2014年第5期文章目次

  • 显示方式:
  • 简洁模式
  • 摘要模式
  • 1  激光射束驱动的关键技术及应用前景
    杨尚飞,林龙信
    2014, 44(5):477-482.
    [摘要](419) [HTML](0) [PDF 961.10 K](495)
    摘要:
    激光射束驱动是一种利用“无线能量传输”原理,将高能激光射束转换为电能,从而为空中飞行器提供电力供应,使其无需自带燃料即可实现长航时持续飞行的先进技术。目前,该项技术已完成户外飞行试验,验证了其良好的工作性能。本文对激光射束驱动的基本原理以及涉及的关键技术进行分析,并提出激光射束驱动技术的可能应用方向,为激光射束驱动技术的实际应用提供参考。
    2  激光诱导击穿光谱结合PLS检测土壤中的铅
    陈添兵,姚明印,周华茂,林永增,黎文兵,郑美兰,刘木华
    2014, 44(5):482-486.
    [摘要](389) [HTML](0) [PDF 1.07 M](304)
    摘要:
    利用波长1064 nm的Nd∶YAG 脉冲激光器获取国家标准土壤中铅元素的诱导击穿等离子体,并用八通道光纤光谱仪采集了样品等离子体光谱。应用多种光谱预处理方法对光谱进行信息提取和分析,比较了光谱的预处理方法对偏最小二乘(PLS)模型定量预测能力的影响。结果表明,采用9点光谱平滑处理和多元散射校正 (MSC)预处理的模型质量较好,校正集和预测集的相关系数R分别为0.9981和0.9948,交互验证均方根误差(RMSECV)和预测均方根误差(RMSEP)分别为12和17;元素Pb浓度分析测量的结果与标准值的相对偏差在10.5%以内,实验表明LIBS结合PLS建模能满足土壤中微量重金属快速检测的要求。
    3  星-地激光大气湍流传输的时域特性模拟
    向劲松,李晓双,陈绍娟,吴金勇
    2014, 44(5):487-490.
    [摘要](405) [HTML](0) [PDF 1005.02 K](245)
    摘要:
    首先采用多相位屏的方法对大气湍流进行模拟,接着采用基于协方差的插值方法产生足够长的湍流相位屏,以模拟大气湍流随时间的变化。在下行链路地面接收天线直径和上行高斯光束直径分别不同的情况下,数值模拟光强度随时间的变化,并对接收到的光强度信号分别进行时域和频域的分析。
    4  紧凑型全固态266nm脉冲激光器
    张辰,高兰兰,邵志强
    2014, 44(5):491-495.
    [摘要](429) [HTML](0) [PDF 949.56 K](501)
    摘要:
    报道了利用激光二极管端面抽运Nd∶YAG晶体,通过Cr4+∶YAG晶体可饱和吸收被动调Q,KTP晶体腔外倍频及BBO晶体腔外四倍频,实现266 nm连续脉冲输出。简要分析了被动调Q基本原理,计算并模拟了1064 nm基频光在理想状态下Cr4+∶YAG晶体不同初始透过率对脉冲激光单脉冲能量的影响。LD抽运功率为4.8 W时,得到266 nm紫外激光平均输出功率为5.63 mW,单脉冲能量约为0.5 μJ。在紧凑型毫瓦级266 nm激光器实用化方面取得了一定进展。
    5  激光谐振腔近场自再现模式分布的研究
    段存丽 王涛 范明国 王振宇
    2014, 44(5):496-501.
    [摘要](372) [HTML](0) [PDF 1.18 M](679)
    摘要:
    根据对称共焦腔的基本衍射理论,对激光光学谐振腔的自再现模式理论进行了分析,建立了方形反射镜谐振腔和圆形反射镜谐振腔横向模式空间分布的数学模型。利用MATLAB软件,对选取确定的腔长和反射镜半径、输出波长的激光谐振腔横向模式进行了数值模拟计算仿真,模拟的结果直观、形象地反映了不同模式下的光学谐振腔的自再现模的空间分布。选取输出波长为800 nm、脉冲宽度为120 fs钛宝石飞秒激光器进行模式测试,实验验证了激光器的光场分布与仿真结果非常符合。证实建立的理论模型是正确的。
