• 2014年第1期文章目次
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    • >综述与评论
    • 数值模拟在VB法生长碲锌镉晶体中的应用

      2014, 44(1):3-7.

      摘要 (436) HTML (0) PDF 1.13 M (787) 评论 (0) 收藏

      摘要:数值模拟是晶体生长研究中一种非常有效的辅助分析技术,借助该技术可以模拟晶体生长过程,分析获得一定的规律或参数,从而指导工艺研究。本文介绍了晶体生长数值模拟的概念、基本方法,并结合VB法生长碲锌镉晶体难点,对数值模拟技术在碲锌镉晶体技术研究中的应用情况进行了归纳总结。

    • >激光应用技术
    • 可调谐二极管激光吸收光谱技术测量风洞流速

      2014, 44(1):8-11.

      摘要 (327) HTML (0) PDF 1.07 M (356) 评论 (0) 收藏

      摘要:摘要:基于对水蒸气的吸收谱线在超音速流场的多普勒效应,结合HITRAN数据库,选取适合当前环境的吸收谱线7181.1558 cm-1,结合超音速风洞装置建立起一套基于可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术的实验装置,测量对应频移,分析反演出流场速度,实验结果表明,在高速环境下,系统测量流速为563.06 m/s,线性误差为5.09%,效果良好,从而为对激波管等高速脉冲设备的进一步测量实验打下了良好基础。

    • 基于阵列接收机的大气激光通信系统性能研究

      2014, 44(1):12-16.

      摘要 (368) HTML (0) PDF 1.08 M (460) 评论 (0) 收藏

      摘要:摘要:在Rytov的激光大气湍流传输理论基础上,考虑到大气湍流引起的强度起伏、孔径平均效应和阵列接收机数量对激光通信系统性能的影响,建立了描述基于阵列接收机系统的孔径平均因子、有效信噪比和误码率的数学模型,数值模拟了湍流强弱、孔径尺寸和接收机数量对系统通信质量的影响。结果表明:中强湍流区对误码率和孔径平均因子的影响明显大于弱湍流区,大尺寸接收孔径可以有效减小强度起伏。当湍流强度一定时,增加接收机的数量可以大幅提高系统的信噪比和有效通信距离,对工程上提高激光通信的质量具有一定的指导意义。

    • >激光器技术
    • 标准具在腔内倍频激光器中的波长抑制研究

      2014, 44(1):17-21.

      摘要 (411) HTML (0) PDF 1.76 M (470) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了详细研究标准具在腔内倍频激光器中的波长抑制,采用了熔石英的F-P标准具插入全固态腔内倍频激光器的谐振腔内,进行了理论分析和实验验证,发现插入标准具是一种基于对激光谱线选择性损耗的选波长方法,合理控制标准具的倾角和厚度以及工作温度,可以实现单波长的运转。结果表明理论与实验相符,插入标准具抑制了不同波长之间的和频,腔内噪声得到抑制,但是由于损耗较大限制了激光器输出功率。

    • 大功率堆积型激光阵列光束的远场分布模型

      2014, 44(1):22-24.

      摘要 (326) HTML (0) PDF 969.62 K (550) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了合理地设计光学系统以整形大功率激光二极管阵列( High Diode Laser Stack)出射光束,必须准确了解HDLS的远场分布,然而对于HDLS远场分布的研究还不多。从亥姆霍兹方程出发,以激光二极管(Diode Laser)远场分布特性为基础,提出了一种新的半导体激光器阵列的远场分布模型,通过计算机仿真给出了简化DLS模型的远场光场变化图;模型还可表示不对称的双峰结构,有一定的现实意义。

    • >红外技术及应用
    • 焊管内裂纹电磁激励红外无损检测数值模拟

      2014, 44(1):25-29.

      摘要 (350) HTML (0) PDF 1.32 M (470) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究ANSYS有限元模拟下基于电磁激励红外热像的直缝焊管内部裂纹检测,为实践提供有价值的参考依据。根据感应加热原理,建立了电磁场和温度场的数学模型,进行两个场的顺序耦合分析,通过改变裂纹埋藏深度、线圈位置、材料物性、感应加热时间,探讨其对内部裂纹可检测规律的影响。仿真结果表明,内部裂纹的存在影响试件表面的温度场,并且随着埋藏深度的增加以及线圈位置偏离越远,表面获得的温度也随之下降,铁磁性材料更容易被检测出来,通过选择合适激励频率或电流强度、线圈位置,红外热像仪能够探测到内部裂纹的存在。

    • C-V模型和数学形态学的红外图像处理方法

      2014, 44(1):30-34.

