• 2014年第2期文章目次
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    • >综述与评论
    • InAs/GaSb II型超晶格红外探测器的研究进展

      2014, 44(2):117-121.

      摘要 (496) HTML (0) PDF 1.73 M (848) 评论 (0) 收藏

      摘要:InAs/GaSb II型超晶格材料理论上性能优于HgCdTe、InSb等红外探测材料,基于成熟的III-V族化合物材料与器件工艺,使得II型超晶格材料容易满足均匀大面阵、双色或多色集成等红外探测器的要求,因而InAs/GaSb II型超晶格材料将逐步替代HgCdTe、InSb等材料成为第三代红外探测器的首选材料。本文阐述了InAs/GaSb超晶格红外探测器的基本原理、以及材料生长和器件结构,并对其研究进展进行了综述性介绍。

    • >激光应用技术
    • 脉冲压缩技术在相干激光探测中的应用

      2014, 44(2):122-125.

      摘要 (258) HTML (0) PDF 1.04 M (795) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对宽脉冲相干激光雷达信号处理遇到测距精度差的问题,将脉冲压缩算法引入到相干激光雷达信号处理中。文章首先对脉冲压缩相干激光雷达测距原理和精度进行理论分析,通过仿真实验验证该理论正确性。仿真结果表明采用脉冲压缩的信号处理方法可以实现测距,并且可以提高测距距离和测距精度,为以后相干激光雷达测距提高作用距离与测距精度提供了重要的理论依据。

    • 基于分离模块航天器的激光输能技术研究

      2014, 44(2):126-130.

      摘要 (258) HTML (0) PDF 868.04 K (232) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着航天任务的日趋复杂化,航天器能源需求越来越高,将激光输能技术运用于航天器能源供给越来越受到重视。针对当前地基激光输能技术的发展现状和不足,本文从分离模块航天器的设计理念出发,研究了一种基于模块化航天器的天基激光输能技术。介绍了这种天基激光输能的输能模式和输能过程,分析了其相对于地基激光输能的优势。根据当前激光技术和航天技术的发展现状,分析了实现天基激光输能方式需要解决的五个关键技术,为分离模块航天器的能量供给提供了一种新的解决方案。

    • 纳秒激光等离子体减阻数值模拟

      2014, 44(2):131-135.

      摘要 (230) HTML (0) PDF 1.24 M (589) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对激光等离子体减阻技术机理,采用纳秒激光,数值模拟激光等离子体在流场中的演化过程,分析关键参数对纳秒激光等离子体减阻性能的影响。结果表明:纳秒激光能最大程度地提高激光等离子体减阻性能,阻力减小的百分比达99%,低阻力维持时间是入射激光持续时间的103倍;随着来流马赫数的增大,空气来流强度增强,导致减小阻力的百分比减小;随着激光能量的增加,激光引致的冲击波强度增大,使得减小阻力的百分比增加;随着激光聚焦击穿位置的增大,减小阻力的百分比减小,但低阻力维持的时间明显增加。

    • 兆赫兹飞秒激光脉冲制备“珍珠串”光波导

      2014, 44(2):136-139.

      摘要 (286) HTML (0) PDF 943.64 K (630) 评论 (0) 收藏

      摘要:对纳焦量级的高重频飞秒激光在玻璃内部制备“珍珠串”光波导进行了研究。在制备过程中向外辐射出白光连续光谱,实验结果表明飞秒激光脉冲能量和运行速度对“珍珠串”光波导的形成有较大影响,在激光脉冲能量10.5 nJ,玻璃运行速度为0.2 mm/s情况下制备的“珍珠串”光波导结构较好,“珍珠串”的横向宽度为19 μm,“珍珠串”的间隔周期为20 μm。制备的“珍珠串”光波导能对玻璃内传输的He-Ne激光进行有效约束。最后对玻璃内部制备“珍珠串”光波导的机制进行了分析。

    • 逐层剥离对激光诱导残余应力场影响的数值模拟

      2014, 44(2):140-144.

      摘要 (194) HTML (0) PDF 1.28 M (541) 评论 (0) 收藏

      摘要:为评价激光冲击强化效果,通常采用X射线衍射法(XRD)测定工件的残余应力分布。由于X射线穿透深度一般在微米数量级,为获得工件深度方向上的残余应力分布规律,常采用电解抛光的方法逐层剥离工件表面材料。逐层剥离过程改变了工件表面的边界条件,使得残余应力分布发生了改变,导致XRD实验测得的残余应力与未剥离前不同。本文采用有限元数值模拟方法研究了剥离过程对激光诱导残余应力场分布的影响。结果表明:在残余压应力区域,剥离材料后内部的残余压应力较剥离前增大,残余压应力增加程度随着剥离深度的增大而增加;剥离表面较浅一层材料时,整体残余应力场的分布变化较小,且有利于消除激光冲击强化产生的“残余应力洞”。该研究对基于XRD实验测定的残余应力修正具有一定的指导意义。

    • >激光器技术
    • 基于增益开关LD的高功率脉冲光纤激光器研究

      2014, 44(2):145-148.

