拟合即可得到台风中心。除此之外,一些模式识别和图像处理的方法在有眼台风定位中得到了较好的应用。利用气象卫星MTSAT红外1通道图像对2007年台风“圣帕”序列图像进行测试,并将结果分别与中央气象台及日本气象厅的最优路径进行对比,经、纬度误差在0.18°以内。

    • 提取鱼眼图像轮廓的算法改进及图像校正

      2012, 42(4):448-451.

      摘要 (912) HTML (0) PDF 1.02 M (2281) 评论 (0) 收藏

      摘要:用鱼眼镜头拍摄的图像具有严重的变形,精确地提取鱼眼图像的轮廓是进行图像校正的前提。针对传统的提取鱼眼图像轮廓的算法对噪点抑制能力不强,在有效区域存在大量黑色像素时算法失效等缺点,本文提出了一种改进的提取鱼眼图像轮廓的切线法。实验表明,该算法能准确定位鱼眼图像的圆心坐标和半径,精度高、实时性好,具有明显的优越性。最后,本文用球面坐标定位法对图像进行变形校正,取得了很好的效果。

    • 基于预测与JPEG2000的高光谱图像无损压缩方法

      2012, 42(4):452-457.

      摘要 (513) HTML (0) PDF 1.40 M (719) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着成像光谱仪向着高光谱分辨率、高空间分辨率方向发展,高光谱图像的数据量呈几何级数增长。由于数据传输和存储能力的限制,必须对高光谱图像进行有效压缩。首先,对高光谱图像的相关性进行了深入分析,得知其具有一定的空间相关性和极强的谱间相关性,从而具有较强的可压缩性。其次,结合JPEG2000对DPCM进行了修改,提出了基于一阶线性预测与JPEG2000相结合的无损压缩方案。最后,在软件平台上实现了该方案,并取得了较好的压缩效果。结果表明,该方案可以有效的实现高光谱图像无损压缩,验证了方案的可行性,为硬件平台上实现该方案提供了理论依据。

    • 低通滤波与灰度值调整在图像增强中的应用

      2012, 42(4):458-462.

      摘要 (663) HTML (0) PDF 1.35 M (642) 评论 (0) 收藏

      摘要:红外热图具有低对比度、高噪声的特点,不利于缺陷的判断和识别。为解决该问题,将灰度值调整方法和低通滤波方法引入。设计图像增强步骤,对红外热图进行处理。在处理过程中,低通滤波方法环节的截止频率设定进行研究,发现当该值设取40时,效果较为理想。经对比对比原图与处理后图像,验证了该方法的有效性。

    • 彩色图像的四元数径向矩仿射不变量

      2012, 42(4):463-467.

      摘要 (551) HTML (0) PDF 943.13 K (387) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究彩色图像的不变量特性,本文把传统灰度图像的不变量理论推广到四元数层面上来,定义了彩色图像的四元数径向矩并构造了该矩函数的仿射不变量。采用四元数对彩色图像建模,可以充分利用彩色图像整体信息,实现彩色图像RGB通道的并行处理。实验结果表明,彩色图像的四元数径向矩仿射不变量的稳定性要优于L.V.Gool等人提出的彩色矩仿射不变量,其数值稳定性(σ/μ值)提高了一个数量级。本文所提出的四元数径向仿射不变量可以作为模式识别中彩色目标的特征描述子。

    • 应用改进自蛇模型和L-R算法恢复毫米波图像

      2012, 42(4):468-472.

      摘要 (574) HTML (0) PDF 1.01 M (588) 评论 (0) 收藏

      摘要:在毫米波的图像恢复中,L-R算法是一种简单而有效的非线性方法,但当噪声不可忽略时,L-R算法难以获得较好的复原结果。针对毫米波图像数据量少和图像分辨率低的特点,提出基于改进自蛇模型和L-R算法毫米波图像恢复方法,以局部方差构造自蛇模型的边缘停止函数,其改进自蛇模型在消除噪声的同时更能够保留图像中的边缘和细节特征,然后使用L-R算法进行图像恢复,这种改进算法通过使用基于改进自蛇模型去噪能有效地减少噪声对L-R算法的影响。实验结果表明:在信噪比和相关度方面本文算法提高了L-R算法的性能,可用于含噪声的图像复原。

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