      摘要 (399) HTML (0) PDF 988.25 K (826) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了从红外热图像中分割和识别出碳/碳构件的缺陷,提出了一种C-V模型分割和数学形态学处理相结合的红外图像处理新方法。该方法首先用小波阈值降噪法对采集的红外热图像进行去噪声处理,提高图像的信噪比。然后采用基于C-V模型分割法对红外图像进行分割,再用Canny算子提取出缺陷轮廓;最后运用数学形态学方法平滑缺陷轮廓,去除轮廓外的孤立像素点;最终求得缺陷的实际面积。实验结果表明,该方法能很好地分割出构件中的缺陷,计算误差在6%以内;能处理十分模糊的红外图像,缺陷轮廓的提取较为准确,定位精度高。

    • 多特征融合的优化粒子滤波红外目标跟踪

      2014, 44(1):35-40.

      摘要 (435) HTML (0) PDF 1.13 M (444) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对粒子滤波重采样中粒子贫化问题,采用了权值选择的优化方法,对每个粒子的权值进行排序,选取其中权值较大的粒子参与跟踪估计,使权值较小的粒子有机会参与下一状态的估计,保证参与状态估计的大部分粒子具有多样性,有效克服粒子贫化现象。为了进一步提高跟踪性能,根据红外目标成像特点,融合目标梯度特征和灰度特征建立观测模型,并根据置信度实时调整每个特征对跟踪结果的影响,且自适应更新模板。经仿真验证,红外目标在复杂背景或遇到遮挡情况下,该算法能够精确鲁棒地跟踪目标。

    • >红外材料与器件
    • 碲镉汞长波探测器暗电流优化模拟

      2014, 44(1):41-45.

      摘要 (425) HTML (0) PDF 1.05 M (845) 评论 (0) 收藏

      摘要:报道了利用Silvaco软件对Hg1-xCdxTe (x=0.22)n-on-p型长波探测器的模拟仿真结果。采用二维简化pn结模型,以品质因子R0A为标准,模拟计算了载流子寿命、缺陷密度、表面态、p区受主浓度、p区厚度、n区厚度宽度对暗电流的影响,得出在良好的品质因子范围内各个参量可以接受的范围。并针对重要参量利用软件对其复合速率,电流分布,载流子浓度等进行了详细模拟分析,为探测器设计制备提供了参考。

    • 红外非线性晶体GaSe的合成、生长与性能

      2014, 44(1):46-49.

      摘要 (387) HTML (0) PDF 991.74 K (711) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对高品质红外非线性晶体GaSe难以生长、加工的问题,研究了垂直布里奇曼法籽晶定向生长技术。制备出20 mm×50 mm完整单晶,探索了加工工艺,对样品进行了粉末衍射,能谱等测试,晶体在1.06~15 μm波段吸收系数约为0.05~0.16 cm-1,完整性、光学质量均较好。演示了9.3~10.6 μm波段的CO2激光倍频实验,输出4.65~5.3 μm对应倍频光。

    • >光电技术与系统
    • 光电脉搏血氧仪的设计与实现

      2014, 44(1):50-55.

      摘要 (479) HTML (0) PDF 1.05 M (1415) 评论 (0) 收藏

      摘要:血氧饱和度作为供氧状态的一个重要指标,是医护人员对疾病进行预防、诊治的重要依据之一。针对当前脉搏血氧仪功耗大、稳定性差、成本与仪器精度不可兼得等缺陷,设计中给出了一种性价比高、低功耗、可进行无线传输的光电脉搏血氧仪设计方案。系统采用指夹式光电血氧探头对血氧信号进行采集,以STM32芯片为控制核心,对采集到的信号进行分析、处理与结果显示,实现了对血氧饱和度便携、实时、连续的检测。最终设计通过使用Fluke公司生产的Index2型血氧模拟仪进行多次测试,结果表明当血氧饱和度处于60%~80%时精度为2%,80%~99%时精度为1%,脉率检测误差为±1bpm,达到了医疗仪器的标准要求,使得本设计具有较好的使用价值。

    • 基于目标特性分析的红外与微光图像融合算法

      2014, 44(1):56-60.

      摘要 (375) HTML (0) PDF 1.09 M (536) 评论 (0) 收藏

      摘要:目标特性分析是研究目标探测性能的一个重要环节,包括目标(和背景)的辐射特性、辐射的大气传输特性、探测器的成像特性、目标自身特征等。目前对目标特性分析的图像融合算法的研究很少,本文针对这一不足,分析了红外与微光情况下的目标特性,在此基础上,确定了图像融合算法中的加权系数和最终融合图像。对实验结果进行了定性的主观分析,结果表明:基于目标特性分析的红外与微光图像融合算法能够更有效、准确地提取图像中的目标特征,更有利于目标的探测识别。

    • 主点与旋转中心距离的标定方法

      2014, 44(1):61-64.

