• 2013年第4期文章目次
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    • >综述与评论
    • 光学相控阵在光束偏转中的应用分析及进展

      2013, 43(4):351-355.

      摘要 (1042) HTML (0) PDF 1.05 M (1777) 评论 (0) 收藏

      摘要:与传统光学偏转器件相比,光学相控阵可实现快速、灵活、高精度的光束指向控制。介绍了光学相控阵实现光束偏转的基本原理,并对影响偏转效率及偏转角度的主要因素进行了系统分析,对现有材料可实现的光束偏转性能参数进行了对比分析。针对目前光学相控阵材料只能实现小角度偏转的缺陷,进一步介绍了增加其偏转角度的技术途径。最后对应用光学相控阵技术实现的大角度高精度偏转系统APPLE(adaptive photonic phase-locked elements)进行了介绍,并对其技术先进性与局限性进行了分析。

    • >激光应用技术
    • 改进型相位式激光测距电路的设计

      2013, 43(4):356-359.

      摘要 (1113) HTML (0) PDF 1007.05 K (947) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高无合作目标的相位式激光测距系统的稳定性和精度,并简化测距系统,设计了一种相位式激光测距系统的发射和接收电路。采用了双频调制、直接数字频率合成器(DDS)、差频测相技术等原理。进行了理论的研究、分析和实际的电路实验。利用DDS产生的正弦波信号进行调制发射,并且对非合作目标反射回来的激光信号进行接收、调理,并进行数据处理。在设计中,优化了系统的调制发射电路,采用新的光电探测器和高压偏置电路,增加简单实用的自动增益控制(AGC)模块等。实验结果表明,该测距系统简单有效,具有较高的测量精度和稳定性。

    • CO2激光对HgCdTe焦平面器件热力作用的理论分析

      2013, 43(4):360-365.

      摘要 (774) HTML (0) PDF 1.25 M (706) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用有限元分析方法,对CO2连续激光辐照HgCdTe红外焦平面器件的温升效应和热应力效应进行模拟计算,模型的建立加入了In柱对实验的影响。对温度及热应力分布进行分析,结果表明,探测器的温度分布随着激光辐照时间的增加而出现明显的变化。在感光层与In柱阵列的交界面上所产生的热应力对HgCdTe红外焦平面器件造成的损伤有可能先于温升损伤而发生。

    • 激光脉冲水下时域特性的蒙特卡罗模拟

      2013, 43(4):366-370.

      摘要 (840) HTML (0) PDF 919.37 K (479) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于蒙特卡罗方法定量分析了光子在目标平面上的时间分布和光子在机载雷达处的时间分布。对于目标平面处接收到的光子时间分布,光子的峰值时间随目标深度的变化关系近似呈现线性的变化规律,而归一化光子数目随目标深度的变化关系近似呈现负幂指数的变化规律。对于光子返回机载雷达处的时间分布,研究发现随着风速的增加,机载雷达接收到的归一化光子数目逐渐减少;而当风速增加到一定程度,这一影响变得不再明显。

    • >08红外征文
    • 激光原位熔覆制备TiC/TiB硬质陶瓷复合涂层

      2013, 43(4):371-375.

      摘要 (874) HTML (0) PDF 1.05 M (453) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用5 kW横流CO2激光器,在TC4钛合金表面熔覆TiC与TiB2混合粉末,制备出了组织细密、无裂纹与气孔的TiC/TiB复合陶瓷涂层。采用扫描电镜(SEM)、能量散射X谱仪(EDX)、X射线衍射仪(XRD)以及HXD-1000B显微硬度计,分析了熔覆层的显微组织形貌、成分与物相结构,测试了激光熔覆层的显微硬度。结果表明,激光熔覆原位制备的TiC/TiB复合涂层与基体呈冶金结合,熔覆层组织呈现出由表层十字形花瓣状TiC组织到结合区致密小颗粒TiC组织分布变化的特点。同时,熔层中有大量的纤维状TiB组织填充在十字形花瓣状组织与颗粒状组织之间,且纤维组织从熔覆层表层到结合区逐渐增加。熔覆层的显微硬度值最高可达1240 HV0.2,为基体的3.5倍。

    • >激光应用技术
    • 亮度调制无扫描激光三维成像距离精度分析

      2013, 43(4):376-379.

      摘要 (900) HTML (0) PDF 972.88 K (670) 评论 (0) 收藏

      摘要:亮度调制无扫描激光三维成像系统中,采用脉冲激光器作为照明光源,ICCD面阵接收,对ICCD中像增强器进行恒定增益和线性增大增益调制,通过两次得到的CCD图像灰度值反演出目标距离信息。这种方式成像效率高、不需要扫描装置。对影响亮度调制无扫描激光三维系统中成像距离分辨率的因素进行分析,并提出可行的办法。

    • 像差对星间激光通信系统高精度对准的影响向

      2013, 43(4):380-384.