    6  光纤激光器泵浦光参量振荡器
    沈兆国,董涛,羊毅 马俊岭,唐刚锋,付洁,孟冬冬,惠祥云
    2014, 44(5):502-505.
    [摘要](408) [HTML](0) [PDF 928.80 K](409)
    摘要:
    为了获得小体积高功率3~5 μm中红外激光输出,通过高重复频率驱动调Q技术和种子注入光放大技术,获得高功率高光束质量1.06 μm光纤激光输出,外置起偏器获得两束激光输出,利用波片偏振旋光原理,实现两束偏振态一致的激光输出,泵浦非线性晶体PPLN进行频率变换,实现高功率3~5 μm中红外激光输出。在电源输入电流 60 A,调Q驱动频率 50 kHz 的条件下,获得最高功率6.2W的3.8 μm中红外激光,1.06 μm 到3.8 μm转化效率为16%。实验结果表明:通过光纤激光器泵浦光参量振荡器,可获得高功率3.8 μm中红外激光输出。
    7  激光回馈干涉仪稳频研究
    刘宁,邓勇,曹红蓓,郭龙秋
    2014, 44(5):506-510.
    [摘要](491) [HTML](0) [PDF 1.04 M](357)
    摘要:
    对Nd∶YAG激光回馈干涉仪的稳频进行了研究。分析了温度和泵浦功率对全内腔Nd∶YAG微片频率的影响及频率变化对仪器测量误差的影响。通过设计合理的结构并采用温控的方法来实现稳频的目标,实验中对温度、频率、输出功率的关系进行了实验分析,并对装置和系统进行了优化。稳频效果明显减小了仪器的测量误差,改善了仪器的工作性能,可以满足高精度的测量要求。
    8  径向偏振激光反射腔镜的研究
    唐新春 高健存 方茗 唐淳 裴正平 于益
    2014, 44(5):511-515.
    [摘要](528) [HTML](0) [PDF 1.26 M](343)
    摘要:
    近年来,径向偏振光因为其特殊的偏振特性而受到广泛的关注。本文以耦合波理论中的T矩阵算法为基础,用Matlab语言编制了能够计算多层复合结构光栅的程序算法,并用此程序算法对多层光栅模型进行了理论模拟。综合模拟结果,设计出光栅周期为1000 nm、槽深为70 nm、占空比为0.5和Ti2O5/SiO2交替镀膜35层数的径向偏振反射腔镜,并通过微纳加工工艺制备出光栅反射腔镜样品,将其应用于自行搭建的Nd∶YAG激光器系统中,获得了输出功率12.6 W,偏振纯度为96 %的径向偏振光。
    9  目标红外辐射特性测量定标方法研究
    樊宏杰,刘艳芳,刘连伟,姚梅,许振领,杨淼淼
    2014, 44(5):516-521.
    [摘要](530) [HTML](0) [PDF 981.94 K](541)
    摘要:
    阐述了定标工作在目标红外辐射特性测量中的重要作用。分别就调焦类成像设备和非调焦类成像设备的定标方法进行了理论分析,针对不同定标方法的优缺点进行了说明,定标时通常采用0米定标,方便且可同时进行所有像元定标。对目标特性测量时定标温度的选择作了分析,得出结论:定标间隔不变时,定标误差随定标温度呈“W”型规律变化,当定标温度分布于测量温度两侧时,误差有限,因此定标温度通常选择在目标等效黑体温度两侧,且定标温度间隔越小辐射特性测量精度越高。
    10  环境温度对红外辐射测量精度的影响及修正
    孙志远,王旻,常松涛
    2014, 44(5):522-527.
    [摘要](485) [HTML](0) [PDF 1.12 M](583)
    摘要:
