2014年第10期文章目次

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  • 1  InSb纳米结构材料与器件进展与展望
    郝秋来
    2014, 44(10):1069-1074.
    [摘要](405) [HTML](0) [PDF 1.72 M](531)
    摘要:
    锑化铟(indium antimonide,熔点~525℃)是一种窄禁带半导体。由于其高的电子迁移率、小的有效质量及在极性III-V族材料中有最大的g因子,因而在高速器件、磁阻器件等方面具有潜在的电子学应用价值,而且已被广泛用于磁敏器件、红外探测器等。由于具有较大的波尔半径(60 nm),使得InSb纳米结构成为具有吸引力的进行量子效应研究的半导体。因为这些特性,已有一些关于InSb纳米结构生长的报道。本文描述了近期InSb纳米结构生长的情况。透射电子显微镜等形貌像显示纳米结构为纳米晶体或纳米线,器件制备和性能测试显示其下一步的应用能力。
    2  激光销毁危险爆炸物应用研究进展
    宋桂飞 李良春 王韶光 夏福君
    2014, 44(10):1075-1078.
    [摘要](345) [HTML](0) [PDF 758.54 K](495)
    摘要:
    为解决炸药包殉爆法处理危险爆炸物存在的勤务环节多、安全系数低、机动销毁能力差等问题,提高危险爆炸物远距离销毁效果,满足复杂环境条件下危险爆炸物销毁需求,介绍了国内外成功利用激光远距离销毁危险爆炸物相关研究,分析了激光在未爆弹、简易爆炸装置、地雷及报废弹药等不同类型危险爆炸物销毁应用特点,从应用效果出发,探讨了激光销毁危险爆炸物存在的理论热点问题与工程实践困难,进一步指出了激光销毁危险爆炸物发展趋势。
    3  气溶胶抑制红外辐射研究综述
    刘光猛 邓海飞 汪卫华
    2014, 44(10):1079-1085.
    [摘要](615) [HTML](0) [PDF 842.93 K](689)
    摘要:
    气溶胶抑制红外辐射是重要的红外隐身技术之一,国外已处于实用阶段,国内起步较晚,目前还处于机理和实验研究阶段。通过对国内外研究成果进行综述,总结了研究方法和关键技术,并对该技术在无人机上的应用作了展望。
    4  光阑约束超几何激光束的传输特性
    段旭 唐斌 周昕 陈宪锋 蒋美萍 王帅
    2014, 44(10):1086-1089.
    [摘要](411) [HTML](0) [PDF 1010.62 K](362)
    摘要:
    基于广义惠更斯-菲涅耳衍射积分和圆孔光阑函数展开为有限复高斯函数之和的方法,导出了超几何激光束通过有圆孔光阑约束的近轴ABCD光学系统传输的近似解析表达式,并对其传输特征进行了数值计算和分析。研究结果表明,超几何激光束光强的分布及其衍射效应与光阑的孔径大小、传输的距离以及光束参数等因素密切相关。此外,文中采用的近似解析方法与直接利用衍射积分计算相比,具有更高的计算效率,可以大大节省计算机时。
    5  单面激光冲击孔壁残余应力与疲劳失效
    姜银方 程志军 丁报 潘禹 李娟 金华 王春辉
    2014, 44(10):1090-1094.
    [摘要](434) [HTML](0) [PDF 1.38 M](383)
    摘要:
    孔结构往往会造成零件上的应力集中,降低零件的疲劳寿命,激光冲击强化能够有效地缓解这一问题。在试验研究中发现采用高峰值压力对试件进行激光冲击强化后,试件的疲劳寿命反而降低,同时断口上的疲劳源也随之发生内移,这很可能是因为高峰值压力在孔壁内产生较大的残余拉应力而降低了小孔件的疲劳寿命。为此采用ABAQUS软件,针对不同峰值压力、载荷脉宽对7050-T7451小孔件孔壁上应力分布的影响进行研究。研究结果表明:峰值压力的提高在增大压应力层深度的同时也会增大带孔件孔壁上的拉应力,同时残余拉应力所在位置也随之发生内移;当峰值压力不同时,载荷脉宽对孔壁上应力分布的影响也会随之改变。
    6  光致旋转中晶体微粒厚度对旋转频率的影响
    魏勇 朱艳英 肖长江
    2014, 44(10):1095-1099.