      摘要 (321) HTML (0) PDF 823.44 K (700) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了消除在近距离光电测量中光学镜头主点与旋转中心之间距离带来的测量误差,建立了光学镜头主点随旋转机构转动的运动轨迹模型,提出主点与旋转中心之间距离的标定方法。在光轴与旋转轴共面的约束条件下,对主点的运动轨迹进行了分析,得到了满足嵌入式系统实时处理要求的简化模型。实验结果表明,用该方法标定主点与旋转中心之间距离的标定精度可达0.23 mm。能满足近距离光电测量中对主点与旋转中心之间距离标定的要求。

    • >光学技术
    • 金属-介质薄膜型宽角度反射滤光片

      2014, 44(1):65-68.

      摘要 (422) HTML (0) PDF 976.00 K (418) 评论 (0) 收藏

      摘要:为进一步提高彩色滤光片的角度容差性和光能利用率等性能要求,设计了一种金属-介质薄膜型反射滤光片。通过膜系优化方法获得了基于减色原理的青色、品红色和黄色三种颜色的反射光输出,中心波长分别为655 nm、555 nm和455 nm,反射谱带宽分别为70 nm、60 nm和60 nm。该彩色滤光片仅吸收可见光波段三分之一光能量而三分之二光能量被反射利用,具有光能利用率高的特点。测试结果表明,该结构彩色滤光片在±40°入射角范围内反射滤光特性基本不随角度变化,满足彩色滤光片宽角度特性要求。与其他结构彩色滤光片相比,薄膜制备工艺决定了该结构彩色滤光片还具有制备容易的优势。

    • 变栅距闪耀光栅相对衍射效率的计算方法

      2014, 44(1):69-72.

      摘要 (346) HTML (0) PDF 870.06 K (911) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种变栅距闪耀光栅相对衍射效率计算方法,它是基于变栅距闪耀光栅衍射强度分布公式得出的。该方法简洁、有效,虽然有一定的近似性,但在工程设计上仍有较强的指导性。此外,还得出变栅距闪耀光栅参数对其衍射效率的影响规律,对优化制作工艺提供了理论依据。

    • >光纤及光通讯技术
    • 改进小波阈值去噪方法处理FBG传感信号

      2014, 44(1):73-76.

      摘要 (376) HTML (0) PDF 1.02 M (431) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了精确获得光纤布拉格光栅(FBG)传感系统的波长漂移,通过分析传统阈值和阈值函数存在的不足,提出改进阈值选取策略,并构建一种新的阈值函数处理FBG信号;小波基和分解尺度的合理选取提升小波去噪性能,本文提出确定小波基和分解尺度的方法;仿真与实验结果表明,与传统软硬阈值方法相比,本文所提方法信噪比(SNR)提升2~4 dB;与本文文献所提方法相比,信噪比提高了1.5 dB。满足精确解调FBG中心波长的需要。

    • 光纤无线电系统中两路毫米波信号的同时产生

      2014, 44(1):77-79.

      摘要 (378) HTML (0) PDF 1.05 M (585) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着信息技术对通信系统的容量、带宽、安全性以及灵活性的要求越来越高,当今通信网络逐渐不能满足这种需求,光载毫米波系统已经成为目前国内外的研究热点。通过理论建模,在光载毫米波信号系统的发送端利用两平行的马赫-曾德尔调制器分别对两射频信号进行调制,经过长距离的光纤传输之后,在接收端利用两个光电探测器分别进行探测,通过仿真在接收端同时产生了两束高质量的毫米波信号,并得到了解调之后的基带信号的眼图。

    • 光DQPSK调制在不同色散补偿系统中的性能

      2014, 44(1):80-83.

      摘要 (451) HTML (0) PDF 1.13 M (638) 评论 (0) 收藏

      摘要:分析了光非归零-差分正交相移键控(NRZ-DQPSK)、33%归零-差分正交相移键控(33%RZ-DQPSK)和载波抑制归零-差分正交相移键控(CSRZ-DQPSK)三种调制格式的频域特性。并数字仿真了40Gbit/s的单信道光纤系统中三种调制格式在对色散(CD)进行后补偿、预补偿和对称补偿等三种补偿方式及考虑偏振模色散(PMD)和非线性效应情况下的传输性能。仿真结果表明,33%RZ-DQPSK对自相位调制(SPM)有最好的容忍度,但缓解PMD和CD的能力较弱;CSRZ-DQPSK在色散后补偿方式中对PMD和非线性效应具有最好的抑制能力。

    • >太赫兹技术
    • 镀膜太赫兹聚合物管的传输特性研究

      2014, 44(1):84-89.