    为了提高靶场红外系统的辐射特性测量精度,找出外场复杂环境温度变化对测量精度的影响并进行相应地修正。首先,建立了红外系统辐射定标的数学模型,模型中包含杂散辐射噪声影响和内部暗电流噪声的影响。接着,通过在高、低温箱内进行辐射定标实验,找出环境温度变化对辐射定标模型中各参数的影响。实验结果表明:环境温度改变引起的杂散辐射变化对辐射特性测量精度有较大影响。同时发现,环境温度变化时,杂散辐射引起的探测器像元灰度输出变化量近似等于实测的全系统像元灰度变化量,最后根据这一结论提出一种简易的适合外场应用的红外系统辐射定标数据修正方法,采用这种方法,以70℃黑体为目标,在0~50℃的温度范围内,黑体温度测量误差的均方根由0.8℃降低到0.095℃。在不增加操作难度的同时,大大地提高了外场红外辐射特性测量精度。
    11  基于PCR和PLS的蔗糖浓度透反射测量方法研究
    王亚红,周萍,董大明,郑文刚,叶松,王文重
    2014, 44(5):528-532.
    [摘要](386) [HTML](0) [PDF 1.13 M](371)
    摘要:
    利用近红外透反射光谱技术,研究短波近红外光谱(780~1100nm)无损检测蔗糖溶液的可行性,并通过主成分回归(PCR)和偏最小二乘(PLS)方法建立了蔗糖溶液的近红外定量分析模型。采用Savitzky-Golay卷积平滑(5点)和多元散射校正(MSC)进行预处理,并且对预处理后的数据进行建模分析。PCR定量分析的结果:主成分数PC=7,交互验证相关系数 RCV=0.957335,交互验证的校正标准偏差RMSECV=0.015859;PLS定量分析结果:主成分数PC=4,交互验证相关系数RCV=0.975789,交互验证的校正标准偏差RMSECV=0.012251。分别用PCR和PLS的校正模型对预测集样本进行预测,两种模型的预测标准偏差RMSEP分别为0.0127,0.0118。二者均对高浓度蔗糖溶液的预测结果比较理想,而且在PLS模型下,77%以上的样本相对误差在10%以下,较PCR模型的高。综合结果,PLS所建立的模型简单,而且精度很高,所以,基于短波近红外光谱的蔗糖浓度的快速无损检测是可行的。
    12  基于MEMS工艺的集成红外气体传感器工艺研究
    朱腾飞,李辉,李明燃,王彬,彭中良,赖建军
    2014, 44(5):533-538.
    [摘要](393) [HTML](0) [PDF 1.43 M](589)
    摘要:
    研究了一种采用MEMS技术实现的含有红外发射源和探测单元的片上集成红外气体传感器芯片。通过理论分析证明了探测器和红外发射源可以集成在同一衬底上的可行性,采用正面刻蚀和背面ICP深刻蚀硅工艺实现红外发射元和探测单元的悬空热隔离结构,可以使红外发射源和探测器同时工作在较好的性能状态下。通过对红外气体传感器的红外发射源和探测单元的测试,表明两种单元均可以正常工作,验证了这种集成工艺的可行性。
    13  全偏振高光谱干涉成像技术的研究
    钟滕慧,魏翔宇,周强,李宇波
    2014, 44(5):539-544.
    [摘要](450) [HTML](0) [PDF 1.56 M](812)
    摘要:
    针对现有全偏振测量与高光谱成像技术难以同步的核心问题,提出了一种新型双光路全偏振高光谱测量结构,利用基于电光效应的偏振调制技术与干涉成像技术,将目标光波的偏振信息、光谱信息和空间图像信息进行有效结合,实现了高光谱与全偏振成像的同步测量,极大丰富了目标探测能力和探测信息量。同时,利用计算机软件得到仿真结果验证了方法的正确性,并对可能产生的误差进行了分析。最后给出了部分实验结果和数据分析进一步验证其可行性。该研究对许多光学技术遥感领域,比如资源普查、环境检测、军事侦察等,具有重要意义。
    14  适合逃逸氨取样测量的新型样品池研究
    张增福,李晨曦,陈文亮,赵会娟,徐可欣
    2014, 44(5):545-548.
    [摘要](477) [HTML](0) [PDF 915.78 K](371)