      摘要 (791) HTML (0) PDF 981.90 K (558) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了减小ATP系统的像差对对准的影响,达到提高系统的对准精度的目的,文中以星间ATP系统中的高精度对准平台为基础,分析了激光器处于轴外发射状态时需要考虑的两个位置偏移量(离轴参量h/s和偏移参量ra),提出激光器的位置状态会对像差有着一定的影响。并通过数值仿真,分别分析了在存在激光器位置偏移量时各种像差对对准精度的影响情况。结果表明激光器发射的状态明显影响着像差对对准的影响程度,适当调节激光器发射状态有利于减小像差对对准精度的影响,进而提高对准精度。

    • 逆合成孔径激光雷达回波信号特征分析

      2013, 43(4):385-390.

      摘要 (828) HTML (0) PDF 937.49 K (546) 评论 (0) 收藏

      摘要:逆合成孔径激光雷达(inverse synthetic aperture ladar,ISAL)发射信号具有超短波长、超大带宽的特点,其回波对目标运动具有极强的敏感性,因而ISAL回波信号特征与常规ISAR回波有很大不同。建立了ISAL回波的精确模型,研究了由于目标运动引起的回波包络展缩、脉内多普勒和脉冲间多普勒效应,并给出了它们的近似方法及约束条件,仿真分析了目标在不同运动参数下回波信号的包络展缩、脉内多普勒效应对ISAL成像的影响,结果表明上述效应会造成图像的散焦,需要在成像中进行相应补偿。

    • >激光器技术
    • 采用D形不规则多模光纤产生部分相干激光

      2013, 43(4):391-394.

      摘要 (863) HTML (0) PDF 912.73 K (440) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了一种D形不规则多模光纤,用于产生相干度低的部分相干激光。理论分析了D形不规则多模光纤传导模型,数值模拟仿真了D形不规则多模光纤内光线轨迹和光强度分布。实验结果表明,采用长度500 mm、芯径200 μm的D形光纤作为变换元件可以得到相干度低的部分相干激光,其输出光斑相干度明显低于圆柱形阶跃折射率光纤的输出光斑相干度。

    • 重频和脉宽独立可调主动锁模光纤激光器

      2013, 43(4):395-398.

      摘要 (685) HTML (0) PDF 928.64 K (432) 评论 (0) 收藏

      摘要:重复频率和脉宽可调的锁模光纤激光器在光通信及光学测量领域有重要应用。但是主动锁模光纤激光器产生的脉冲的重复频率和脉宽是有相关性的,不能做到独立可调。本实验基于多频率调制法,将正弦波与方波进行混频后的信号作为调制信号,通过改变混频信号的参数在重复频率固定为104.34 MHz的情况下,获得了脉宽分别为705 ps,500 ps,407 ps,330 ps的脉冲。

    • >红外技术及应用
    • 基于Shearlet变换的红外与可见光图像自适应融合

      2013, 43(4):399-403.

      摘要 (880) HTML (0) PDF 954.26 K (821) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种基于Shearlet变换的红外与可见光图像自适应融合算法。算法首先对待融合图像进行Shearlet变换;然而采用粒子群优化算法确定出低频成分的最佳融合权值,自适应地对红外与可见光图像的Shearlet低频系数进行整合,利用Shearlet变换对边缘、轮廓等细节特征的准确定位,采用加权局部能量最大准则对Shearlet高频系数进行融合;最后对融合系数进行逆Shearlet变换得到融合图像。与现有的部分算法进行对比实验,结果表明本文算法获得较好地融合效果。

    • 人体手掌静脉图像采集系统研究

      2013, 43(4):404-408.

      摘要 (773) HTML (0) PDF 1.04 M (504) 评论 (0) 收藏

      摘要:以手掌静脉图像采集装置为研究对象,详细分析了采集装置的设计原理,设计了一种光强分布均匀的双环形近红外光源结构,并提出了一种基于灰度共生矩阵及模糊逻辑的手掌静脉图像质量评价方法。通过研究对比度、熵、相关性的值与静脉纹理结构信息的关系,建立模糊推理系统对图像质量做出了最佳判别,从而验证了采集系统的性能。设计的采集装置结构小、成本低,采集到的静脉图像比较清晰,满足静脉识别系统后续处理的需要。

    • 车载红外告警系统空间背景虚警源辐射特性分析

      2013, 43(4):409-413.