    [摘要](361) [HTML](0) [PDF 978.82 K](289)
    摘要:
    从理论上讨论了双折射晶体微粒与圆偏振光束作用的基本过程,建立了由于光束自旋角动量向双折射晶体微粒的转移所引起的旋转现象的物理模型。为提高晶体微粒的旋转频率,从理论和实验两方面对CaCO3和SiO2晶体微粒的厚度与其旋转频率的关系进行了详细分析。基于MATLAB软件分别模拟出双折射晶体微粒的厚度与其旋转频率的正弦关系曲线,并通过实验测得相应的晶体旋转频率数据进行验证。结果表明,在有效激光功率为10 mW的条件下CaCO3和SiO2双折射晶体微粒的最大旋转频率分别为1.7 Hz和1.5 Hz。该结果可用于光致旋转在微机械设计中转子厚度的选择和其旋转频率的最优化控制。
    7  基于导弹高程的机载红外单站定位方法
    蔺建英 袁水平
    2014, 44(10):1100-1104.
    [摘要](381) [HTML](0) [PDF 1.12 M](263)
    摘要:
    在反舰导弹靶场试验时,导弹的飞行高度可由弹上无线电高度表测量,通过遥测设备获得导弹高程,研究了利用导弹高程数据经坐标转换计算导弹斜距,实现机载红外经纬仪对导弹单站定位的方法;分析了机载红外经纬仪站点与导弹的高程差和斜距值对单站定位精度的影响,用蒙特卡罗法仿真估算了机载红外经纬仪单站定位与两台机载红外经纬仪交会定位的精度,仿真计算结果显示对于斜距在数千米的海面低空飞行的反舰导弹,单站定位精度与两站交会定位精度相当,单站定位用于导弹脱靶量测量的精度高于导弹定位精度一倍以上。
    8  基于DMD的红外场景仿真系统实验分析
    耿达,何永强,唐德帅,元雄,胡文刚,任宏岩
    2014, 44(10):1105-1109.
    [摘要](305) [HTML](0) [PDF 1.13 M](459)
    摘要:
    基于数字微镜器件(DMD)的动态红外场景仿真系统由于其特性已成为研究热点并广泛应用。介绍了DMD的工作原理及其灰度调制技术。分析了探测器积分时间与DMD显示时间匹配对系统成像的影响,得出在静态场景仿真时两者满足一定关系即能消除图像混淆现象,而在动态场景仿真时只有外接同步信号的情况下才能得到清晰完整的图像,并进行了实验验证。
    9  红外偏振成像系统的成像条件分析
    周彦卿 张卫 顾静良 邹凯 余鸿铭
    2014, 44(10):1110-1114.
    [摘要](303) [HTML](0) [PDF 1.04 M](855)
    摘要:
    红外偏振成像技术是未来目标搜索方法的研究热点,它对于入射角、目标表面粗糙度等条件比较敏感,为使红外偏振成像系统有效工作,有必要研究系统成像条件。研究从菲涅尔反射定理和基尔霍夫定律出发,分析了偏振产生原理;针对不同入射角、入射光强、观测波段、目标表面粗糙度、目标材质等观测因素对成像效果的影响,通过定性定量分析、数据仿真、对比实验得出结论。实验结果与之前的理论分析吻合,即当入射角越接近布儒斯特角时,反射光的线偏振程度越大,发现布儒斯特角并非红外偏振成像的最佳观测角;当光照强度越大,目标表面越光滑时,偏振度也越大。对于将偏振成像技术在目标搜索、跟瞄等领域的工程化应用有着重要的意义。
    10  低Al组分In1-xAlxSb薄膜的MBE生长和优化
    尚林涛 刘铭 邢伟荣 周朋 沈宝玉
    2014, 44(10):1115-1118.
