• 2016年第11期文章目次
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    • >综述与评论
    • 军用UAV光辐射特征研究现状

      2016, 46(11):1305-1310.

      摘要 (90) HTML (0) PDF 1.18 M (359) 评论 (0) 收藏

      摘要:在现代战场上,军用无人机(UAV)日益成为空中作战的主力航空武器装备,实现多波段隐身是提高其战场生存能力的重要途径。军用UAV的光辐射特征是其典型的可探测特征,掌握这些光辐射特征并对其进行相应的控制,是实现UAV光电隐身的关键。本文在概述军用UAV的战场应用以及面临的威胁的基础上,重点分析和综述当前军用UAV光辐射特征方面的研究现状,在借鉴有人驾驶飞机与导弹光辐射特征研究的基础上,归纳了军用UAV光辐射特征的研究方法,并展望了其发展趋势。

    • >激光应用技术
    • 星地激光通信中光学数字相干接收机的研究

      2016, 46(11):1311-1314.

      摘要 (145) HTML (0) PDF 1011.63 K (429) 评论 (0) 收藏

      摘要:光学数字相干接收技术在星地激光通信中具有广泛的应用前景。本文以窄线宽DFB激光器作为光源,采用自动频率控制环路,结合光学混频和数字信号处理技术,实现了最高速率为1.25 Gbps的相干光通信。实验结果表明,自动频率控制环路能够将信号光和本振光之间的频率差实时控制在10 Hz以内,光学混频器输出的I、Q两路信号相位差能够长时间稳定保持90°,基于FPGA的载波相位补偿技术能够有效修正自动频率控制环路的相位残差,在误码率为10-6条件下,该接收机的灵敏度优于每比特54个光子。

    • 水下激光距离选通三维成像方法

      2016, 46(11):1315-1319.

      摘要 (177) HTML (0) PDF 1.36 M (348) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于水下距离选通激光成像技术,利用选通成像中回波强度相变化特性中包含的距离信息,提出了一种针对水下目标的三维成像方法。结合实验室现有的水下距离选通激光成像系统,对15 m处的水下目标进行了三维成像。这一方法有效抑制了水下成像系统中存在的目标表面材质、水体衰减以及目标各点法线方向与入射激光脉冲方向夹角不同等因素对于三维成像造成的不良影响,同时仅需要从单一方向对目标进行成像,减少了所需图像采集的次数,简化了三维重构的过程。

    • 生物战剂/气溶胶激光雷达遥测技术研究

      2016, 46(11):1320-1324.

      摘要 (83) HTML (0) PDF 1022.67 K (328) 评论 (0) 收藏

      摘要:散射、荧光和偏振信息是生物战剂/气溶胶时空观测和识别的有效数据源。对Mie散射、紫外激光诱导荧光和偏振探测激光雷达的原理、数据反演等进行了阐述和讨论,并对消光系数、荧光和退偏振比的探测结果进行了探讨。实验和数据表明,消光系数、退偏振比和荧光的时空分布,用于生物战剂/气溶胶的探测和识别是可行的。

    • 基于自适应测量步长的激光调阻控制策略

      2016, 46(11):1325-1328.

      摘要 (164) HTML (0) PDF 980.73 K (221) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对0603型片式电阻在不同位置的阻值变化率不同,提出了基于自适应测量步长的激光调阻控制策略。这种调阻控制策略可根据当前阻值与目标值的偏差百分比自适应选择测量步长。经过实验分析,与固定测量步长的控制策略相比,这种控制策略不仅能够保证激光修调精度也能提高激光修调效率。为了使这种控制策略能够广泛应用于不同电阻型号的激光修调,介绍了自适应测量步长控制策略的建模过程,在不了解刻蚀路径对阻值变化率的影响时可建模之后再应用这种控制策略。

    • 强激光辐照低慢小目标抖动光斑功率密度估计

      2016, 46(11):1329-1333.

      摘要 (146) HTML (0) PDF 1.05 M (297) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对激光毁伤低慢小目标ATP系统跟瞄误差造成的光斑抖动问题,建立激光斜程辐照低慢小目标的高斯分布等效光斑模型。通过仿真,得到特定大气能见度条件下瞄准误差角度、目标天顶角和目标高度的关系曲线,及不同初始天顶角条件下到达目标表面光斑形态及功率密度,并分析辐照天顶角及目标飞行高度对目标表面归一化功率密度的影响,得到了典型低慢小目标尼龙材料激光防御过程中对ATP系统跟瞄误差的要求,为激光防御低慢小目标各项参数设定及自适应系统的完善提供了依据。

    • 真空及大气下激光对复合材料的烧蚀试验对比

      2016, 46(11):1334-1339.

