• 2012年第9期文章目次
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    • >综述与评论
    • 从GFP2011看硅光子学的进展

      2012, 42(9):971-975.

      摘要 (466) HTML (0) PDF 1.11 M (719) 评论 (0) 收藏

      摘要:半导体硅材料不仅是一种电子材料,也是一种合适的光子材料。成熟的微电子加工工艺更为硅光子学提供了坚实的技术基础。根据第八届Ⅳ族光子学国际会议的信息,文章综述了硅基光波导技术特别是SOI光波导技术研究的最新进展,着重介绍了光调制器、亚波长光栅、混合集成、封装以及波导加工等方面的新理念与新方法。

    • >激光应用技术
    • 基于探测光学表面反射光侦察远方观瞄器材

      2012, 42(9):976-979.

      摘要 (293) HTML (0) PDF 880.81 K (750) 评论 (0) 收藏

      摘要:阐述了用激光扫描法侦察远方光学仪器的原理及实验技术。以红外光学系统和红外望远物镜为例,运用矩阵光学追迹法对三种探测方法进行了对比研究:①“猫眼效应”;②“近似猫眼效应”;③“剩余反射效应”。研究结果表明:在野外环境,“猫眼效应”产生的回波概率极低。在适当条件下,“近似猫眼效应”和“剩余反射效应”的应用效果优于严格“猫眼效应”,是具备实用价值的侦察手段。

    • >激光器技术
    • 高斯变反镜改善板条激光器光束质量的研究

      2012, 42(9):980-982.

      摘要 (309) HTML (0) PDF 1016.60 K (495) 评论 (0) 收藏

      摘要:在实验中对比研究了稳腔和高斯变反镜非稳腔两种腔型。采用尺寸为66.7 mm×11 mm×1.7 mm板条Nd∶YAG增益介质,泵浦功率860 W条件下,稳腔获得196 W的激光输出,Mx2=2.47,My2=38.6;高斯变反镜非稳腔获得102 W激光输出,Mx2=2.34,My2=6.48。实验结果表明高斯变反镜非稳腔明显改善了板条激光器宽度方向的激光输出光束质量。

    • 二极管侧面泵浦10 kHz皮秒激光再生放大器

      2012, 42(9):983-985.

      摘要 (317) HTML (0) PDF 874.23 K (406) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用LD侧面泵浦腔,对SESAM锁模皮秒脉冲进行再生放大,在10 kHz重复频率下,获得了5.5 W(单脉冲能量0.55 mJ)的皮秒激光输出,光束质量M2<2.9。之后又采用KTP晶体进行倍频,获得了2.25 W皮秒绿光输出。

    • 可调谐中红外OPO激光器研究

      2012, 42(9):986-988.

      摘要 (334) HTML (0) PDF 894.40 K (1017) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了一种中红外可调谐OPO激光器,泵浦源为输出能量200 mJ能量的1.06 μm Nd∶YAG激光器,OPO采用XZ平面内二类匹配的KTP-OPO,实现了信频光1.5~2.0 μm、闲频光2.3~3.6 μm的波长调谐,光光转换效率10%以上。

    • >红外技术及应用
    • 基于扫描型红外热像仪非均匀性场景校正算法的实现

      2012, 42(9):989-993.

      摘要 (377) HTML (0) PDF 969.87 K (620) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过对某扫描型手持红外热像仪非均匀性的分析,建立了相应的非均匀性数学模型,提出了场景校正算法并在DSP中编程实现。算法采用运动估计与递归最小二乘法相结合的方式,实现了对空间非均匀性的实时校正;采用神经网络与最小均方算法结合的方式实现了对两点校正后残留非线性非均匀性的实时补偿。应用效果表明该算法具有很高的工程价值。

    • 应用红外热像技术监测催化装置反再系统

      2012, 42(9):994-997.

      摘要 (359) HTML (0) PDF 956.50 K (445) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用红外热像技术对兰州石化公司140万吨/年催化装置反再系统进行监测,通过检测数据判断热设备衬里损伤情况,经判断该套装置部分位置出现缺陷损伤,如果工艺控制稍有疏忽,会导致严重事故。通过本次特护检测,为装置的安全运行提供科学的参考依据。通过无损检测技术的应用,对重点部位实施重点监测,保障装置的正常运行,满足装置生产运行的需求。

    • 脉冲涡流热成像裂纹检测机理仿真分析

      2012, 42(9):998-1003.

