• 2016年第10期文章目次
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    • >综述与评论
    • 激光输能光电转换增效方法研究现状

      2016, 46(10):1169-1175.

      摘要 (570) HTML (0) PDF 1.49 M (665) 评论 (0) 收藏

      摘要:光电转换效率是激光输能技术的重要指标,如何提高光电转换效率是目前激光输能技术研究的重点。在光电转换基本原理的基础上,分析了光电转换效率的影响因素,介绍了光电转换增效方法,以期为解决光电转换效率较低问题及推进激光输能技术实用化提供参考。

    • 超大视场红外凝视成像技术及其应用浅析

      2016, 46(10):1176-1182.

      摘要 (527) HTML (0) PDF 1.05 M (517) 评论 (0) 收藏

      摘要:超大视场红外凝视成像技术具有视场大、实时探测、系统体积小等突出优势,广泛应用在空间探测、视频监控、大气环境监测、军事目标预警等重要领域。文章首先主要介绍了大视场红外凝视成像技术的突出优势及研究现状,然后阐述了相关的关键技术及研究方法,并评价和分析了这些方法在实际应用中的效果和不足。针对这些不足,提出了一些改进方法,最后分析了大视场红外凝视成像技术的潜在应用,展望了这项技术的改进和发展方向。

    • 光电成像系统激光干扰效果定量评估研究综述

      2016, 46(10):1183-1188.

      摘要 (454) HTML (0) PDF 824.55 K (483) 评论 (0) 收藏

      摘要:光电成像系统作为现代战争中人类的“眼睛”而被广泛地应用于目标侦查、火控观瞄、精确制导等领域。另一方面,光电成像系统很容易受到激光的干扰,如何进行定量、准确和客观地评估激光干扰光电成像系统的效果是干扰技术研究的一个重要环节。同时,利用所研究的激光干扰效果评估方法建立相应的仿真评估系统对于缩短干扰装备研制和鉴定的周期,降低研发的成本具有十分重要的意义。对国内外研究进展情况进行了综述,总结并展望了该领域未来的研究方向。

    • >激光应用技术
    • 微激光冲击提高TC17钛合金高周疲劳性能研究

      2016, 46(10):1189-1194.

      摘要 (492) HTML (0) PDF 1.31 M (286) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对钛合金薄构件激光冲击强化过程中由于在叶背部分冲击波反射与耦合降低残余压应力的问题,提出采用微激光冲击强化(μLSP)的方法对TC17钛合金进行强化,利用高周疲劳实验验证其改善效果,从残余应力和疲劳断口形貌观察两个方面讨论分析疲劳性能改善的原因。实验结果表明:与未处理试件相比,微激光冲击强化试件疲劳强度提高了32%。微激光冲击在钛合金试件表层诱导产生一定数值,深度为100 μm厚的残余压应力层;在残余压应力的作用下,疲劳裂纹源内移,同时在其疲劳断口扩展区中有疲劳条带和二次裂纹,这是微激光冲击后TC17钛合金试件疲劳性能改善的主要原因。

    • 密封高压气体的激光焊接工艺研究

      2016, 46(10):1195-1199.

      摘要 (404) HTML (0) PDF 1.55 M (522) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了实现在器件内密封高压气体,设计制造了一套激光焊接加工设备。主要研究其激光加工参数对焊接工艺的影响,分析单脉冲能量、离焦量、氦气压力等参数,对其焊接熔深、焊缝形貌及气密性的影响。试验结果表明,通过优化工艺试验参数,最终可实现在器件内密封10 MPa氦气,泄漏率小于1.33×10-9Pa·m3/s;并且随着氦气压力的增大,焊接熔深逐步增大,焊缝形貌改善,表面金属光泽度增强。

    • 飞秒激光旋切不锈钢微孔实验研究

      2016, 46(10):1200-1205.

      摘要 (727) HTML (0) PDF 1.12 M (731) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决飞秒激光高脉冲能量冲击打孔中时存在微裂纹等问题,提出了飞秒激光旋切加工方法。本文利用脉宽为120 fs的飞秒激光,选择0.5 mm厚度的304不锈钢进行旋切打孔实验。实验研究了激光旋切加工中离焦量和光楔的相对偏转角对孔直径的影响,以及激光离焦量对微孔锥度的影响。结果表明,随着离焦量的增大,孔径增大,同时锥度会减小后增加,当离焦量为0时,锥度最小为3.5°;微孔直径随之双光楔相对转角的增大而增大。此外实验发现冲击打孔孔壁出现微裂纹而旋切微孔的孔壁出现了纳米周期性条纹。

    • 逆向调制激光通信作用距离及误码率分析

      2016, 46(10):1206-1210.