      摘要 (164) HTML (0) PDF 1.34 M (311) 评论 (0) 收藏

      摘要:激光与物质相互作用受到环境因素的影响。为了研究真空及大气环境下激光对复合材料的烧蚀模式和烧蚀规律,开展了激光辐照碳纤维复合材料对比试验。在不同辐照能量水平下,研究了两种环境中激光对复合材料的烧蚀特征,获得了复合材料瞬态温度响应数据,并对烧蚀样品进行了显微观测。试验结果表明,环境因素的影响与入射激光能量水平紧密相关。在低辐照能量水平下,复合材料表面烧蚀形貌具有差异,但瞬态热响应非常接近。在较高辐照能量水平下,复合材料烧蚀形貌差异较大:在真空环境下复合材料的环氧树脂发生热解和挥发,碳纤维束发生脱层;在大气环境下复合材料的环氧树脂发生明显的氧化反应,碳纤维束轻微脱层。最后,结合样品显微观测结果,分析了真空及大气环境下激光对复合材料烧蚀模式差异的原因,为建立激光烧蚀理论模型提供了参考。

    • 空泡层环境下水中微小气泡的成像探测研究

      2016, 46(11):1340-1344.

      摘要 (134) HTML (0) PDF 1.68 M (301) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了分析实验条件的改变对透过超空泡层的微小气泡成像的影响,以选择最优的成像条件,本文在不同的实验条件下透过模拟超空泡层对直径为微米量级的微小气泡进行探测成像,并将结果图像进行处理,计算气泡群密度数与理论值进行比对判断成像效果。实验结果表明在探测角度为90°时成像最为清晰,直径越小的气泡对电流的敏感程度越高,随着电流增大能清晰成像的气泡数越多,但在一定程度达到饱和。在一定程度的界面扰动下,气泡数密度越大,可识别的气泡个数受扰动影响越为明显。

    • >激光器技术
    • Numerical analysis of the cooling structure of side-pumped solid laser

      2016, 46(11):1345-1348.

      摘要 (185) HTML (0) PDF 1.34 M (260) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对侧面泵浦固体激光器的强制对流冷却结构,利用CFD软件Ansys Fluent数值分析了在冷却结构中添加分流隔板对流动状况的影响,计算了特定流量时冷却结构的压降,并在该冷却条件下得到增益介质自身的温度分布。计算结果表明:分流隔板对冷却结构整个阻力的影响可以忽略,但对通道内水流状况具有明显的影响,由于板条两侧水流的不对称性以及同一侧水流的不均匀性,导致增益介质自身的温度分布也存在较大的不一致。

    • 808 nm和879 nm端泵自拉曼Nd∶GdVO4 激光器的输出特性研究

      2016, 46(11):1349-1352.

      摘要 (156) HTML (0) PDF 952.92 K (310) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究激光二极管端面泵浦a轴切割Nd∶GdVO4自拉曼激光器的热透镜效应对输出特性造成的影响。在808 nm和879 nm两种不同波长端面泵浦条件下,采用横向剪切干涉法测量了连续光自拉曼Nd∶GdVO4激光器的热透镜效应,分别取得两波长所对应的热透镜数值,并将一阶斯托克斯散射光的热透镜效应通过CCD相机成像观测。实验结果表明,879 nm泵浦比808 nm泵浦时激光晶体的热效应有明显减少。为验证以上结果的准确性,实验研究了两种不同泵浦光作用下拉曼光与基频光的输出,获得了最高输出功率为1.4 W和1.6 W的拉曼光,发现当泵浦功率超过20 W,808 nm泵浦输出的拉曼光出现较大衰减。同时,输出808 nm 和879 nm两种光波作用下的基频光,对应斜效率分别为27.5%和38%。并发现小功率抽运时,两波长对应输出区别不明显,只有在大功率抽运状态下879 nm优势才能显现。实验和理论分析说明879 nm抽运更有利于提升Nd∶GdVO4激光器的量子效率。

    • 全固态激光双波长复合输出腔参数优化

      2016, 46(11):1353-1357.