      摘要 (532) HTML (0) PDF 1.38 M (1079) 评论 (0) 收藏

      摘要:脉冲涡流热成像技术由于在导电材料缺陷检测中的优势而成为无损检测的热点。本文运用电磁感应原理及热传导理论,建立感应加热数学模型,利用有限元法分析电磁激励热成像检测缺陷的机理。利用COMSOL有限元软件建模分析了导磁材料和非导磁材料中两种基本裂纹slot和notch附近涡流场和温度场的分布情况,通过分析裂纹附近涡流密度大小和温度场的变化曲线,指出检测导磁和非导磁材料裂纹的最佳观测时间以及温度响应,为下一步的裂纹定量检测提供理论指导。

    • 锥形自调式节流制冷器的应用研究

      2012, 42(9):1004-1006.

      摘要 (528) HTML (0) PDF 923.80 K (430) 评论 (0) 收藏

      摘要:介绍了一种应用于红外焦平面探测器组件上的自调式节流制冷器,该制冷器为锥形结构,采用了一种新型自调方式,与传统的波纹管型自调式节流制冷器相比,具有制冷速度快、结构简单、成本低廉、装调方便等优点;文中还对该制冷器自调机构的工作原理进行了简单的介绍和分析,并对该型制冷器进行了性能测试。

    • 红外吸收粉尘传感器的设计

      2012, 42(9):1007-1010.

      摘要 (490) HTML (0) PDF 844.20 K (1498) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于粉尘对红外光的吸收原理提出了一种测量粉尘浓度的传感器新方案。以朗伯-比尔定律为理论依据,传感器采用空间双光路结构,应用差分算法,建立数学模型,采用MSP430F149,ICL7605和AD620等芯片进行数据处理,并用实验结果验证可靠性。提出的粉尘设计方案对于提高粉尘测量精度,特别是烟道、煤矿中高浓度的粉尘安全检测均有重要意义。

    • >光电技术与系统
    • 地球反照对星敏感器的影响分析

      2012, 42(9):1011-1015.

      摘要 (372) HTML (0) PDF 944.62 K (639) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用光度学的概念和点源辐射传输率(PST),提出了一种分析地球反照对星敏感器的影响的几何光学模型。该模型对地球表面按照经纬度划分了网格,为已知的TOMS反射数据的应用提供了接口,具有一定的通用性和实用性,可简要分析卫星上的星敏感器在一定输入条件下,包括轨道高度、星敏感器的安装方位、太阳入射角度等,地球反照到达遮光罩入口、出口的照度,以及不同离轴角下像面接收的地球反照的照度值。借助此模型,可以为星敏感器在卫星上的安装方位提出建议,并估算出星敏感器遮光罩的抗地球反照干扰性能。仿真分析表明,对于中低轨道而言,地

    • 状态观测器在航空相机中的应用

      2012, 42(9):1016-1020.

      摘要 (417) HTML (0) PDF 1.02 M (655) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高航空相机在摆扫方向上的成像分辨率,提出了一种基于状态观测器的加速度反馈控制方法,并对该方法的相位特性以及鲁棒性进行分析研究。首先,对镜筒角速度的测量元件光纤陀螺进行参数标定,采用频域法建立俯角控制系统的数学模型。其次,设计镜筒角加速度状态观测器,并提出了将状态观测器和牛顿预测器相结合的方法,解决了估计算法的相位滞后问题,进一步提高了估计角加速度的响应频带。最后,通过将观测到的角加速度信息构成加速度反馈控制系统,并且应用于某型长焦距倾斜CCD相机的俯角速度控制系统中。实验结果表明:基于状态观测器的加

    • 空间辐射环境对卫星光通信系统误码率的影响

      2012, 42(9):1021-1025.

      摘要 (371) HTML (0) PDF 1.19 M (722) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高卫星光通信系统的空间抗辐射性能,开展了空间辐射损伤对卫星光通信系统的误码率影响研究。建立了空间辐射损伤的误码率模型,并基于该模型对光源和光电探测器辐射损伤条件下的系统误码率进行了数值计算。结果表明γ射线辐射和质子辐射均能对通信系统误码率造成几个量级的下降,需要增加合理的空间辐射屏蔽单元或者选择空间抗辐射性能较高的零差BPSK工作模式。

    • PSD测距电路降噪方法

      2012, 42(9):1026-1030.

      摘要 (556) HTML (0) PDF 991.88 K (1576) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对激光三角法测距技术使用的位置敏感探测器(position sensitive detector,PSD)转换电路,在阐述测量电路原理的基础上,建立了位移转换电路的噪声模型,对各环节进行了敏感性分析,对不同性能参数元器件交叉组合形成的电路进行了多方案计算,得出了元器件性能参数对电路噪声的影响规律,并进行了部分实验验证。结果表明:本研究为实际测量电路设计时应采用的降噪措施提供了参考依据,可望有效地提高整个测量系统的分辨率。

    • 非垂直入射HS传感器测量数据的修正

      2012, 42(9):1031-1034.