      摘要 (191) HTML (0) PDF 999.99 K (590) 评论 (0) 收藏

      摘要:进行了采用1064 nm增益开关LD全光纤高功率光纤放大的实验研究。采用三级级联光纤放大的方式,第一级放大为单包层光纤放大,第二、三级放大为双包层光纤放大。在第三级放大最大泵浦注入功率为45.2 W时,获得了25.3 W的脉冲激光输出,脉冲宽度223 ps,三级放大的光-光效率为55.9%。若后续进一步增大泵浦功率,则有望实现更高功率输出。

    • 激光器吸收泵浦功率在横模上的分布

      2014, 44(2):149-151.

      摘要 (240) HTML (0) PDF 827.50 K (359) 评论 (0) 收藏

      摘要:对激光器工作物质中多横模空间重叠情况进行了定量分析,导出了吸收的泵浦功率在各阶横模上的分布公式。由此可发现高功率激光器腔内产生的高阶横模对输出光束质量影响很大,并提出了减小这种影响的办法。

    • >红外技术及应用
    • 一种表面发射率的测量方法研究

      2014, 44(2):152-157.

      摘要 (309) HTML (0) PDF 999.69 K (743) 评论 (0) 收藏

      摘要:大型实验设备由于表面温度难以控制而使其表面发射率精确测量较为困难。在分析表面发射率测量误差主要来源的基础上,提出一种表面发射率工程测量方法。分析并推导了到达探测器上的辐射量,利用两发射率已知的设备,实现了环境辐射量的测量,从而消除了环境辐射对表面发射率测量的影响,有效提高了测量精度。设计了实验方法并进行了发射率测量实验,实验结果表明未考虑环境辐射的测量方法与该方法的计算结果相对误差可达20.37%,验证了该测量方法的可行性和准确性。

    • 基于OpenFlight API的建筑物场景自动建模及红外仿真

      2014, 44(2):158-163.

      摘要 (219) HTML (0) PDF 1.36 M (239) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对建筑物场景红外仿真真实性差、对国外软件依赖性强的现状,提出了一种新的适用于大规模建筑物场景自动建模及红外仿真的方法。该方法利用Google Earth 提供的高分辨率航片中的阴影和地形信息,结合OpenFlight API自动建立建筑物场景三维模型,解决了数字高程数据、楼层数据缺失条件下的建模难题;通过对航片中不同城市地物的分割建立材质标号图像,利用理论分析的方法建立了建筑物场景中不同地物的红外辐射特征方程,离线生成了零视距红外纹理,并增加大气以及探测器作用效果,提高了红外场景的描述细节和真实性。

    • 解析延拓在设备红外热诊断中的应用

      2014, 44(2):164-166.

      摘要 (219) HTML (0) PDF 827.14 K (288) 评论 (0) 收藏

      摘要:对半球壳热设备和无限长半圆柱壳热设备,根据界面的边界条件把红外扫描的外表面温度分布函数解析延拓至整个球面和柱面,利用红外测温技术诊断球壳热设备和长圆柱壳热设备内部运行状态的方法就可推广到半球壳和无限长半圆柱壳热设备,为此类设备内部温度分布及内壁缺陷的实时监测提供了理论依据。

    • 海面复杂红外场景仿真系统

      2014, 44(2):167-171.

      摘要 (291) HTML (0) PDF 948.03 K (534) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对红外成像反舰导弹导引头视景的仿真问题,建立了海面复杂红外场景计算机仿真生成系统。对于视景的空间参数,首先给出仿真在用于描述空间关系的坐标系的定义以及它们之间的关系,然后分别分析了物体和背景的空间参数解算策略;对于场景的红外特性,从各个物体的红外特性、海面背景红外特性以及大气红外特性三个方面进行讨论。最后,给出整个仿真系统的运行流程。实验表明,该仿真系统能够有效的实现海面复杂场景的仿真,可以用于与红外成像反舰导弹相关的仿真研究中。

    • >红外材料与器件
    • CMOS工艺APS阵列的近红外响应及参数分析

      2014, 44(2):172-174.