      摘要 (164) HTML (0) PDF 1.21 M (293) 评论 (0) 收藏

      摘要:Nd∶YAG激光器输出的基频1064 nm激光和倍频532 nm激光在众多领域有着广泛的应用。在某些需要同时干扰可见光和近红外光电设备的军事领域,基于1064 nm和532 nm激光双波长复合输出的去识别干扰技术将有利于设备的小型化。针对固态激光双波长复合输出技术,提出了半导体泵浦双Nd∶YAG晶体,双声光调Q和KTP内腔倍频的激光谐振腔配置方案,以实现复合激光高功率高重频稳定输出;利用稳态方程理论,建立了固态激光双波长复合输出模型,研究了谐振腔参数对复合激光输出配比和特性的影响,获得了倍频晶体最佳长度和腔镜最佳基频光透射率,论证了谐振腔参数调节优化复合激光输出的有效性。

    • >红外材料与器件
    • 超晶格雪崩光电二极管的结构优化及性能研究

      2016, 46(11):1358-1362.

      摘要 (109) HTML (0) PDF 1.05 M (546) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于碰撞离化理论研究了异质材料超晶格结构对载流子离化率的作用,设计得到In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As超晶格结构的雪崩光电二极管。通过分析不同结构参数对器件性能的影响,得到了低隧道电流、高倍增因子的超晶格结构雪崩层,根据电场分布方程模拟了器件二维电场分布对电荷层厚度及掺杂的依赖关系,并优化了吸收层的结构参数。对优化得到的器件结构进行仿真并实际制作了探测器件,进行光电特性测试,与同结构普通雪崩光电二极管相比,超晶格雪崩光电二极管具有更强的光电流响应,在12.5~20 V的雪崩倍增区,超晶格雪崩光电二极管在具备高倍增因子的同时具有较低的暗电流,提高了器件的信噪比。

    • >光电技术与系统
    • 利用坐标变换计算光电转台误差的方法

      2016, 46(11):1363-1368.

      摘要 (158) HTML (0) PDF 866.13 K (274) 评论 (0) 收藏

      摘要:红外搜索跟踪系统是一种被动式的探测系统,能够实现对红外目标的检测、识别以及跟踪工作。同时,红外搜索跟踪设备在多传感器融合方面也起着重要的作用。多传感器融合的前提是实现多传感器的空间统一。然而,光电转台的指向精度在很大程度上会影响多传感器空间统一的准确性。利用坐标变换的方法分析了光电转台的主要误差,并设计相关的试验,为实现多传感器空间统一提供一种有效的误差计算方法。

    • 基于棱镜的红外目标模拟器光学系统研究

      2016, 46(11):1369-1374.

      摘要 (261) HTML (0) PDF 1.57 M (509) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对某型装备测试仿真用中波红外目标模拟器,研制配套透过率高、空间均匀性好、结构紧凑的高性能红外光学系统,以满足模拟器总体设计指标和具体使用需求。根据DMD核心器件红外光调制工作原理,采用了基于TIR(全内反射)棱镜的中继光学子系统,从DMD转动夹角的限制出发,利用光学全反射定理,采用最小的角度空间设计,用一对光学棱镜使照明系统入射的光线与DMD反射的光线分开,在折衍混合式红外成像光学子系统设计匹配下,该光路系统相比反射式光路镜组结构紧凑,相比透射式棱镜方式能量透过率高。在经过光路设计仿真验证的基础上,开展了光学机械设计和研制加工及测试,最终红外光学镜组成功应用到红外目标模拟器研制中,满足了模拟器总体指标体系要求和使用需求,取得了良好效果。

    • 宽视场推扫式成像光谱仪杂散光校正方法研究

      2016, 46(11):1375-1378.

      摘要 (238) HTML (0) PDF 943.15 K (312) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了满足海洋水色宽覆盖与高灵敏度探测的遥感需求,正在研制一台宽视场推扫式成像光谱仪原理样机,针对该仪器存在的杂散光现象展开了研究。由于推扫式成像光谱仪穿轨和沿轨方向上视场存在巨大差异,这导致穿轨方向上的杂散光远大于沿轨方向,并明显地表现在图像中。为了避免杂散光影响海洋水色的定量化反演,建立了杂散光模型,并以此为基础提出了杂散光校正的方法,同时给出了校正效果的定量化表征。结果表明,该方法可以利用实验数据有效地消除成像光谱仪视场内杂散光的影响。

    • 基于移动物镜中少数透镜的快速轴向扫描系统

      2016, 46(11):1379-1383.