    [摘要](380) [HTML](0) [PDF 1018.41 K](424)
    摘要:
    采用分子束外延的方法进行了低Al组分In1-xAlxSb薄膜的生长和优化。通过在InSb (100)衬底上外延生长一系列不同条件的In1-xAlxSb薄膜,分析总结了衬底的热脱氧特征以及InAlSb薄膜低Al组分(2%左右)的控制,探讨了退火和InSb缓冲层的优化等参数对In1-xAlxSb外延薄膜表面形貌和质量的影响。测试结果表明薄膜质量得到极大改进。
    11  光纤光栅线阵探测器解调系统信号失真分析
    刘锋 祝连庆 娄小平 骆飞
    2014, 44(10):1119-1122.
    [摘要](402) [HTML](0) [PDF 978.96 K](352)
    摘要:
    针对光纤光栅线阵探测器高速解调中的信号失真及补偿展开研究。首先对线阵探测器信号采集系统进行分析,推导并建立了系统传递函数,然后对解调信号失真的机理进行研究。结果表明,系统传递函数由两部分组成,一部分为与采样相关的系统增益,另一部分为积分环节及充电复位开关引起的频变干扰。需要对光电转换过程进行数字信号补偿,以提高系统的信号分析带宽。
    12  泵浦功率变化对EYDFA自动增益控制影响的研究
    占生宝 张杰 王鹏 江善河
    2014, 44(10):1123-1127.
    [摘要](366) [HTML](0) [PDF 1.02 M](418)
    摘要:
    针对EYDFA速率方程的非线性,提出一种迭代求解算法模型。基于环形腔反馈控制方案,采用该算法模型,分析了波分复用条件下,不同泵浦功率对EYDFA增益控制的影响。结果表明:随着泵浦功率的增加,信号增益的可控范围逐渐增大;当多个信道撤除时,随着泵浦功率的增加,增益漂移的峰值也逐渐增大。
    13  飞秒激光烧蚀长周期光纤光栅的高温特性研究
    周江夏子 孙小燕 罗志 董欣然 周剑英 谭超 邓旺
    2014, 44(10):1128-1131.
    [摘要](359) [HTML](0) [PDF 1.02 M](292)
    摘要:
    为了探索包层去除型长周期光纤光栅的高温传感特性,利用中心波长为800 nm,脉冲宽度为120 fs的飞秒激光烧蚀直写而成并对其进行高温传感检测。首先,通过两块轴线互相垂直的柱透镜将入射激光聚焦成细长焦线,并借助垂直方向CCD成像系统精确定位光纤与焦点的相对位置;然后,通过激光器内嵌shutter与运动平台的耦合控制,实现光纤光栅的精确去除加工;最后,将写制的光纤光栅置于800 ℃的高温炉中放置2 h。利用高温管式电热炉对所加工光纤光栅在30~1100 ℃内进行温度传感测试,发现其在30~300 ℃内谐振波长的温度灵敏度为51 pm/℃,线性度为0.956;但在高温段300~1100 ℃内,其温度灵敏度达到了135 pm/℃,线性度高达0.999。实验结果表明,这种通过包层表面定量去除的长周期光纤光栅更适用于高温及超高温环境的传感检测。
    14  光纤宏弯损耗性能影响因素的仿真研究
    彭星玲 张华 李玉龙
    2014, 44(10):1132-1136.
    [摘要](470) [HTML](0) [PDF 1.04 M](751)
    摘要:
    为了优选宏弯损耗敏感光纤,研发基于光纤宏弯损耗的光学器件,对影响单模光纤宏弯损耗的主要因素进行了理论分析和仿真研究。基于D.Marcuse和H.Renner提出的光纤宏弯损耗理论模型,选取SMF28、SMF28e和1060XP三种单模光纤,仿真研究了涂覆层、弯曲半径、光源波长、MAC值和弯曲圈数对光纤宏弯损耗性能的影响。结果表明:无涂覆层、带吸收层的单模光纤宏弯损耗随着波长增长而增大、随着弯曲半径增大而减小、随着圈数增多而增大、随着MAC值增大而增大;光纤的丙烯酸酯类涂覆层会引起宏弯损耗随弯曲半径变化发生振荡;MAC值是衡量光纤宏弯损耗敏感性能的指标,也是优选宏弯损耗敏感光纤的重要参数。因此,光纤宏弯损耗器件适合选用MAC值大的光纤,去除其涂覆层,增加吸收层,然后选择较长的波长、较小的弯曲半径和适当多的弯曲圈数。
    15  室温相变氧化钒薄膜的制备及其CO2激光毁伤试验
    乔亚,路远
    2014, 44(10):1137-1142.