    摘要:
    可调谐半导体激光吸收光谱技术(TDLAS)为逃逸氨的在线检测提供了可靠的技术手段,然而现场取样测量需要克服高温、高粉尘及测量滞后性的影响,使得NH3浓度控制在3×10-6左右。采用特殊设计的新型Herriott样品池,具有中空光路、气路带加热的设计结构,能够提高测量的实时性。为了评价样品池的测量精度,分别对浓度为1×10-6到10×10-6 的NH3进行检测,采集得到其二次谐波光谱,通过分析吸收峰以及谷值,得到测量结果的拟合曲线,根据光谱曲线的标准偏差得到了样品池的最低检测限为0.22×10-6。结果表明,新型Herriott样品池测量精度高、实时性好,能够满足逃逸氨的取样测量要求,适合在线监测。
    15  基于弯曲损耗的光纤环路温度传感器
    魏亚辉,张敏娟 李晓
    2014, 44(5):549-553.
    [摘要](446) [HTML](0) [PDF 1.10 M](525)
    摘要:
    为实现高精度光纤温度传感,本文对新型光纤环路温度传感器进行研究。该传感器通过折射率的改变感知环境温度变化,并直接影响到光在光纤中的传输损耗。通过分析温度、弯曲半径对折射率的影响,即弹光效应和热光效应。给出了传输损耗、测温范围与弯曲半径的关系,并依此进行了测温精度和稳定性实验,实验结果表明,功率型光纤环路温度传感器具有精度较高、成本低、易于集成等优点。
    16  大口径精密光学元件低应力支撑结构研究
    周忆,廖静,郭蕊,李剑波
    2014, 44(5):554-558.
    [摘要](323) [HTML](0) [PDF 1.09 M](294)
    摘要:
    为了实现倾斜安装放置状态的大口径精密光学元件低应力支撑结构分析设计,采用有限元分析方法,对45°倾斜角安装放置的精密光学透镜在自重作用下的镜面面形进行了研究。首先,建立了光学透镜不同胶结结构的有限元模型,从镜面对角线横截面自重变形及镜面面形的波面误差两方面,分析了两种胶结分布方式及不同胶点大小对镜面面形的影响。然后,在胶结结构基础上,建立了不同镜框支撑结构有限元模型,从镜面面形的波面误差方面,分析了支撑力分布方式对镜面面形的影响。最后,设计了胶结及镜框支撑的低应力支撑结构。分析结果表明,采用胶点直径为30 mm,矩形分布形式胶结,侧面均匀方式支撑镜框时,镜面面形的波面误差PV值为16.608 nm,RMS值为7.9385 nm,满足瑞利判据的要求,验证了支撑结构的合理性。
    17  介质光学厚度对光子晶体透射谱特性的调制
    潘继环,苏安,蒙成举
    2014, 44(5):559-562.
    [摘要](520) [HTML](0) [PDF 1018.49 K](355)
    摘要:
    利用传输矩阵法理论,研究介质光学厚度对一维光子晶体(AB)5 (BA)5透射谱特性的影响,结果表明:只要A、B介质光学厚度满足DA=DB,随着介质光学厚度的增大,光子晶体透射峰的透射率、频率位置和带宽均保持不变;当A、B介质的光学厚度不相等即DA≠DB时,随着DA或DB,或DA、DB的增大,禁带中透射峰的透射率不变但带宽变宽,且当DA>DB时透射峰向高频方向移动,反之则向低频方向移动。介质光学厚度对光子晶体透射谱的调制规律,可为光子晶体模型的构建、窄带光学滤波器和光学开关的设计等提供有益参考。
    18  基于背景差分和信息熵的运动目标检测算法
    郑佳,李江勇
    2014, 44(5):563-566.
    [摘要](321) [HTML](0) [PDF 856.83 K](482)
    摘要:
    提出一种目标检测算法,首先选取视频的第一帧作为背景帧,运用加权累加图像方法更新背景图像,背景图像的更新速率通过相邻帧的差分结果决定,再运用背景差分算法提取出运动目标。计算运动目标的区域的熵值,通过熵值判断出特征目标。实验结果表明,该算法简单,稳定性好,能够较好解决动态背景的问题并且检测出特定目标。