      摘要 (226) HTML (0) PDF 1.11 M (427) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来,神经细胞中快速荧光信号的随机三维成像成为研究的热点问题,对双光子荧光显微成像系统中轴向扫描速度提出了更高的要求。本文设计一种快速轴向扫描系统,通过电致位移驱动器件,驱动显微物镜中靠近样品端的聚焦透镜组,实现物镜前焦点在轴向的快速扫描。系统中由少数透镜组成的聚焦透镜组与主透镜组之间为近平行光路,适应大范围扫描;聚焦透镜组质量轻、驱动器负载小、扫描速度快。用ZEMAX软件对系统进行仿真分析,结果表明:当扫描深度从0~500 μm变化时系统MTF曲线变化很小。聚焦透镜组重量仅有0.1 g,以压电陶瓷作为位移驱动元件可达到千赫兹量级的扫描频率,能够满足神经功能成像的大范围和快速轴向扫描要求。

    • 二维扩展信标的数值模拟研究

      2016, 46(11):1384-1388.

      摘要 (79) HTML (0) PDF 1.07 M (241) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过在信标初始光场上附加均匀分布于(-π,+π)的随机相位,提出了一种二维扩展信标大气传输数值模拟方法,并验证了其可行性。不同于卷积法与逐点扫描法,该方法具有不依赖信标强度特性、有效反映大气湍流对信标成像影响以及计算成本相对固定等优点。针对不同尺寸的扩展信标,获得了扩展信标在Shack-Hartmann传感器焦平面上的成像,分析了真空传输以及大气湍流传输条件下,所需的最小随机实现次数。为进一步研究扩展信标对自适应光学系统校正效果的影响奠定了模型基础。

    • 光场衍射在压缩感知鬼成像中的研究

      2016, 46(11):1389-1393.

      摘要 (230) HTML (0) PDF 1.44 M (393) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于压缩感知的鬼成像由于采样次数少,在近些年取得重大的发展。利用数字微反射镜器件(DMD)预置光场实现单臂成像,大大推进鬼成像向实际应用发展,但也存在不少问题,比如传播过程中的光场分布变化。为了解决这个问题,首先分析光场的传播过程,透镜尺寸的限制使得光场衍射影响较大,光斑的叠加导致实际光场变得模糊偏离了预置值。计算衍射受限系统的光强度扩散函数,修正预置光场,修正光场作为观测矩阵仍然满足准确重构的互相干性条件。实验结果表明,修正的光场较好地模拟实际光场,其构成的观测矩阵用于成像,重建图像的质量更高。同样,在实际应用领域,利用光强扩散函数修正预置光场意义重大。

    • >光电对抗
    • 激光干扰卫星的Erlang排队模型及其仿真运用

      2016, 46(11):1394-1398.

      摘要 (146) HTML (0) PDF 865.50 K (240) 评论 (0) 收藏

      摘要:建立了激光干扰卫星的Erlang排队模型,评估激光干扰站应对卫星多种过顶侦察情况的作战效能,定量分析完成干扰任务的兵力需求,通过仿真计算验证了模型在激光干扰系统效能评估与兵力需求计算方面的有效性,可为指挥员优化激光干扰系统的作战运用提供有益借鉴。

    • RGB激光干扰彩色CCD相机实验及分析

      2016, 46(11):1399-1403.

      摘要 (152) HTML (0) PDF 1.22 M (312) 评论 (0) 收藏

      摘要:开展了RGB激光器及单色激光器对自动模式下的彩色CCD相机的外场干扰实验,理论分析及实验结果表明:较强激光照射将使CCD靶面上出现串音现象;较长时间的强激光照射可造成CCD像元的永久性损伤,并能使相机全靶面饱和;在相同实验条件下,RGB三色激光器比单色激光器更易获得全通道饱和干扰图像,单色激光器若要获得与RGB三色激光器类似的全通道干扰效果,其激光功率应为RGB激光器的10倍以上;相机拍摄背景的不同会给干扰带来很大影响,全色背景比单色背景更难获取良好的干扰效果。

    • >图像与信号处理
    • 图像采集系统中LVDS信号交流耦合传输设计

      2016, 46(11):1404-1407.