      摘要 (710) HTML (0) PDF 914.30 K (511) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对车载红外告警系统虚警率高的问题,研究了车载环境下典型红外告警系统的辐射环境。重点分析了空间背景辐射环境的特点,对各种空间背景辐射源在典型红外告警波段的辐射特性进行了数值计算。结果表明:车载红外告警系统的主要空间背景辐射源为太阳和天空。在3~5 μm的光谱区域里,太阳辐射产生的背景干扰起主要作用,需要避免直视太阳并使太阳高度角小于29.6°。而在8~12 μm的波长区域里,天空成为主要的背景辐射,需要通过选取合适的背景抑制算法进行克服。

    • >光电技术与系统
    • 垂直方向耦合光波导探测器超模匹配条件的实现

      2013, 43(4):414-417.

      摘要 (824) HTML (0) PDF 903.46 K (507) 评论 (0) 收藏

      摘要:光控相控阵雷达系统中,光电探测器起着重要的作用,缺乏大功率高速光电探测器是制约光控相控阵雷达实用的瓶颈。近年来提出的垂直方向耦合光波导探测器,在满足超模匹配条件下,能解决光电流分布不均匀的问题,从而实现大功率高速工作。本文在选定了垂直方向耦合器结构的基础上,根据BeemProp软件模拟仿真结果确定满足超模匹配条件的结构参数,然后进一步用有效折射率法验证了此结构参数仍满足超模匹配条件。所采用的方法为设计大功率高速光电探测器提供了参考。

    • 钢丝绳传动在航空光学遥感器上的应用

      2013, 43(4):418-422.

      摘要 (682) HTML (0) PDF 1005.54 K (486) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对某航空光学遥感器扫描组件和消旋组件需以高精度同步旋转的要求,提出一种通过双电机驱动,采用独立的位置环和速度环控制的钢丝绳精密传动方法。首先,详细介绍了钢丝绳精密传动的结构形式和控制方法,并简要分析了钢丝绳的传动刚度,最后,通过实验对钢丝绳精密传动的精度进行测试,同时分析了预紧力和负载力对精度的影响。实验结果表明:本钢丝绳精密传动系统实现了扫描组件和消旋组件旋转同步精度0.03°,旋转速度为5°/s时稳速精度达1.5%,满足设计要求。实验结果验证了本钢丝绳精密传动应用方法的可行性,为钢丝绳精密传动在航空光学遥感器上的应用提供了一种新的方法。

    • 弹光调制干涉具共振热动态模型的分析与研究

      2013, 43(4):423-427.

      摘要 (765) HTML (0) PDF 984.66 K (610) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决弹光干涉具在工作时,由于机械振动和外界环境温度引起的晶体内部温度累计从而导致共振频率漂移的问题,建立了弹光调制干涉具共振热动态模型。通过对串联共振模型的阻抗特性分析,得到了弹光调制干涉具的热耗散功率、反馈电流和反馈电流相对于驱动电压的相位的关系。通过对热动态模型共振单元的分析,最终推导出了干涉具中温度随时间的变化率和共振频率随时间的变化率方程,以及得出了干涉具共振热动态模型的频率稳定状态方程。分析结果表明,为了保证弹光干涉具得到最大光程差,必须采用锁相频率跟踪,时刻保持驱动频率与干涉具共振频率一致。

    • >光学技术
    • 基于DWC波前检测的计算机辅助装调技术

      2013, 43(4):428-432.

      摘要 (886) HTML (0) PDF 1.08 M (426) 评论 (0) 收藏

      摘要:计算机辅助装调(CAA)技术是提升高精度、复杂离轴光学系统成像质量的有效手段。介绍了计算机辅助装调技术发展背景及现状,总结了用于计算机辅助装调技术的光学检测手段及优化方法。介绍了一种基于高分辨率波前传感器(DWC)的计算机辅助装调技术,建立了数学模型。这个模型包含光学系统出瞳波面像差获取、失调光学系统的失调量计算及系统像差表示三个方面的内容。最后,对模型进行了数值仿真试验,通过对比系统装调前后的结果,验证了该方法的理论可行性。

    • 基于相位补偿的低温光学系统常温装调方法研究

      2013, 43(4):433-437.

      摘要 (670) HTML (0) PDF 1.13 M (553) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于对红外光学系统的热分析,提出一种低温光学系统的常温装调方法。在常温装调时为系统引入额外的相位板来补偿低温系统在常温时产生的离焦和表面变形。通过热分析获得离焦量和表面变形数据,设计出合适的相位板进行补偿,从而可以实现低温光学系统在常温环境下的正常装调和测试。

    • >太赫兹技术
    • InSb材料光电导辐射太赫兹波理论研究

      2013, 43(4):438-441.