      摘要 (324) HTML (0) PDF 998.12 K (675) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用DevEdit3D构建了5×5的像元结构模型,在基于Lnuminous 1 μm的近红外的照射下,利用Silvaco TCAD仿真了像元中心距、阱深、衬底掺杂浓度等工艺参数对其电荷收集量和像元串扰程度的影响。仿真测得电荷收集量随像元中心距和阱深的增大而增大,随衬底掺杂浓度的增大而减小;像元间串扰程度与像元中心距的大小以及阱深的深度成反比,与衬底掺杂浓度的大小成正比。最后对以上影响的成因进行了理论分析。

    • >光电技术与系统
    • 盖革模式APD激光雷达探测性能与虚警抑制研究

      2014, 44(2):175-179.

      摘要 (301) HTML (0) PDF 2.00 M (432) 评论 (0) 收藏

      摘要:对基于盖革模式APD(GM-APD)探测器的激光雷达的探测性能和虚警抑制方法进行了研究。从系统原理与探测时序出发,研究了长死时间、回波脉宽大于时间数字转换器(TDC)分辨时间情况下目标探测概率与虚警率分布,分析了回波强度、脉宽、噪声与回波位置对目标探测概率与虚警率的影响;利用双探测器结构的探测模型,研究了双探测器结构在提高系统探测性能中的作用。研究结果表明:回波越强,脉宽越窄,噪声越低,回波位置越靠前,目标探测概率越高,虚警率越低,系统探测性能越好;对于双探测器结构,与逻辑可很好地抑制虚警;或逻辑可提高目标探测概率;使用与逻辑和或逻辑相结合的双探测器结构,可以获得更高的目标探测概率和更低的虚警率。

    • 某型反坦克导弹同时射击视场干扰问题研究

      2014, 44(2):180-182.

      摘要 (267) HTML (0) PDF 884.30 K (329) 评论 (0) 收藏

      摘要:在分析某型反坦克导弹同时射击影响因素和导引规律的基础上,开发了激光、电视视场交叉判据模型及阵地配置分析软件,可以为该型反坦克导弹射击指挥提供参考依据。

    • 多层套筒结构的红外消热差镜头设计与分析

      2014, 44(2):183-186.

      摘要 (258) HTML (0) PDF 993.76 K (518) 评论 (0) 收藏

      摘要:重点分析了采用多层套筒与波形弹簧垫圈相结合进行热补偿的红外机械消热差镜头,根据光学软件给出的离焦量设计热补偿结构,并运用ANSYS软件对热补偿结构进行了热变形分析。经过试验测试表明,采用多层套筒实现热补偿的镜头在-40~+60℃的范围内成像质量良好。

    • 一种高效实时脉搏血氧监测系统的研究

      2014, 44(2):187-191.

      摘要 (304) HTML (0) PDF 958.36 K (1904) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统的脉搏血氧监测存在光电检测电路复杂、实时性差等缺点,本文提出了一种高效实时的监测方法。以光电容积脉搏波描记法(PPG)为基本原理,构建了以光频转换技术为核心的全数字硬件系统,采用零相移数字滤波和小波分析技术实现脉搏血氧信号的预处理,运用线性回归分析完成血氧饱和度的计算。采用Fluke的Index 2 血氧模拟仪产生的标准信号进行测试,在70%~100%范围,误差小于2%。结果表明,该方法切实有效,具有电路简单、数据利用率高等优点,可以实现血氧值的秒级更新。

    • >光学技术
    • 中红外激光宽带偏振分束膜研制

      2014, 44(2):192-195.

      摘要 (257) HTML (0) PDF 1.08 M (439) 评论 (0) 收藏

      摘要:以薄膜光学和激光技术为背景,介绍了中红外固体激光器中宽带偏振分束膜的用途、设计与制备方法。基于波动光学原理,首先分析了核心元件硒化锌晶体的偏振特性以及中波宽带偏振分光的难点,其次讨论了布儒斯特角入射时薄膜选材、通带展宽、工艺制备等研究过程中的主要技术问题。利用计算机优化软件进行优化计算后,结合离子辅助工艺得到了吸收小、偏振比高、抗激光性能与附着力良好的薄膜。目前相关的技术应用在中红外固体激光器中达到了5kHz下大于15W的输出效果。

    • 实用双波段共孔径光学系统设计

      2014, 44(2):196-199.