    [摘要](408) [HTML](0) [PDF 1.01 M](417)
    摘要:
    军事目标的抗强激光毁伤是亟待解决的热点难点问题,利用氧化钒的相变特性进行激光防护是当前这一领域的热点之一。本文采用直流磁控溅射加后续热处理的方法在普通玻璃基底上制备了氧化钒薄膜,通过测量其电阻温度特性曲线来观测其相变特性,并利用功率为8.9 W、光斑直径为4.4 mm的二氧化碳连续激光分别照射用作基底的普通玻璃和制备的相变氧化钒薄膜样品进行激光毁伤试验。试验数据显示该薄膜的相变温度约为30 °C,薄膜的双向光谱反射率在相变前后分别为13.48%和76.4%,用作基底的玻璃在激光照射7.5 s后破碎,而制备的薄膜样品在照射38 s后才破碎。这表明本文制备的室温相变氧化钒薄膜在相变后具有高反射特性,从而具有一定的抗强激光毁伤能力。
    16  基于FPGA的紫外通信微弱信号放大器设计
    李军雨 吴晗平 吕照顺 梁宝雯 李旭辉
    2014, 44(10):1143-1148.
    [摘要](402) [HTML](0) [PDF 1.37 M](398)
    摘要:
    针对近地层自由空间紫外通信信号微弱的特点,设计具体的微弱信号放大器。在提出放大器指标基础上,分析了放大器的组成与工作原理。运用LMH6624MF型号的集成运算放大器和VCA610P型号的电压控制放大器分别设计了前置放大器和后级放大器,采用AD9214作为AD转换,选用XC6VCX240T-2FF784型号的FPGA设计了选频数字滤波器。用Multisim、Matlab、ISE进行设计仿真验证,结果表明:该放大器在30 kHz和50 kHz两个中心频率具有1~10000之间连续可调的放大倍数,中心频率附近带宽约为4 kHz,等效输入噪声电压≤5 nV/Hz @30 kHz,50 kHz,符合设计技术要求。设计中采用FPGA实现滤波,具有精度高、实时性好、便于升级等优点。
    17  太赫兹雷达散射截面测量中定标体的确定
    杨洋,姚建铨,钟凯
    2014, 44(10):1149-1153.
    [摘要](406) [HTML](0) [PDF 1.34 M](310)
    摘要:
    围绕赫兹雷达散射截面定标体选定的内容开展了一系列工作,确定了适合作为太赫兹雷达散射截面标准体的工艺要求和加工方式,并先后对6种通过不同工艺加工成的太赫兹雷达散射截面的标准体材料进行了测试,分别测出半球反射率随波长的变化关系,确定了适合作为太赫兹雷达散射截面标准体的工艺要求和加工方式,加工出符合条件的太赫兹雷达散射截面测量中用作定标金属铝球,并利用该定标体对其他目标体在低频太赫兹波段的雷达散射截面进行了初步测量。
    18  基于红外偏振的特征提取与小目标检测方法
    邱跳文 张焱 杨卫平 李吉成
    2014, 44(10):1154-1158.
    [摘要](371) [HTML](0) [PDF 1.26 M](314)
    摘要:
    针对红外目标探测所面临的杂波干扰问题,提出了一种基于红外偏振的特征提取与小目标检测方法。首先,利用人工目标和自然背景偏振特性的差异,建立了目标与背景的红外偏振信息模型,分析了其中强度信息和偏振信息的构成以及目标偏振信息的提取与增强办法。然后,将斯托克斯矢量、部分偏振光分解、变偏振理论相结合实现了目标偏振特征的提取与背景杂波抑制及随机噪声消除,进而实现了红外小目标的检测。仿真数据实验结果及与现有方法的对比证明了该方法的有效性和可靠性。该方法可用于对抗红外伪装隐身及红外诱饵技术,提升红外目标的探测能力,富有应用价值。
    19  基于时空二维目标描述的红外小目标跟踪
    胡涛涛 盛琥 王立明
    2014, 44(10):1159-1163.