    19  复杂纹理图像的噪声评估技术研究
    王帅,于劲松,姜杨
    2014, 44(5):567-571.
    [摘要](332) [HTML](0) [PDF 1.23 M](682)
    摘要:
    现有方法对复杂纹理图像的噪声评估误差较大,本文提出一种准确估计复杂纹理图像噪声大小的方法。其主要原理是先经高通滤波器去除纹理;再对滤波后的图像进行局部标准差计算并将得到的一系列的标准差划归到整数区间进行个数统计绘制直方图;进而根据理论上的卡方分布构造修正曲线对得到的直方图曲线进行修正;最后进行迭代计算得到噪声的估计值。仿真实验结果表明:与已有的噪声评估算法相比,本方法对噪声的评估不仅精度高,而且稳定性好。
    20  基于小波变换的双波段红外图像融合方法
    朱祥玲 吴钦章 陈洪
    2014, 44(5):572-576.
    [摘要](377) [HTML](0) [PDF 1.15 M](414)
    摘要:
    针对红外探测器长波图像和中波图像的特征,采用基于小波变换的方法实现双波段红外图像的融合。在对不同波段红外图像小波分解的基础上,对低频子带图像采用加权平均,对高频子带图像采用区域能量最大的融合规则得到融合图像的多分辨率结构,再利用小波逆变换重构融合图像。仿真结果表明,和普通基于空域加权平均的方法相比无论从主观视觉还是通过客观评价指标的计算结果来看,基于小波变换的双波段红外图像融合方法均具有更为理想的图像融合效果。
    21  基于属性直方图的快速Otsu红外目标检测算法
    王莹莹,何苹,李永宾,魏彤
    2014, 44(5):577-581.
    [摘要](300) [HTML](0) [PDF 1016.79 K](321)
    摘要:
    为了提高红外小目标检测的有效性和实时性,提出了一种改进的二维Otsu算法。该算法运用了属性直方图的概念,通过构造适合红外小目标图像特性的属性集,来确定Otsu算法的最佳分割阈值。为了减小计算复杂度,从推导递推关系式和缩小搜索范围两方面,给出了快速算法。在数学形态学Top-Hat变换对原始红外图像进行背景抑制的基础上,利用本文提出的改进算法在含有噪声的背景抑制图中分割出候选的目标点,并和其他目标分割方法进行比较,实验结果证明了这种方法的抗干扰性更好、时效性更高。
    22  基于压缩感知的红外与可见光图像融合算法
    何国栋,石建平,冯友宏,谢小娟,杨凌云
    2014, 44(5):582-585.
    [摘要](410) [HTML](0) [PDF 853.37 K](406)
    摘要:
    压缩感知是一种新的信号采样理论,突破了传统的Nyquist采样率须为信号最高频率的2倍以上的定理。对于稀疏信号,它能够以远低于Nyquist采样速率对信号进行采样,并通过重构算法恢复出原信号。提出了一种基于压缩感知的红外与可见光图像融合算法,对图像进行测量,并通过融合算法对测量值进行融合。仿真实验显示,压缩感知能较好地实现图像的融合。
    23  基于图像灰度统计分布的热干扰自动消除技术
    殷金坚,王赫,尹炼,陈盈
    2014, 44(5):585-587.
    [摘要](337) [HTML](0) [PDF 1.19 M](358)
    摘要:
    针对热像仪特殊的工作环境,详细分析了热像仪中的热干扰问题,提出了一种基于图像灰度分布统计的自动热干扰消除技术,并从图像处理和成像的角度阐述了自动热干扰消除技术的可行性和实用性。最后通过试验验证了措施的有效性。

    当期目录


    年第卷第

    文章目录

    过刊浏览

    年份

    刊期

    浏览排行

    引用排行

    下载排行