• 2016年第2期文章目次
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    • >综述与评论
    • 光泵浦外腔半导体激光器的研究进展

      2016, 46(2):127-131.

      摘要 (605) HTML (0) PDF 952.03 K (971) 评论 (0) 收藏

      摘要:从谐振腔和半导体增益介质的角度介绍了光泵浦外腔面发射半导体激光器的基本结构,评述了国内外在该领域的最新研究进展,探讨了该类型激光器在大功率、小型化技术方面的发展前景。

    • 基于激光的多相流测试技术应用研究进展

      2016, 46(2):132-138.

      摘要 (711) HTML (0) PDF 914.13 K (837) 评论 (0) 收藏

      摘要:激光测速已广泛存在多相流动测量中,测量原理主要有相关性原理和多普勒原理,将两种测量原理分别与成像技术或光散射理论结合发展了多种测试技术。本文对基于激光的多相流测试技术在多相流动测量应用研究进展进行分析和综述,并对今后发展进行展望。粒子成像测速技术、激光多普勒测速仪、相位多普勒风速计等已成为多相流动参数测量的有效工具,激光诱导荧光技术在工程多相流动相分离领域应用前景较好。随着对多相流动机理认识的加深,三维粒子成像测速技术、全息粒子图像测速技术等将是今后多相流动测量领域发展的热点。

    • 基于主动光学的大口径反射镜硬点定位技术

      2016, 46(2):139-144.

      摘要 (610) HTML (0) PDF 1.31 M (484) 评论 (0) 收藏

      摘要:大口径望远镜主镜、副镜等反射镜相对于其镜室的位置和方向靠硬点来保证,它是主动光学系统的关键组成部分,对提高望远镜的成像质量和安全防护性能具有重要的作用。本文全面地概述了大口径反射镜不同类型硬点定位的结构及工作原理,并详细介绍了E-ELT、VLT、VISTA、LSST望远镜中的硬点定位技术,它们是不同类型硬点定位的典型代表。最后,总结了大口径反射镜硬点定位的发展趋势,指出六杆硬点定位最有应用前景,并深入地论述了其结构特点及关键技术,提出了一系列提高其定位精度、轴向刚度及安全可靠性的方法。

    • >激光应用技术
    • 气流环境中激光烧蚀铝靶的数值模拟研究

      2016, 46(2):145-149.

      摘要 (544) HTML (0) PDF 980.21 K (746) 评论 (0) 收藏

      摘要:建立了切向气流环境中连续激光烧蚀金属靶的二维轴对称物理模型,利用有限元软件ANSYS中的参数化设计语言APDL编制程序进行数值求解,使用“杀死”单元的方法实现靶目标边界退移的烧蚀和热传导耦合计算,从而对烧蚀尺寸的变化给出了定量描述。计算结果表明,相比于均匀分布,当激光呈高斯分布时,目标靶中心能够得到更高的温升,也就更容易发生烧蚀,靶的熔穿时间也就越短。本文建立的模型可以方便地推广至三维情形。

    • 基于Nd∶YAG激光器声音辨识的实验探究

      2016, 46(2):150-153.

      摘要 (646) HTML (0) PDF 1.08 M (460) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了实现以激光作为载体的声音辨识,提出了一种基于Nd∶YAG激光器的声音辨识测量方法。首先,通过实验验证了采用Nd∶YAG激光器的测量系统能够测量低反射率物体纸片的运动位移;其次,声音信号在通过空气向外传播时,会引起纸片的振动位移,经过滤波、放大处理,实现声音的还原。结果表明,基于Nd∶YAG激光器的激光回馈干涉测量系统通过测量纸片的振动位移,从而实现对测试人员的声音辨识。

    • 上行激光脉冲时域展宽的数值模拟

      2016, 46(2):154-158.

      摘要 (576) HTML (0) PDF 2.16 M (368) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于蒙特卡罗方法,模拟了海洋上行激光脉冲接收光子数目和光子能量的时间分布受水下激光源深度和海面风速的影响情况。结果表明,海面风速一定时,随着激光源深度的增加,接收光子数目和接收光子能量的峰值时间延迟增加;峰值高度和峰值宽度呈增加趋势,且出现多个次峰值。激光源深度一定时,对于不同的海面风速,接收光子数目和接收光子能量的峰值时间,峰值高度和峰值宽度都非常接近,表明风速对激光脉冲的时间扩展效应不起主导作用。

    • 基于m序列的半导体激光测距技术研究与仿真

      2016, 46(2):159-164.