      摘要 (570) HTML (0) PDF 1.17 M (493) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了分析逆向调制激光通信系统中OOK调制方式下的误码率特性,在分析回波功率模型和误码率性能的基础上,利用Optisystem仿真软件建立了逆向调制激光通信链路。链路采用NRZ码对不同通信距离、不同能见度下的100 Mbps和1 Gbps通信速率进行了仿真,根据所得信噪比值计算出不同条件下的误码率,并结合“眼图”特征得出不同条件下可实现的逆向通信距离。结果表明,误码率随着大气能见度的增大而减小,随着通信距离增大而增加。在大气能见度为10 km的条件下,系统可以实现通信速率为100 Mbps、距离为2 km的逆向通信。

    • 光反馈自混合干涉系统中参数C和α的测量

      2016, 46(10):1211-1215.

      摘要 (399) HTML (0) PDF 1017.80 K (361) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种新的光反馈水平因子C和激光器线宽展宽因数α的测量算法。基于光反馈自混合干涉模型,通过深入研究适度光反馈(1

    • He-Ne激光回馈纳米条纹宽度标定方法研究

      2016, 46(10):1216-1219.

      摘要 (467) HTML (0) PDF 1021.80 K (467) 评论 (0) 收藏

      摘要:科技发展需要对各种纳米测量仪器的“纳米”确定性进行检定。介绍了一种基于MSP430F149单片机的Fabry-Parot腔双频高阶弱回馈位移测量系统条纹宽度标定方法,通过计算出测量靶镜运动同一位移时高阶回馈纳米条纹与传统弱回馈半波长条纹的频率之比,精确地标定出激光高阶弱回馈纳米位移测量系统的光学分辨率。测量结果表明系统可溯源的光学分辨率为10.37 nm,加入20倍电细分后系统最终的分辨率为0.53 nm。

    • 可变基频激光通信数据传输系统研究与实现

      2016, 46(10):1220-1224.

      摘要 (568) HTML (0) PDF 1.08 M (372) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对无线光通信特点,提出一种基于基带跳频的激光数字通信方法,分析单基频调制与可变基频调制原理,研究激光跳频通信信号帧结构与ASK编解码方法,探讨利用FPGA进行跳频通信及控制的技术实现,并进行 FPGA系统仿真和可变基频激光调制与传输实验。结果表明,采用可变基频的ASK调制编码通信能保证信息传输的安全性,在视距范围内实现了通信控制与字符数据传输,为大气激光通信应用提供一种新的技术途径。

    • >激光器技术
    • 光纤光栅外腔半导体激光器频率调谐技术研究

      2016, 46(10):1225-1229.

      摘要 (514) HTML (0) PDF 891.06 K (445) 评论 (0) 收藏

      摘要:在分析了光纤光栅外腔半导体激光器(FBG-ECL)基本特性的基础上,调研了适用于该类型激光器的频率调谐方法,包括温度调谐法和应力调谐法,选取轴向应力调谐法改变光纤光栅的布拉格中心波长,进而实现频率调谐。利用压电陶瓷(PZT)来对光纤光栅施加轴向应力,通过调整PZT驱动电压值的大小来控制光纤光栅布拉格中心波长的变化量。实验结果表明,对于波长1550 nm的光纤光栅激光器,当PZT的驱动电压增加到126 V时,可实现 0.8 nm,即100 GHz的调谐范围以及每周期2 ms的调谐速度。

    • 940 nm LD泵浦Yb∶CN 978 nm激光器及其二次谐波

      2016, 46(10):1230-1233.

      摘要 (512) HTML (0) PDF 1.17 M (498) 评论 (0) 收藏

      摘要:报道了半导体泵浦Yb∶CaNb2O6晶体输出978 nm波长的激光器。泵浦模块采用了940 nm LD,在实现了Yb∶CaNb2O6薄盘激光器1.14 W的连续波输出的基础上,采用LBO非线性晶体进行内腔倍频实现了151 mW的489 nm连续二次谐波输出,在水平和垂直方向上的光束质量因子M2分别为1.11和1.13。

    • 63.2 W高峰值功率窄脉宽全光纤脉冲光纤激光器

      2016, 46(10):1234-1237.

      摘要 (450) HTML (0) PDF 1004.05 K (641) 评论 (0) 收藏

      摘要:报道了一种基于主振荡功率放大结构的全光纤脉冲光纤激光器。种子光源是一个直接脉冲调制的1064 nm的外腔光纤布拉格光栅半导体激光器。峰值功率为1000 mW的种子LD经两级掺Yb3+双包层光纤放大后,在100 kHz重复频率下,获得了平均功率63.2 W、脉冲宽度14.3 ns、光谱宽度(FWHM) 4.552 nm、光束质量M2=1.09的脉冲激光输出。在此实验基础上研制了光纤激光器样机。

    • 端面抽运DPAL三维模型及激光输出特性的模拟研究

      2016, 46(10):1238-1243.