      摘要 (342) HTML (0) PDF 1.75 M (464) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对用于目标定位、威胁告警以及搜索跟踪等方面的双波段共孔径光学系统进行了研究,设计了一款将长波红外与激光相结合的双波段系统;该系统采用折射光学系统形式,在光路中采用分光片进行分光。该系统红外波段传递函数值在25lp/mm时所有视场均大于0.2,在激光波段0.7视场以内弥散圆直径小于0.6 mm,且该系统结构紧凑,既能满足目标搜索在捕获阶段的探测视场比较大的要求,又满足目标识别跟踪阶段的高分辨率要求,具有一定的实用价值。

    • >光纤及光通讯技术
    • 长周期光纤光栅液体温度传感特性研究

      2014, 44(2):200-203.

      摘要 (309) HTML (0) PDF 943.20 K (475) 评论 (0) 收藏

      摘要:从长周期光纤光栅温度传感特性的基本原理入手,分析了长周期光纤光栅在液体环境中的温度传感特性,并对其在液体溶液中和空气中的温度特性进行了对比实验研究。实验结果表明,长周期光纤光栅在液体中的温度特性与在空气中的一致,均随着温度的升高,谐振波长向长波长方向漂移,温度降低时,谐振波长向短波长方向漂移,且基本成线性关系。在30℃到90℃范围内,液体环境温度灵敏度约为0.079nm/℃,损耗峰幅值波动不超过2.3dB。

    • >图像与信号处理
    • 一种基于FPGA的红外探测器模拟器的设计

      2014, 44(2):204-206.

      摘要 (225) HTML (0) PDF 924.64 K (464) 评论 (0) 收藏

      摘要:红外探测器模拟器可以在多个场合代替探测器使用,可以减少价格高昂的红外探测器不必要的损伤,因此具有很高的实用价值。本文介绍了一种以Xilinx公司FPGA芯片作为核心,配以D/A转换器的红外探测器模拟器的设计方法,给出了FPGA内部的详细设计,并对模数混合电路制版时的注意要点进行介绍。

    • 基于改进SURF算子的高低分辨率图像配准方法

      2014, 44(2):207-212.

      摘要 (207) HTML (0) PDF 1.26 M (457) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对激光三维成像传感器与可见光传感器图像分辨率差异较大,配准过程中特征点误匹配情况严重的问题,提出了一种基于改进SURF算子的高低分辨率图像配准方法。首先,采用双线性插值算法对低分辨率图像进行预处理,然后在经典SURF算子的基础上,采用最近邻向量匹配法完成SURF特征的粗匹配,并基于特征偏移一致性原则对匹配情况做进一步优化,最后结合RANSAC和最小二乘法求出图像之间的仿射关系,利用所求的变换参数插值得到配准后的图像。实验结果表明,该配准方法在保持配准速度的同时,结构相似性测量指数提高了约11%,进一步提高了配准的精度。

    • 基于形态学和光流方程的光斑中心计算方法

      2014, 44(2):213-216.

      摘要 (161) HTML (0) PDF 777.59 K (295) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对图像序列中微小光斑中心位置的计算,本文提出了一种结合灰度形态学原理和光流估计方程的中心计算方法。在对图像序列逐一进行灰度膨胀后,根据光流方程对连续三帧图像进行位置转换并叠加,完成图像中微小目标的能量增强,从而使传统的重心算法在处理这一类图像时能够达到亚像素精度。经过误差分析和实验证明,这一方法有效的解决了微小目标的中心位置计算问题。

    • 基于局部约束的人脸图像超分辨率重构算法

      2014, 44(2):217-221.

      摘要 (303) HTML (0) PDF 892.63 K (730) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于超完备稀疏表示理论,并根据人脸图像的特征,提出一种基于局部约束的人脸图像超分辨率重构算法。该算法首先通过样本训练出一对高、低分辨率相关联的冗余字典;再根据局部范围内人脸图像的相关性,重构出高分辨率图像;最后对图像进行全局优化。为验证算法的有效性,本文利用ORL标准图像库进行了对比实验,实验结果表明,该算法能够有效提高峰值信噪比,同时能够更好地恢复人脸图像的高频信息,有一定的实用价值。

    • 一种直边缘物体宽度的图像测量法

      2014, 44(2):222-226.

      摘要 (228) HTML (0) PDF 1.46 M (350) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出一种基于方向功率谱与投影梯度的直边缘物体宽度测量方法,通过对目标图像功率谱进行极坐标变换得到方向功率谱,并由此计算出直边缘物体的伸展方向;然后对原始图像按照该伸展方向进行灰度投影,并由投影梯度结果得到待测宽度。该方法无需对目标图像进行边缘检测、阈值分割等预处理操作,因而测量结果更加准确、可靠,且计算量较小、测量效率高。数值模拟与实验结果表明,本文所提方法能够保证1像素的测量精度,且物体长度方向的几何尺寸不影响宽度测量结果。

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