2015年第9期文章目次

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  • 1  大口径望远镜jitter检测与评估综述
    安其昌 张景旭 杨飞
    2015, 45(9):1013-1017.
    [摘要](450) [HTML](0) [PDF 1.32 M](227)
    摘要:
    为了更好地理解与评估大口径系统jitter,首先对jitter的概念进行了描述,之后对jitter的来源,影响因素等展开了论述;然后着重介绍了30 m望远镜的三镜系统(thirty meter telescope tertiary mirror,TMT M3),其要求在系统准直标校之后jitter的要求为0.1″RMS,经过自适应滤波之后为0.2 mas RMS,针对该要求,对TMT M3 jitter的分析与检测要求以及步骤进行了介绍。最后,从主动隔振以及控制策略的角度简述了对jitter的抑制方法。文章对理解jitter的产生与性质以及jitter的抑制都有着较好的指导意义。
    2  APD阵列激光成像雷达处理电路的研究进展
    陈肖 周东
    2015, 45(9):1018-1022.
    [摘要](539) [HTML](0) [PDF 960.48 K](399)
    摘要:
    基于雪崩光电二极管(APD)阵列探测器的激光成像雷达在高速、高精度成像方面具有重要研究价值,是探测技术的热点研究方向。简要分析了采用APD阵列成像激光雷达的优点,介绍了APD阵列的工作模式和特性。研究了处理电路的结构和测距电路的实现方法,并分析这些方法的优缺点;综述了国内外在APD阵列激光成像雷达应用方面的研究进展,并对未来的发展趋势进行了展望。
    3  微镜阵列激光成像技术及其性能分析
    邓正芳 苏金善 杨兴雨 张冬冬
    2015, 45(9):1023-1027.
    [摘要](698) [HTML](0) [PDF 1.16 M](336)
    摘要:
    提出了一种激光三维成像技术,该方法以推扫方式工作,采用数字微镜器件(Digital Mirror Device,DMD)来进行激光回波脉冲飞行时间(Time of Flight,TOF)的空间转换。由于目标上不同距离点回波脉冲的飞行时间不同,当脉冲到达时微透镜阵列将从一个状态转换到另一个状态,在接收端传感器焦平面上显示不同相对位置的条纹,利用条纹相对距离可以重建目标的剖面轮廓距离像。相比于其他三维成像技术,该技术具有成像速率高、探测视场角大、结构简单、体积小易于集成化等优点。
    4  激光引信云雾后向散射的偏振特性分析
    刘莹 吕宁
    2015, 45(9):1028-1033.
    [摘要](616) [HTML](0) [PDF 1.08 M](481)
    摘要:
    针对激光在大气中传输时受到云雾的散射和吸收作用而影响激光引信的探测性能的问题,开展云雾对激光后向散射偏振特性的影响研究。利用Matlab对收发同轴窄视场模式下云雾对激光后向散射进行蒙特卡罗方法模拟,结果表明:不同粒子半径、不同能见度下云雾对激光后向散射的平均偏振度在0.08~0.25之间,与人造金属目标的偏振度之间存在较大的差异,可通过设定适当的阈值提高激光探测系统的抗云雾干扰能力。
    5  TDLAS燃烧气体温度测量吸收谱线对的选择
    刘国耀,沈德明 陈俊杰,赖小明,芮正新,卢荣军
    2015, 45(9):1034-1039.
    [摘要](565) [HTML](0) [PDF 1.56 M](428)
    摘要:
    高温气体的温度场测量,一直以来是一项重大科研课题,而利用可调谐二极管激光吸收光谱法(TDLAS)测量燃烧气体温度的基础是吸收谱线对的选择。本文首先系统地给出吸收分子及其谱线对的选择标准,而后重点对HITEMP数据库中1547.72 nm附近的水分子吸收谱线进行研究与筛选,通过仿真分析验证了谱线对6460.595 cm-1和6461.271 cm-1适合用于TDLAS高温气体温度测量系统,最后通过搭建的实验设备验证了这一对吸收谱线对很适合用作氢气或碳氢化合物做燃料的高温气体的温度测量,对TDLAS温度场测量系统的设计具有参考意义。
    6  掺镱全光纤激光器研究
    张雪霞 葛廷武 董繁龙 谭祺瑞 王智勇
    2015, 45(9):1040-1044.