      摘要 (353) HTML (0) PDF 934.06 K (668) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用变形镜模拟激光镜面热畸变,使变形镜在不同的驱动电压下产生相应的形变,用Hartmann-Shack传感器作为测量仪器,分别以垂直入射法和非垂直入射法测量了变形镜在各驱动电压下的形变数据。对比两种方法测得的波前像差峰谷值(PV值)数据发现,非垂直入射法测得的数据小于垂直入射法测得的真实数据,两者之间的相对偏差随形变量的增大而增大,且与入射角密切有关,随着入射角的增大,相对偏差明显增大。若将非垂直入射法测得的数据除以入射角的余弦对数据进行修正,结果与真实数据吻合很好,波前像差PV值最大相对偏差不到2%。

    • 高空环境对航空遥感器光学窗口的影响

      2012, 42(9):1035-1039.

      摘要 (299) HTML (0) PDF 965.18 K (859) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高航空遥感器光学窗口的光学性能,从空气动力学环境和大气环境两个方面分析了高空环境对光学窗口的影响。根据空气动力学原理,计算出飞行马赫数和雷诺数,以确定光学窗口所处的飞行环境;依据纵掠平壁理论,计算出光学窗口外表面的平均对流换热系数,仿真光学窗口温度分布,分析了轴向温差对光学窗口的影响。分析高空大气环境下光学窗口玻璃出现结霜原因及影响,并提出预防结霜的解决方案。最后针对某航空遥感器光学窗口进行飞行试验,结果表明分析的结论正确,提出的解决方案合理可靠,可为其他航空光学窗口设计提供依据。

    • 基于相位法的三维测量系统的相移误差分析

      2012, 42(9):1040-1044.

      摘要 (333) HTML (0) PDF 971.62 K (986) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用投影栅相位法进行三维测量时,光栅移动的精密控制是整个测量系统的基础。针对相移误差,对硬件系统进行设计,通过步进电机细分控制实现更小、更平稳的相移误差;并对传统的四步相位提取算法进行优化,在优化算法中,稳定的相移误差项可以作为中间变量,即其大小随机变化不再对相位计算结果产生影响。实验结果表明:设计的硬件系统调试简单,步进电机可以实现最小1/128细分;优化后的算法有效地抑制了相移误差对测量结果的影响,进一步提高了表面微观形貌的测量精度和可靠性;从而使得测量系统的整体性能指标得到提升。

    • >光电材料器件
    • 共面波导电极聚合物电光调制器多层结构研究

      2012, 42(9):1045-1049.

      摘要 (345) HTML (0) PDF 1.11 M (579) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了两种基于共面波导(CPW)电极的多层聚合物电光调制器模型结构,分别为补偿层型结构和屏蔽层型结构。采用了保角变换的计算方法给出了基于CPW电极结构的多层电光调制器的特性参数的计算结果。与传统调制器结构性比较,补偿层型结构能够有效的减小光波与微波传输有效折射率的差,屏蔽层型结构不仅能够减小光波与微波传输有效折射率的差,而且能够通过优化结构参数,有效地消除了微波与光波之间的折射率差,可实现调制信号速率和调制电极阻抗的同时匹配。

    • >太赫兹技术
    • 太赫兹波在谐振环多层超材料传输特性的研究

      2012, 42(9):1050-1054.

      摘要 (861) HTML (0) PDF 1.04 M (1150) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用时域有限积分法研究了太赫兹波在谐振环多层超材料的传输特性。结果表明,对于尺寸相同的谐振环构成多层超材料,超材料从1层变化到5层时,在共振频率0.80 THz处,谐振谷值从-17 dB~-44 dB,共振明显比单层强很多。对于不同尺寸谐振环构成多层超材料,共振频谱带宽明显增强,半高全宽从0.08 THz变化到0.26 THz。结果表明,多层超材料具有比单层更好的太赫兹波特性,这些传输特性为太赫兹波滤波器、吸收器及偏振器等器件设计具有重要价值。

    • >图像与信号处理
    • 一种图像融合的新方法

      2012, 42(9):1055-1057.

      摘要 (404) HTML (0) PDF 923.14 K (1315) 评论 (0) 收藏

      摘要:在众多图像融合算法中,不存在完美的算法,每一种算法都具有优点和不足。本文针对这一问题提出一种新的图像融合方法,即图像二次融合,通过对两种算法的融合结果再进行一次简单的像素选择得到最终融合图像。图像二次融合可以综合算法的优点,弥补之间的不足,获得更好的融合效果。实验表明,该方法获得的融合结果优于单一算法。

    • 基于脊波的红外图像自适应增强算法

      2012, 42(9):1058-1062.