      摘要 (523) HTML (0) PDF 1.29 M (469) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对传统脉冲式半导体激光测距机在中远程测距的应用中,回波信噪比过低而难以检测目标信号的问题,提出了一种基于m序列的小型化半导体激光测距方案,以单周期m序列作为激光发射波形,对微弱低信噪比回波信号采用相参积累及匹配滤波相结合的数字信号处理方法。通过仿真及计算,证明本方案可以提高回波信噪比,并有效地从微弱回波信号中提取出目标信号,进而提高激光测距机的测距能力。

    • 标准化星间激光通信链路接口模型设计方法

      2016, 46(2):165-170.

      摘要 (582) HTML (0) PDF 1.18 M (351) 评论 (0) 收藏

      摘要:在星间数据交换过程中,同时传输不同类型的数据会对系统性能产生较大影响。为统一传输制式,提高数据传输效率,提出星间激光链路接口模型。在星间激光链路接口模型中,针对节点卫星数据处理转发效率低的问题,设计数据帧调整单元整合不同信源的数据;针对空间信道随机错误对系统性能影响较大的问题,添加链路传输处理单元提高激光链路传输的可靠性。研究了星间激光链路接口模型在中继卫星系统与分布式卫星系统中的实现方法。结果表明,采用星间激光链路接口模型后系统传输效率提升了49.93%,纠错性能提升了3.01 dB。

    • 激光超声信号去噪方法的研究

      2016, 46(2):171-176.

      摘要 (502) HTML (0) PDF 1.22 M (603) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对激光超声信号信噪比低的问题,分析了干扰噪声的特点,设计了基于数字平均和小波分析相结合的数据采集与处理系统。利用外部同步触发技术,间隔采集若干次激光超声信号,将各次采样信号相加平均,最后选择合适的小波基、分解层数和阈值方法,对数字平均后的信号进一步进行小波去噪处理。实验结果表明,该方法能够有效去除信号中的干扰噪声,提高信号的信噪比(SNR)。

    • 基于FPGA的USB激光打标控制系统设计

      2016, 46(2):177-181.

      摘要 (602) HTML (0) PDF 1.25 M (753) 评论 (0) 收藏

      摘要:主要研究了基于USB总线,以FPGA为主控单元的振镜扫描式激光标记控制系统,对其工作原理进行了阐述并对其外围硬件架构以及FPGA内部硬件架构进行了分析设计,并利用 FPGA的 DSP开发工具 DSPBuilder对曲线插补算法进行了算法建模设计,通过仿真分析验证了在FPGA硬件实现该算法的可行性和实用性。本系统还可以通过U盘读入原始打标数据,对其进行数据处理后完成对振镜的控制,为实现脱机标刻奠定了基础。最后对激光标记控制系统进行了实际测试,结果表明,该系统可以实现实时、高速、高精度的激光标记。

    • 连续波频率调制雷达频域恒虚警检测的研究

      2016, 46(2):182-186.

      摘要 (650) HTML (0) PDF 1.12 M (668) 评论 (0) 收藏

      摘要:光纤光耦合技术及数字处理技术的进步使得基于光纤连续波频率调制(FMCW)雷达技术快速发展。针对激光雷达时域信号处理在远程目标探测中的不足,根据雷达传统时域中的多重门限以及FMCW雷达回波频谱的特点,使用了频域恒虚警率(Constant False Alarm Rate,CFAR)目标检测技术。该CFAR技术是基于对回波信号进行时频变换,并对其结果进行解析,得出目标的距离及速度信息,实现在恒定虚警概率的前提下最大化提高系统的探测率。

    • >激光器技术
    • 高能量LD泵浦Nd∶YAG板条激光器

      2016, 46(2):187-190.

      摘要 (631) HTML (0) PDF 903.34 K (677) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了获得高能量532 nm激光输出,利用电光调Q晶体LN,通过调Q同步驱动技术和LD侧面泵浦板条技术,获得高能量窄脉宽1.06 μm激光输出,泵浦非线性晶体KTP进行频率变换,实现高能量532 nm激光输出。在电源输入电流120 A、调Q驱动频率10 Hz的条件下,获得264 mJ的1.06 μm激光。利用该1.06 μm激光泵浦KTP获得最高能量为185 mJ的532 nm 绿光激光输出,1.06 μm到532 nm的转化效率为70%。实验结果表明:通过电光调Q技术和LD侧面泵浦技术,可以实现高能量窄脉宽1.06 μm激光输出,泵浦KTP可获得高能量绿光激光输出。

    • >红外技术及应用
    • 面向红外热像装备健康管理的可测性指标研究

      2016, 46(2):191-195.

      摘要 (403) HTML (0) PDF 1.08 M (396) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对红外热像装备健康管理要求,分析反映健康状态的关键性能指标,提出可测性指标的检测方法,采用加权法计算得出装备的健康指数。试验结果表明,采用此方法计算得出的红外装备健康指数,能够反映装备的健康状态,有效避免装备故障,提高装备可靠性。

    • 不同冷屏黑化工艺BRDF指标对比分析

      2016, 46(2):196-199.