    [摘要](531) [HTML](0) [PDF 1.09 M](353)
    摘要:
    用自制耦合器搭建了全光纤激光振荡器,通过不同的泵浦方式对全光纤激光器进行了实验研究。实验装置中加入包层光剥离器,纤芯/包层分别为20/400 μm的有源光纤作为增益光纤。实验中未加特定的冷却装置,选用2个110 W激光二极管分别进行前向和后向泵浦,在总泵浦功率223.6 W时,前向泵浦方式中获得激光功率输出152.2 W,光-光转换效率69%;后向泵浦方式中,激光功率输出156.5 W,光-光转换效率70%。最后,进行了双向泵浦实验,泵浦光功率443.8 W时,1080 nm近单模激光功率输出311 W,光-光转换效率70%。进一步增加泵浦功率,会获得更高功率的1080nm激光输出。
    7  氧化锌单晶DFB半导体激光器的设计与分析
    杨海艳 胡芳仁 郑煌晏 朱敏杰 陈凯文
    2015, 45(9):1045-1048.
    [摘要](535) [HTML](0) [PDF 1.08 M](209)
    摘要:
    基于严格耦合波理论(RCWA)和介质平板波导理论,针对光通信中的1550 nm波长,设计了一种基于氧化锌(ZnO)单晶的分布反馈式(DFB)半导体激光器的光栅结构,分析了二维电场模式图以及激射波长线宽图,得到了光栅结构的变化对其单纵模传输的影响。仿真结果表明,当光栅的周期为489 nm,占空比为50%,光栅深度为400 nm时,全局电场能量达到了8.3×107 J,光谱线宽小于0.1 。该激光器具有很好的窄线宽输出以及波长选择特性。理论分析与仿真结果基本一致为后期进行该器件的制备提供了较好的参考。
    8  一种新型固体激光器的设计
    曹三松 王莉 黄燕琳
    2015, 45(9):1049-1053.
    [摘要](668) [HTML](0) [PDF 1.05 M](510)
    摘要:
    为了满足远距离光与物质相互作用机理研究的需要,提出了一台激光输出平均功率100 W、脉冲重复频率1 kHz、脉冲宽度小于20 ns的固体激光器设计方案。对其技术方案及参数进行了理论分析和计算,结果表明,这是一种可满足实际应用、成本低、技术先进的新型固体激光器。
    9  缓冲气体及温度对DPAL输出性能的影响
    赵晓红 孙伟 王世红 刘万发 谭彦楠
    2015, 45(9):1054-1058.
    [摘要](486) [HTML](0) [PDF 1.25 M](266)
    摘要:
    为进一步提高半导体激光泵浦碱金属蒸汽激光器输出功率,基于三能级速率方程的理论模型,对DPAL的运行进行了模拟,考虑泵浦光带宽,在纵向泵浦的情况下,对缓冲气体气压、增益池长度、温度等参量对激光器输出光强及光光效率的影响进行了计算机模拟,结果表明,一定泵浦光下光光效率随着乙烷气压和温度增加而增大,对一定氦气气压有最大值,模拟结果为实验研究提供了有益的参考。
    10  红外辐射大气透射率求解模型的建立与分析
    周康康 王少一 宋晓梅 傅莉 薛程泓
    2015, 45(9):1059-1063.
    [摘要](548) [HTML](0) [PDF 1.26 M](530)
    摘要:
    红外辐射大气透射率对目标辐射的测量精度影响很大。分析了红外辐射在大气中的传输衰减,建立了红外辐射大气透射率的求解模型。利用编制的红外辐射大气透射率计算程序研究了特定辐射路径下的大气透射率在一日内的变化情况,对不同气象条件和辐射路径下的大气透射率进行了计算,研究了大气温度、相对湿度、路径起始高度、辐射路程、天顶角对大气透射率的影响,并对计算结果进行了分析。计算结果对精确计算红外辐射大气透射率和研究气象条件、路径几何参数对红外辐射大气透射率的影响具有一定的指导意义。
    11  CdZnTe衬底对碲镉汞气相外延表面形貌的影响
    王仍 焦翠灵,张莉萍 张可锋 陆液 杜云辰 邵秀华 林杏潮 李向阳
    2015, 45(9):1064-1067.