      摘要 (648) HTML (0) PDF 1.31 M (414) 评论 (0) 收藏

      摘要:根据激光三能级速率方程理论,考虑抽运光聚焦的空间分布,建立三维DPAL速率方程组的理论模型,结合激光系统运行的边界条件,通过数值方法,对模型进行求解,对端面抽运铷蒸气激光器的输出特性进行了详细分析,包括抽运光聚焦光斑半径、聚焦位置、蒸气池长度等参量对模式匹配效率、阈值抽运功率和斜率效率的影响。在模式匹配最佳时,计算了对介质长度对激光输出和阈值的影响。根据抽运光功率,以获得最大激光输出功率为目标,给出了激光器系统的优化参数,包括介质长度、抽运光聚焦在介质中的聚焦位置、输出耦合反射率。

    • 直角棱镜腔偏振耦合输出特性研究

      2016, 46(10):1244-1249.

      摘要 (462) HTML (0) PDF 1.31 M (466) 评论 (0) 收藏

      摘要:激光器采用直角棱镜腔具有较好的稳定性,在军用激光器中应用广泛,由于直角棱镜内发生全反射产生相移,耦合输出透过率与耦合波片的相移量、光轴方位角,以及直角棱镜材料和棱线方向有关,直角棱镜与波片的不同组合能够达到的最高耦合透过率不同;对直角棱镜偏振耦合特性进行了理论分析,并采用MATLAB软件计算不同相移波片的方位角与偏振透过率的关系,并对光波耦合过程中偏振状态变化进行了模拟,对不同材料直角棱镜的耦合特性进行了对比,并根据理论分析进行实验验证,这些研究对直角棱镜谐振腔的设计、调试以及直角棱镜材料的选择具有实际意义。

    • >红外技术及应用
    • 开窗高帧频下红外面阵数字TDI实现方式研究

      2016, 46(10):1250-1255.

      摘要 (549) HTML (0) PDF 981.14 K (409) 评论 (0) 收藏

      摘要:开窗功能是当前面阵红外探测器的一个重要功能,该功能的一个重要特点就是可以大幅度提高探测帧频。本文从理论上论述了高帧频对面阵数字TDI探测系统的影响,研究了高帧频数字TDI实现方式:(1)高帧频可以增加探测器系统扫描速度的上限;(2)在高帧频TDI的工作状态下更容易实现速度的匹配;(3)在扫描列数设定较高的情况下,高帧频数字TDI可以根据所开窗口像元的实际响应情况来选择TDI的起始列和级数,以选择质量较高的TDI图像。用国产中波红外探测器搭建了红外成像平台,进行了高帧频数字TDI成像实验,验证了高帧频数字TDI实现方式的可行性。

    • 基于实测大气参数的水蒸气吸收衰减的仿真计算

      2016, 46(10):1256-1260.

      摘要 (461) HTML (0) PDF 1.01 M (639) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对红外辐射在大气传输过程中,水蒸气的吸收衰减,只利用经验公式计算,存在较大的误差;利用MODTRAN等专业软件,使用过程复杂且移植和兼容较困难。因此,文中基于实测的大气参数,利用分子单线吸收法计算得到不同温度下的水蒸气吸收系数,拟合各月温度的高度分布解析式;仿真计算了水蒸气的光谱透过率和平均透过率,仿真结果表明,海拔高度、天顶角和传输距离等对水蒸气透过率具有较大影响,本方法计算的水蒸气透过率具有很高的准确度,在工程应用上具有一定的参考价值。

    • >光电技术与系统
    • 船载拖曳式光纤温度剖面测量系统研究

      2016, 46(10):1261-1267.

      摘要 (537) HTML (0) PDF 1.58 M (418) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对海洋温度剖面高时空分辨率、实时连续测量的要求,提出了船载拖曳与全光纤温度链相结合的新型测量系统。通过对光纤光栅的特殊封装和标定测试,FBG温度传感器的灵敏度和响应时间分别达到28.5 pm/℃和214.8 ms,满足浅表层海域的测试要求。设计并制备200 m长的温度拖曳阵,配合甲板单元的解调设备和绞车系统,于黄海部分海域完成水深70 m的拖曳试验。分析温度剖面测试结果,温度传感器与SBE56(标准传感器,美国海鸟生产)具有高度一致性,同时测量精度优于0.1 ℃,具有较高的实用价值。

    • 车载光电系统跟踪精度的分析与提高

      2016, 46(10):1268-1272.