      摘要 (838) HTML (0) PDF 1.04 M (795) 评论 (0) 收藏

      摘要:分析基于光电导理论的太赫兹(THz)辐射原理,对基于锑化铟(InSb)半导体材料的光电导辐射过程进行理论推导,并获得太赫兹近远场辐射等参数。利用有限时域差分(FDTD)方法分析空域太赫兹波的传播过程,得到不同时刻太赫兹波传播的三维效果图。理论研究结果与文献实验数据较好吻合,证明研究方法的正确性。

    • >电子电路
    • 热像设备模数混合电路公共阻抗干扰的研究

      2013, 43(4):442-446.

      摘要 (593) HTML (0) PDF 1.24 M (442) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着红外成像技术的发展,大面阵探测器、高集成度处理电路、高帧频红外图像等特点给模拟电路的设计带来了很多困难,其中模数混合电路的干扰问题尤为突出。在建立电路模型的基础上对模拟前级的干扰问题形成原因进行了分析,依据分析结果改进设计模拟前级,经过验证,减小了模拟前级信号受到的干扰。

    • >图像与信号处理
    • 基于局部三阶差的红外小目标图像背景抑制算法

      2013, 43(4):447-451.

      摘要 (619) HTML (0) PDF 1.35 M (532) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对复杂背景下红外小目标检测中的背景抑制难题,提出一种基于局部三阶差的红外小目标图像背景抑制算法,采用局部三阶差滤波和去虚假目标来抑制背景并增强目标。仿真结果显示该算法在背景抑制、提高图像信噪比及对比度方面有着很强有效性和稳健性。

    • 基于最小惯性轴的航母目标识别方法

      2013, 43(4):452-456.

      摘要 (483) HTML (0) PDF 847.45 K (509) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对高分辨率可见光遥感图像的航母目标识别问题,引入了最小惯性轴,提出了面积序列特征和长度序列特征的概念,并对其相似变换不变性进行了证明,通过最小惯性轴提取舰船目标区域的面积序列特征和长度序列特征,最后运用到对航母目标的识别中。实验结果表明,面积序列特征和长度序列特征具有良好的相似变换不变性,能够很好地表征舰船目标的轮廓和区域信息,准确地从舰船目标中分离出航母目标,对航母目标识别率高。

    • 基于背景抑制和特征点检测的目标检测算法

      2013, 43(4):457-460.

      摘要 (505) HTML (0) PDF 929.23 K (537) 评论 (0) 收藏

      摘要:空域远距离红外目标探测系统中,飞行目标多表现为点状或面状的小目标,像素数少,且常伴有低空地面物体的干扰。根据空域和地面在梯度变化上的不同和目标本身的特性,提出了一种基于地面背景抑制和特征点检测的红外空中目标检测算法。分析了地面和空域在梯度变化上的特点,根据梯度变化大的像素的整体统计信息划分了空域和地面在图像中的分布,再通过特征点检测实现了候选红外飞行目标的检测。该算法适用于纯空域和低空背景,经过对实际采集的大量红外图像的仿真表明,本文提出的算法具有很强的实用性和鲁棒性。

    • 多级分割融合算法提取红外舰船目标潜在区

      2013, 43(4):461-465.

      摘要 (414) HTML (0) PDF 1.14 M (508) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对海天背景下红外舰船图像目标与背景对比度低,图像边缘模糊的特点,提出了一种红外图像舰船目标潜在区的提取算法。算法对图像进行了预处理和频域增强,在海天线附近区域进行多级分割融合以提取目标潜在区。实验结果表明,对于海天背景红外图像,采用该算法能够克服传统分割方法中单一阈值不好选取的问题。多级分割融合的结果能够覆盖目标区域,为后续的目标识别和跟踪奠定了良好的基础。

    • 基于广义回归神经网络无参考模糊图像质量评价

      2013, 43(4):466-470.

      摘要 (424) HTML (0) PDF 983.85 K (512) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种基于广义回归神经网络的无参考模糊图像质量评价方法。该方法首先通过相位一致变换生成待评测图像的相位一致图像,然后利用灰度共生矩阵计算相位一致图像的信息熵、能量、对比度、相关性和同质性5个特征,最后利用广义回归神经网络模型训练学习,预测得到无参考模糊图像质量得分。在3个公开数据库模糊图像上的实验结果表明,新方法预测得分与主观得分有较好的一致性,更加符合人类视觉特性。

    • 一种新的基于加权颜色特征的图像检索算法

      2013, 43(4):471-474.

      摘要 (348) HTML (0) PDF 819.94 K (579) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统基于颜色直方图为特征的图像检索算法的不足,提出了一种新的颜色特征提取算法。利用模糊C均值聚类(FCM)对HSV空间的颜色信息进行聚类,然后对颜色信息进行加权颜色直方图统计,得到主颜色直方图。实验结果表明,新的加权主颜色直方图的图像检索算法比传统颜色直方图具有更高的检索精度。

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