    [摘要](558) [HTML](0) [PDF 946.55 K](365)
    摘要:
    利用气相外延技术在CdZnTe衬底上生长Hg1-xCdxTe薄膜材料,通过在不同晶向、不同极性、不同晶向偏离角度CdZnTe衬底上的外延结果发现,CdZnTe衬底对外延形貌的影响非常大。(111)面衬底上外延形貌明显优于(211)面衬底的外延形貌。对于同是<111>CdZnTe晶向的衬底,(111)Cd面CdZnTe衬底上的外延形貌明显优于(111)Te面。对于(111)Cd面CdZnTe衬底,当晶向偏离角度不同时,其外延形貌也有差异,晶向偏离角越小表面形貌越好。
    12  温度变化对光电系统成像模糊的影响研究
    姜文韬 李国璋 任国全 李冬伟
    2015, 45(9):1068-1071.
    [摘要](506) [HTML](0) [PDF 1.15 M](389)
    摘要:
    针对温度变化使光电系统成像质量下降的问题,从图像模糊程度的角度,分析了温度变化对系统离焦的影响,建立了离焦模糊图像的数学模型,进而揭示了温度变化对成像模糊的影响规律。利用建立的数学模型,对一幅清晰的图像进行仿真实验,仿真结果表明:温度变化越大,光电系统成像越模糊。通过研究温度变化对光电系统成像模糊的影响,为光电系统的环境适应性设计提供了重要的参考。
    13  光电位置传感器中形态学滤波方法的研究
    杨海马 马彩文 王建宇 刘瑾 张亮
    2015, 45(9):1072-1075.
    [摘要](605) [HTML](0) [PDF 1.15 M](435)
    摘要:
    为了有效滤除目标跟踪过程中光电位置传感器(PSD)中存在的噪声干扰,提高PSD空间探测精度和稳定性,研究了一种基于开-闭和闭-开级联组合的形态学滤波方法,通过选取适当的结构元素对一维和二维位置信号进行分析和降噪处理,获得稳定的位置信息,供后续位置跟踪设备使用。经实验数据分析,该方法具有快速滤除随机噪声、脉冲噪声以及混合噪声干扰的能力,处理速度快、实现过程简单,便于现场实时信号处理应用。
    14  边海防视频监控系统无线组网模式应用研究
    陈东旭
    2015, 45(9):1076-1079.
    [摘要](511) [HTML](0) [PDF 1.23 M](567)
    摘要:
    结合对边海防视频监控系统结构及各部分功能特征的深入分析,研究了多种典型的中心节点局域网无线组网方式,及其拓扑结构和优势特点,并针对不同实地环境下的边海防需求,分别提出了适用的视频监控系统无线组网模式。
    15  天空背景近红外氧气A带光谱测量与分析
    张瑜 刘秉琦 陈玉丹 余皓 闫宗群 华文深 李晓明 朱艮春
    2015, 45(9):1080-1083.
    [摘要](509) [HTML](0) [PDF 1.01 M](308)
    摘要:
    为研究被动测距技术中天空背景近红外氧气A带光谱特性,利用高光谱成像光谱仪,对不同天顶角下的天空近红外氧气A带光谱进行测量,并依据被动测距原理,计算出不同天顶角下的天空背景光谱的氧气吸收率。测量结果表明:天空背景光谱在氧气A带中有明显的特征吸收谱线存在,并且天顶角越大天空光谱氧气A带吸收强度越强,氧气吸收率越大。这为后续被动测距的背景抑制和目标光谱准确提取奠定了基础。
    16  10.6 μm脉冲激光对多晶硅探测器干扰损伤实验
    王东 王非 白冰 张恒伟 张雷
    2015, 45(9):1084-1087.
    [摘要](521) [HTML](0) [PDF 1.05 M](423)
    摘要:
    用10.6 μm脉冲CO2激光辐照多晶硅光电探测器,进行了干扰与损伤阈值实验研究,得到了对多晶硅探测器的干扰、损伤阈值;分析了不同干扰能量的干扰效果,研究了干扰损伤机理,依据受干扰程度对干扰等级进行了划分;通过干扰激光能量与干扰光斑面积的关系,重度饱和后探测器随时间恢复情况,探讨了各干扰等级下10.6 μm脉冲激光对红外成像系统的干扰效果。
    17  伴飞式诱饵对抗红外成像导弹数字化研究
    马榜 童中翔 李传良
    2015, 45(9):1088-1092.