      摘要 (581) HTML (0) PDF 802.64 K (395) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高车载光电系统作战性能,对系统跟踪精度的影响因素与误差源进行分析。进而根据误差的产生条件,对其进行分类与合成,推导出系统误差与随机误差的计算公式。并以某一光电系统为例分析计算,最后提出跟踪精度提高与补偿的方法。结果表明,该光电系统的方位系统误差为0.325 mrad,俯仰系统误差为0.283 mrad,随机误差为0.276 mrad,均小于0.5 mrad,满足技术指标要求。

    • 基于矢量图形的激光演示系统设计与实现

      2016, 46(10):1273-1278.

      摘要 (614) HTML (0) PDF 1.40 M (361) 评论 (0) 收藏

      摘要:激光演示技术是通过改变激光束在空间行进的轨迹,投射出各种光束、图案、文字等丰富的矢量图形,从而形成独特的艺术效果。本文通过嵌入式系统设计实现了一种基于矢量式图形的全彩智能激光演示系统,该系统运用三基色叠加理论实现全彩色激光表演,具有声控、DMX控制等多种控制方式。系统控制器能快速提取、分析处理节点颜色信息和路径坐标,并准确控制RGB激光器及高速X/Y振镜。

    • >光学技术
    • 多功能光纤端面激光宽带减反射膜的应用研究

      2016, 46(10):1279-1283.

      摘要 (324) HTML (0) PDF 948.88 K (362) 评论 (0) 收藏

      摘要:在光学系统中,设计了一种新型的近红外光纤宽带激光减反射膜,应用波段为800~1300 nm,能够同时适用于多波段大功率半导体激光器并具备较高损伤阈值。通过选择合适的光学材料,利用TFCalc软件仿真,调整最佳的工艺参数,采用热蒸发式真空镀膜机及RF离子源辅助沉积的方法,解决了小口径光纤端面的清洁和低温镀膜时膜层的牢固性等问题,实验采用Agilent CARY6000i型光波测量系统对镀膜后的样品进行光谱分析,实验结果显示,该减反射膜在800~1300 nm平均透射率为99.2%。分别用单管808 nm、980 nm和1064 nm半导体激光器为光源测得多模光纤镀膜后的输出功率较镀膜前均有明显提高。该膜层有效地提高了大功率半导体激光器与光纤的耦合效率具有更好的应用价值和实用意义。

    • >图像与信号处理
    • 基于萤火虫最优偏差的红外目标检测算法

      2016, 46(10):1284-1289.

      摘要 (271) HTML (0) PDF 1011.13 K (343) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高红外目标检测的性能,借鉴萤火虫算法,提出了一种基于萤火虫最优偏差的红外目标检测算法。算法首先建立红外目标检测模型,通过红外拍摄系统对目标像点定位,将检测目标的光强分布看成高斯分布函数,利用质心窗口采集图像;以红外点目标成像的艾里斑能量分布做为萤火虫适应度函数,利用差分迭代对红外目标进行检测寻优;通过控制最优偏差估计的检测误差来优化检测目标。最后实验仿真显示本文算法能够检测出红外目标区域,相比其他算法边缘定位更准确,同时检测效率较高。

    • 基于CLAHE的红外图像增强算法

      2016, 46(10):1290-1294.

      摘要 (268) HTML (0) PDF 1.52 M (5468) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对原始红外图像信息在压缩转换中数据信息丢失或弱化的问题,提出一种基于CLAHE(对比度受限自适应直方图均衡)的红外图像增强算法。该算法首先对14位原始红外图像的像素灰度级进行调整,然后通过CLAHE算法获得基图像,再通过原始图像与双边滤波后图像的差值获得细节图像,进一步通过高斯滤波算法滤除细节图像的噪声,最后合成得到输出图像。仿真结果显示:通过该算法,原始图像的对比度及边缘细节信息得到很大程度的增强。本文算法的图像增强效果优于PE算法和CLAHE算法。

    • 基于各向异性的红外小目标背景预测及分割

      2016, 46(10):1295-1300.

      摘要 (254) HTML (0) PDF 1.21 M (302) 评论 (0) 收藏

      摘要:红外小目标易淹没在复杂的起伏背景中,为提高目标的检测能力,往往通过抑制背景来增强目标信号。针对各向同性背景在含有较多边缘轮廓的复杂起伏背景预测方法的不足,提出了各向异性的红外背景预测方法,结合目标与背景在局部梯度间的差异,考虑各向异性微分原理,并改进其边缘停止函数,然后利用其两个最小方向值的均值作为背景预测值,并将背景图灰度变换为0~255,最后采用恒虚警阈值法对差分图像进行分割处理,达到提取候选目标的目的,降低真实目标的虚警率。实验表明,各向异性取得良好的背景预测效果,而利用恒虚警阈值对差分图像进行分割有效地减小了虚警,提高目标检测率。

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