      摘要 (138) HTML (0) PDF 1.01 M (331) 评论 (0) 收藏

      摘要:在光电平台系统中,图像采集设备与系统之间的数字图像传输采用LVDS接口。但由于光电信号微弱、抗干扰能力差,采用传统的LVDS直流耦合传输时图像采集设备容易受到光电系统干扰,成像效果远远不如单机调试。为解决这一问题,本文设计了一种LVDS信号交流耦合传输技术,极大提高了图像采集设备的抗干扰能力。

    • 激光图像可匹配性评价模型

      2016, 46(11):1408-1413.

      摘要 (203) HTML (0) PDF 913.31 K (236) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决实际应用中激光实时图像的可匹配性预判的问题,通过优化的主成分分析法对常用的6个激光图像评价参数进行了筛选,最终得了到能够很好评价图像质量的四个关键参数,并应用这四个参数建立了激光强度图像可匹配性评价模型。从验证的结果看,该评价模型的评价结果与激光图像的匹配率具有很好的一致性,这说明了该模型在实际应用中对激光图像的可匹配性的预估具有一定的参考价值。

    • 大型高温锻件在线视觉测量图像匹配方法

      2016, 46(11):1414-1418.

      摘要 (161) HTML (0) PDF 1.19 M (300) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种大型锻件在线视觉测量图像匹配方法。本方法建立在外极线约束的基础上,根据锻件现场测量视场大实效性要求高的特点,利用双向极线的距离的方法,建立了基于极线约束的匹配判断条件。在实验室和锻造现场的实验证明本匹配方法精度高,耗时少,符合大型高温锻件在线视觉测量的要求。

    • 海天背景下红外小目标检测与轨迹拟合

      2016, 46(11):1419-1423.

      摘要 (162) HTML (0) PDF 1.01 M (284) 评论 (0) 收藏

      摘要:在复杂海天背景下机载红外相机对落水人员的搜救中,提出一种针对红外视频中小目标检测高效算法,本算法首先采用形态学滤波对视频预处理,在相对运动背景下采用时间戳的Hough变换去除海天线的影响,更新海面监控区域;其次使用三帧差分分割小目标,采用改进的等价对算法快速计算分割小目标连通区域并标记。最后利用梯度下降法迭代出小目标运动轨迹,预测落水人员位置。实验表明,该算法不仅能有效地去除海天背景达到实时更新运动背景的目的,而且能够高效地检测出运动目标并标记并拟合出曲线方程,在一定时间内可预测小目标出现位置以便及时搜救落水人员。

    • 双向过采样系统点目标采样模型与检出方法

      2016, 46(11):1424-1430.

      摘要 (173) HTML (0) PDF 1.29 M (348) 评论 (0) 收藏

      摘要:传统的采样系统对点目标的能量收集能力差,图像信噪比低,像斑面积小。为了克服传统采样的缺点,在对弱点目标进行探测时可以采用双向过采样技术。建立了点目标采样系统的数学模型,分析了双向过采样系统对点目标的检测性能。通过点目标采样系统的数学模型,得到了双向过采样系统点目标像斑分布均匀、灰度梯度小、有一定的面积的特点。从而设计出针对双向过采样系统的点目标检出方法。采样模型得到的像斑能量分布表明,双向过采样系统对点目标的能量收集能力强,点目标像斑面积大,信噪比稳定,采样系统对点目标的空间相对位置有很强的适应能力。仿真分析表明,目标检出方法能够有效提高点目标图像的信噪比。

    • 基于小波变换和改进Top-Hat滤波的红外小目标检测

      2016, 46(11):1431-1436.

      摘要 (179) HTML (0) PDF 1.34 M (310) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种基于小波变换与改进Top-Hat滤波的有效地红外小目标检测算法。该方法首先对红外图像进行单层小波分解,分别得到近似、水平、垂直和对角四个分量;接着,对近似分量进行改进Top-Hat滤波,并将滤波结果与原近似分量进行差分,得到差分图像,将其再与水平分量进行融合形成新的近似和水平分量。同时将垂直和对角分量的小波系数置零,进行小波重构。最后,为了进一步凸显红外小目标,采用了基于直方图的灰度变换方法对重构图像进行增强。实验结果证明本文所提出的算法能准确地检测出红外小目标,且鲁棒性较好。

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