    [摘要](524) [HTML](0) [PDF 1017.05 K](415)
    摘要:
    伴飞式红外诱饵能否对红外成像空空导弹形成有效的干扰,不仅与诱饵的性能和使用有关,还与目标载机的规避动作有关。以红外凝视焦平面阵列成像导引头目标灰度图像获取、识别和跟踪为主线,采用数字化建模方法研究目标机、伴飞式诱饵、红外成像导弹三位一体复杂系统的运动特性和辐射特性,通过对抗仿真定量分析伴飞式诱饵的使用和目标机的规避动作对成像导弹作战效能的影响,仿真结果能够为干扰红外成像导弹提供对抗方法,为研究其他对抗措施给出了思路。
    18  车载大口径FSM用SiC反射镜制备工艺研究
    徐新行 陈宁 时魁 庄昕宇
    2015, 45(9):1093-1009.
    [摘要](572) [HTML](0) [PDF 1.09 M](240)
    摘要:
    为了获得高面形精度、高反射率的轻质反射镜,选用SiC为基底材料,对反射镜的加工制备工艺进行了深入研究。首先从车载大口径FSM中平面反射镜的应用需求出发,提出了反射镜的主要设计指标。然后,针对反射镜的轻量化结构采用反应烧结法获得镜坯,并通过机械加工使其接近成型;继而采用物理气相沉积法对SiC反射镜进行表面改性处理,进而采用古典抛光法对反射镜进行光学精加工;最后在反射镜的工作表面镀覆金反射膜。在完成车载大口径FSM用SiC反射镜的加工制备后,对反射镜的面形精度和反射率进行了实验检测。结果显示:SiC反射镜的面形精度(RMS值)优于λ/30;对中波激光的反射率约为98.0%,对长波激光的反射率约为98.2%;均满足车载大口径FSM的应用需求。
    19  轴向温度梯度对红外透镜光学性能的影响
    姬文晨 张宇 黄攀 贾钰超 李洪兵
    2015, 45(9):1100-1104.
    [摘要](467) [HTML](0) [PDF 1.12 M](252)
    摘要:
    运用有限元分析软件ANSYS建立了透镜组件的有限元模型,并对其进行热应力分析。用Zernike多项式对变形后的镜面面形进行拟合,并将得到的Zernike系数导入光学设计软件ZEMAX中,分析了轴向温度梯度对红外透镜光学性能的影响。结果表明:透镜面形的PV值、RMS值以及透镜表面曲率半径的变化量(ΔR)均随轴向温度梯度的增大而增大;轴向温度梯度使透镜面形发生了变化,从而导致了透镜光学性能的下降。
    20  长周期手征光栅的光谱和传感特性研究
    李娜 陈磊 黄晓琴 汪弋平
    2015, 45(9):1105-1108.
    [摘要](590) [HTML](0) [PDF 1.24 M](528)
    摘要:
    根据耦合模理论,分析了双螺旋型长周期手征光纤光栅(Chiral Long Period Fiber Gratings,CLPGs)的光谱特性和耦合特性,利用相位匹配条件,计算了特定谐振波长所对应的扭转周期及扭转率,模拟了相应的透射谱,并讨论了光栅的设计参数对透射谱的影响。最后分析了双螺旋型CLPGs的应变传感特性,研究表明其传感特性与传统的长周期光纤光栅类似,谐振波长受应变变化会发生偏移,并且波长的偏移量与应变呈线性关系,灵敏度为0.828 pm/με。
    21  CdS肖特基紫外探测器的研制
    李忠贺 王新宇 李海燕
    2015, 45(9):1109-1111.
    [摘要](276) [HTML](0) [PDF 1.09 M](423)
    摘要:
    基于微电子平面工艺,采用电子束蒸发Pt方法,制备了基于CdS材料的肖特基紫外探测器。对该器件的I-V特性、光谱响应率、量子效率等参数进行了测试,结果表明器件具有良好的整流特性,室温零偏压下光谱响应范围250~500 nm,在500 nm波长处达到最大光谱响应率0.285 A/W,量子效率为75.3%。并根据热电子发射理论对测试结果进行了计算得到理想因子为1.024,肖特基势垒高度为0.859 eV。
    22  基于高斯混合及相对熵测度的图像分割
    聂方彦 张平凤 屠添翼
    2015, 45(9):1112-1118.