      摘要 (220) HTML (0) PDF 963.94 K (281) 评论 (0) 收藏

      摘要:图像增强是目标检测和识别中的基本问题,为了在红外图像中能够更好地检测出目标,根据多尺度几何分析工具脊波特别适合表示各向异性和奇异性的特性,结合红外成像的特点,利用脊波对图像进行增强,并利用统计学原理对脊波系数变换原则进行自适应改进,利用统计学原理构造了目标细节特征量和脊波子带系数特征量,将这些特征量进行匹配,并且评估匹配效果,从而找出子带系数中与目标特征关联度高的部分,有针对性地对该部分系数进行放大,其余部分系数进行抑制处理,处理后的系数进行脊波逆变换还原的图像。检测结果与对比度增强、线性滤波等方法进行比

    • 基于模糊神经网络的红外图像边缘提取算法

      2012, 42(9):1063-1067.

      摘要 (177) HTML (0) PDF 1.03 M (236) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对现有图像边缘提取算法存在的噪声平滑能力与边缘精确定位之间的矛盾,以及红外图像自身信噪比低、视觉效果模糊和对比度差等缺陷,利用模糊神经网络的学习、自适应和模糊处理等优点,提出了一种基于模糊神经网络的红外图像边缘提取方法。计算各像素点8个方向的基本梯度、左关联梯度和右关联梯度,并将其组成梯度数组,把8个方向的梯度数组作为模糊神经网络的输入信号,通过学习和模糊处理最终可获得相对精确的红外图像边缘。实验结果表明,该方法抗噪能力强,边缘保留完整且为单像素宽,在处理红外图像边缘提取上要优于其他算法。Abstrac

    • 改善分形图像编码视觉效果的有效方法研究

      2012, 42(9):1068-1070.

      摘要 (271) HTML (0) PDF 805.49 K (366) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对当前分形图像编码面临如何改善重建图像视觉效果的问题,利用局部图像的特点,采取自适应的分块方法与缩短编码时间的多种块分类技术相结合设计图像编码算法,该算法明显改善了图像编码视觉效果,编码时间缩短上千倍,具有快速实现分形图像编码之功效。

    • 中远距离舰船目标识别方法研究

      2012, 42(9):1071-1075.

      摘要 (348) HTML (0) PDF 992.75 K (734) 评论 (0) 收藏

      摘要:分析了中远距离舰船目标的特点和对其进行识别的重要性,提出了一种新的舰船目标识别算法。该算法采用基于曲线进化的方法提取目标的骨架,通过计算目标骨架扩展的Hu不变矩提取目标特征,最后选用支持向量机作为分类器,并用创建的舰船目标的模型对分类器进行训练,利用训练好的分类器对实际获取的目标的红外图像进行分类识别。实验结果表明算法的识别率较高,鲁棒性较好。

    • 基于提升小波变换的图像融合算法研究

      2012, 42(9):1076-1079.

      摘要 (236) HTML (0) PDF 812.75 K (277) 评论 (0) 收藏

      摘要:介绍了将来自不同传感器的图像进行融合的改进方法。涵盖了配准,图像分解,融合,图像重建四个主要步骤,并进行了仿真,最后用评价函数对不同方法得到的图像进行评价。在融合准则上提出了一些新的处理方式。试验结果表明,融合后的图像确实能够汲取两幅原图像的各自不同特点,达到了较好的效果。本文还针对工程应用对算法进行了优化。

    • 天空区域图像的增强算法的改进

      2012, 42(9):1080-1085.

      摘要 (221) HTML (0) PDF 1.28 M (681) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统的子块部分重叠直方图均衡化(POSHE)算法在增强图像对比度的同时会在灰度变化缓慢的区域造成过增强效果,产生块状效应和噪声,严重影响图像质量,本文针对这一缺点对该算法进行改进,将图像中灰度变化缓慢的天空区域从图像中分离出去,对分离出的天空区域进行全局直方图均衡化处理,对分离后的图像进行局部直方图均衡化处理。通过Matlab仿真实验可以证明本文算法不仅可以增强图像的对比度,还可以加强图像的整体和细节信息,有效防止过增强并抑制噪声,使图像的质量和视觉效果都得到提高。

    • 红外成像反舰导弹干扰物布放研究

      2012, 42(9):1086-1090.

      摘要 (253) HTML (0) PDF 945.49 K (351) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过对红外成像导引头目标识别和跟踪算法的分析,提出了一种反舰红外成像导弹干扰算法。对干扰物的面积、布放高度、布放距离、持续时间、辐射强度和干扰波段进行了详细研究,并建立红外成像导引头对抗仿真模型,验证了该算法的有效性。

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