    [摘要](412) [HTML](0) [PDF 1.28 M](346)
    摘要:
    根据红外弱小目标的时空域特性,提出了一种基于时空二维直方图均值移动的红外弱小目标跟踪方法。本文构建了空域分量和时域分量来表示红外弱小目标,形成时空二维图像。当前帧图像包含目标的空域分布信息,因此将当前帧图像作为空域分量;差分图像包含目标的运动特性,反映了目标的时域特性,因此将前后两帧差分图像作为时域分量。利用时空二维目标表示方法,采用均值移动算法进行目标跟踪,同时根据Bhattacharyya系数来更新目标模板。采用实际拍摄的小目标视频来检测本算法,仿真结果显示本算法能稳健的跟踪红外弱小目标,均值移动算法的跟踪精度得到了较大的提高。
    20  全息图的小波域BP神经网络压缩实现
    侯阿临 吴亮 廖庆 王崇锦 郭俊良
    2014, 44(10):1164-1168.
    [摘要](340) [HTML](0) [PDF 1.06 M](410)
    摘要:
    计算全息图的有效存储和快速传输对于实现真正意义上的动态三维全息显示有着十分重要的意义,然而计算全息图信息量庞大,不利于传输和存储,这就迫切需要对大数据量的全息图进行快速高效的压缩。基于此,提出一种基于小波域BP神经网络的全息图压缩技术,即先用小波变换对全息图进行预处理,通过将小波基与全息图的内积进行加权和来实现全息图的特征提取,然后将提取的特征向量代入神经网络以完成函数逼近、分类,实现全息图的压缩。该方法可获得124.52∶1的压缩比且仍能获得较清晰的再现像,实验结果很好地证明了该方法的可行性和有效性,且算法结构简单,运算速度快,能在较大压缩比下恢复出令人满意的再现像。
    21  边界约束的核密度估计红外人体目标跟踪方法
    郭永彩 王琨 高潮
    2014, 44(10):1169-1173.
    [摘要](250) [HTML](0) [PDF 1.13 M](273)
    摘要:
    基于核密度估计的均值漂移算法因其良好的实时性而被广泛地应用于目标跟踪,但传统的均值漂移算法极易因颜色等信息的缺乏而使跟踪不稳定,且目标尺度的变化也不利于目标位置的准确估计,为此,提出了一种具有边界约束的均值漂移红外人体目标跟踪新方法。该方法通过各向异性扩散,并联合红外图像的梯度与亮度信息来获取目标边界,自适应调整核窗宽,从而利用均值漂移策略进行红外人体目标跟踪。实验结果表明,该方法在红外人体目标尺度改变时仍能实现良好的跟踪。
    22  基于相位一致性的异源图像匹配方法
    赵春阳 赵怀慈 赵刚
    2014, 44(10):1174-1178.
    [摘要](246) [HTML](0) [PDF 1.56 M](407)
    摘要:
    异源图像由于亮度和对比度差异较大,采用基于灰度和梯度信息的局部特征匹配方法匹配正确率较低。针对该问题,提出一种基于相位一致性和梯度方向直方图的异源图像匹配方法。该方法首先采用具有亮度和对比度不变性的相位一致性方法提取异源图像特征点和边缘图像,并以特征点为中心,选取100×100的边缘图像作为特征区域,统计梯度方向直方图,生成64维特征描述符;然后,选用归一化相关函数作为匹配测度,采用双点匹配方法选取一个特征点的两个较优的候选匹配点,并采用RANSAC方法进行匹配点提纯;最后,基于局部归一化互信息方法和最优化方法进行匹配点精确定位,提高匹配精度。实验结果表明,该方法在可见光、近红外、中波红外和长波红外等异源图像匹配中具有较好的匹配性能,平均匹配正确率高达88%,是SURF匹配方法的3.4倍。

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