    [摘要](195) [HTML](0) [PDF 1.77 M](326)
    摘要:
    针对图像分割问题,结合高斯混合模型与信息论中的相对熵测度概念,提出一种新的图像阈值化方法。在提出方法中把图像阈值化问题看成是两个概率向量之间的匹配问题,因此首先用高斯混合模型去拟合图像直方图的灰度级分布,然后用相对熵测度去度量拟合分布与图像原灰度级分布之间的差异,并把该度量作为图像阈值化的准则函数。在对图像实施分割时,通过在图像灰度级范围中求取所定义的准则函数的最小值获得最佳阈值。在NDT、SAR及红外图像上的分割实验中用提出方法与传统及最新的图像阈值化方法进行比较,结果表明提出方法获得的结果要优于相比较方法获得的分割结果,因此提出方法是一种有效的图像分割方法。
    23  基于特征点匹配的电子稳像算法研究
    崔昌浩 王晓剑,刘鑫
    2015, 45(9):1119-1122.
    [摘要](269) [HTML](0) [PDF 1.17 M](326)
    摘要:
    针对基于特征点匹配的电子稳像算法中,SIFT算子计算量大,Harris算子检测不稳的问题,提出用Harris算子来进行特征点提取,并采用SIFT特征描述的方式对提取出的特征点进行描述,从而寻求算法在计算复杂度和匹配精度上的平衡点;在特征点匹配过程中加入RANSAC准则,以提高配对的准确性。仿真实验表明,本文算法对存在抖动的红外视频具有较好的稳像效果。
    24  基于S-PCNN与DDCT相结合的多传感器图像融合
    金鑫 聂仁灿 周冬明 黄晶霞
    2015, 45(9):1123-1128.
    [摘要](237) [HTML](0) [PDF 1.11 M](152)
    摘要:
    基于简化脉冲耦合神经网络(S-PCNN)与方向离散余弦变换(DDCT)提出一种有效的多传感器图像融合算法。首先将输入图像分为不重叠的方块,并对每个图像块进行8个模的方向DCT变换,得到8方向的模系数;然后分别将图像块对应的模系数送入PCNN模型聚类分析后,对比模系数的点火次数,选取合适图像块系数,得到8个新的图像块系数;最后使用PCA算法将8个图像块合成一幅完整图像块。对输入图像的图像块重复融合过程可得完整的融合图像。
    25  基于Canny算子的红外影像边缘检测算法
    叶德周 杨风健 貌程浩 刘军
    2015, 45(9):1129-1132.
    [摘要](292) [HTML](0) [PDF 943.67 K](320)
    摘要:
    针对传统Canny算子在提取红外影像边缘时会出现毛刺、不光滑等现象,提出一种增强边缘细节的红外影像边缘检测方法。在Canny算子基础上,用主成分分析得到的主算子代替Sobel算子,同时用基于二阶偏导的非极大值抑制方法进行边缘细化,最后由“参考白”方法设置阈值提取最终边缘。经MATLAB仿真表明,相比Canny算子,所提方法能够提取更加平滑的边缘,尤其对弧形边缘。
    26  一种级联的激光主动成像图像融合降噪算法
    张腾飞 张合新 孟飞 强钲捷
    2015, 45(9):1133-1137.
    [摘要](218) [HTML](0) [PDF 1.07 M](315)
    摘要:
    针对激光主动成像图像混合噪声的特点,提出了一种投票中值滤波和整数提升小波级联的融合降噪算法。首先对激光图像进行噪声像素点检测,区分噪声点与非噪声点;而后采用投票中值滤波对噪声点进行处理,抑制脉冲噪声;然后采用整数提升小波变换对图像进行Bayes自适应阈值去噪,抑制散斑噪声;最后通过逆变换得到去噪图像。通过实验比对结果表明,该方法在具有良好的去噪、边缘保持性能的同时,还具有较为理想的实时性。
    27  基于波分复用的红外图像光纤传输系统
    邢刚,宋亚
    2015, 45(9):1138-140.
    [摘要](216) [HTML](0) [PDF 1.12 M](231)
    摘要:
    针对目前红外搜索跟踪系统中,光纤千兆以太网带宽无法满足多传感器实时图像传输需求,设计了基于波分复用的红外图像光纤传输系统,此系统带宽达到4 Gbps,体积算法不变的情况下,可扩展到8 Gbps,满足红外搜索跟踪系统使用要求。

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