      摘要 (371) HTML (0) PDF 1.65 M (684) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计了一种具有良好传输特性的太赫兹聚合物管。利用HFSS仿真分析太赫兹聚合物管的传输特性,其S参数较为理想,传输损耗小且传输系数大于0.96。但是太赫兹聚合物管的场分布中存在仿表面等离子体现象,这会使太赫兹聚合物管的传输特性劣化。进而,采用三种不同的镀膜方式对太赫兹聚合物管镀金属膜,发现镀膜可以有效抑制太赫兹聚合物管场分布的仿表面等离子体现象,使场分布更均匀、更稳定。并且,对比这三种镀膜方式发现内壁镀膜时太赫兹聚合物管的传输特性最优,而内外镀膜时最差。因此,太赫兹聚合物管镀膜宜优先选用内壁镀膜,可以简化工艺和降低成本

    • >图像与信号处理
    • 基于高斯核函数离轴数字全息零级像的抑制

      2014, 44(1):90-93.

      摘要 (346) HTML (0) PDF 1.14 M (637) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了降低离轴数字全息的再现像中零级像对再现像的干扰,提出了一种利用高斯核函数在空域对数字全息图进行低通滤波,再用原数字全息图减去滤波后的全息图来抑制零级像的方法。实验结果表明空域高斯核函数处理法能有效地抑制零级像。把该方法与现有的频域法、减全息图均值法以及减局部均值法在抑制零级像的效果和计算速度上进行了比较,证明了该方法抑制零级像的效果好,计算速度快。通过所采用的方法提高了离轴数字全息再现像的质量。

    • 基于模糊PID控制的半导体激光器温控系统

      2014, 44(1):94-97.

      摘要 (305) HTML (0) PDF 906.78 K (739) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于模糊控制原理,采用模糊控制与PID控制相结合的模糊控制方法,完成了一种针对半导体激光器温度控制的算法设计。该模糊PID控制算法,能够自适应调节PID的比例、积分和微分系数,从而使半导体制冷器的温度保持恒定。Simulink仿真结果表明,采用该模糊PID控制算法后系统的超调量减少40%,缩短了调节时间,控制效果优于常规PID控制系统。

    • 2D/3D图像配准中的相似性测度和优化算法

      2014, 44(1):98-102.

      摘要 (399) HTML (0) PDF 765.48 K (815) 评论 (0) 收藏

      摘要:在手术引导治疗中,2D/3D图像配准能辅助医生准确定位病人病灶,而准确的配准涉及相似性测度和优化算法等众多方面。为了研究相似性测度和优化算法对2D/3D图像刚性配准的影响,本文结合6种相似性测度和4种优化方法在配准“金标准”数据上进行了2D/3D图像配准实验,并从配准成功率、平均迭代次数和平均配准时间三个方面对配准结果进行了对比研究。实验结果表明,以模式强度为相似性测度,用Powell方法进行优化搜索是最佳配准组合。并且,在不改变相似性测度条件下,Powell方法是所用优化方法中配准效果最好的优化方法。

    • 基于Logistic映射和z-映射的图像分组加密算法

      2014, 44(1):103-107.

      摘要 (329) HTML (0) PDF 1.23 M (588) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对图像加密,提出了一种基于Logistic映射和z-映射的图像分组加密算法,该算法在每一轮迭代中,交替使用矩阵置乱、非线性数值替换和数值关联混迭三级操作。经大量实验验证,该算法能够有效抵抗明文攻击、差分攻击、统计分析,密钥空间较大,因而安全性较高,并且加解密速度相当快,适用于数据存储。

    • 基于NSST和自适应PCNN的图像融合算法

      2014, 44(1):108-113.

      摘要 (749) HTML (0) PDF 985.28 K (612) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对红外和可见光图像的特点,本文提出了一种基于非下采样剪切波变换(NSST)和自适应的脉冲耦合神经网络(PCNN)相结合的红外与可见光图像融合的新算法。对经过NSST变换后的低频子带系数采用带高斯权重分布矩阵的局域方差和方差匹配度相结合的融合规则,对高频子带系数采用一种改进的空间频率作为PCNN输入,且采用改进的拉普拉斯能量和作为PCNN的链接强度,利用PCNN全局耦合性和脉冲同步性选择高频子带系数,最后经NSST逆变换后得到融合结果。实验结果表明,本文提出的算法与传统的图像融合算法相比不仅在主观视觉上取得较好的效果,而且在客观标准上也有了一定的提高。

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