      摘要 (488) HTML (0) PDF 906.37 K (476) 评论 (0) 收藏

      摘要:冷屏作为红外探测器的重要部件,其内壁消光质量的优劣,直接关系到探测器背景噪声、动态范围和响应均匀性。针对当前正在应用的几种冷屏黑化工艺,通过制备平面样品,测试其在红外谱段2~14 μm的平均BRDF数据,结合分析几种工艺方法的特点及实际应用效果,为后续不同类型、不同谱段红外探测器冷屏内壁设计选用何种黑化工艺提供建设性建议。

    • >红外材料与器件
    • 利用傅里叶变换测量红外焦平面器件响应光谱

      2016, 46(2):200-203.

      摘要 (571) HTML (0) PDF 1.96 M (665) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用傅里叶变换测量光谱的方法具有大通量、高信噪比的优势,在红外测试领域具有重要的应用价值。利用步进扫描和时间分辨的方法,可以同步傅里叶变换红外光谱仪动镜移动和焦平面器件的输出,获得高质量的干涉图,从而计算得到器件的响应光谱。在本系统测量范围400~10000 cm-1内,所得光谱的分辨率可以达到4 cm-1。

    • 红外焦平面阵列非均匀性的校正方法研究

      2016, 46(2):204-208.

      摘要 (616) HTML (0) PDF 1.52 M (488) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对读出电路与探测器产生的非均匀性,并对递归最小二乘非均匀校正算法(RLS算法)进行扩展和改进,提高非均匀校正的精度和算法的收敛速度。首先对红外焦平面阵列的非均匀性进行建模仿真,根据建立的模型利用局部恒定统计法对读出电路产生的非均匀性进行校正,然后采用自适应中值滤波算法(RAMF算法)对图像进行预处理,从而提供给后续RLS算法具有较低噪声的图像,实现RLS算法对探测器的非均匀性校正。仿真结果表明提出的算法能够有效地抑制读出电路对校正精度的影响,消除图像的非均匀性,同时采用RAMF算法对图像的预处理过程,能够加快RLS算法的收敛速度,提高信噪比,获得较好的非均匀性校正效果。

    • >光电技术与系统
    • 水下隐身动目标激光与偏振红外探测技术研究

      2016, 46(2):209-213.

      摘要 (509) HTML (0) PDF 983.41 K (685) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决水下隐身动目标声探测与识别难度大的问题,根据水下动目标运动形成的尾流、尾迹、引起的海面温度变化特征,提出了以低轨卫星为平台,运用红外偏振尾流探测水下目标尾流的方法,结合激光动态深度测量技术和偏振激光探测技术,实现对水下隐身动目标探测与识别。

    • 地基观星系统设计及方法实现

      2016, 46(2):214-218.

      摘要 (551) HTML (0) PDF 1.07 M (470) 评论 (0) 收藏

      摘要:星体作为定标标准源具有位置、辐射出射度稳定等优势,为得到其长期数据,研究了一套地基观星系统,实现对星体的长时间连续跟踪扫描。首先通过星体轨道预算模型推算其各时刻所处位置,确定赤道仪跟踪轨迹,使跟踪目标长期处在跟踪平台内的光谱仪视场。通过光谱仪观测待测星体,将测得数据进行处理,得到观测结果。实验允许跟踪精度最大误差为0.01°,经外场实验验证仪器跟踪精度为0.004°,验证了系统的稳定性、精确性完全满足实验需求,设备能够以较高精度实现对星体的跟踪观测,论证了该方法的可行性。最后,对实验的误差源进行了分析。

    • >光纤及光通讯技术
    • 保偏光纤侧视成像定轴技术仿真研究

      2016, 46(2):219-224.

      摘要 (594) HTML (0) PDF 1.53 M (212) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过建立保偏光纤侧视成像定轴系统仿真模型,分析了POL(Polarization observation by the Lens-effective tracing)定轴算法的精度,结果表明熊猫型保偏光纤应力区位置出现3.2 μm 的偏差时,该算法的定轴误差为1°左右。产生误差的主要原因是:由于应力区位置不严格对称,光纤后焦平面上所得的侧视成像光强分布中心光强值不再是最能准确反映偏振轴方位角位置的特征点。基于此,文中对POL定轴算法做了相应改进,以光强分布中实际最大光强值代替中心光强值作为特征点,然后利用特征点构建出标准曲线,进而采用间接相关的方法完成定轴。理论计算结果表明,改进后的定轴算法可以实现更高的理论定轴精度。

    • >电子电路
    • 双色大面阵量子阱红外探测器读出电路设计

      2016, 46(2):225-229.

      摘要 (610) HTML (0) PDF 1.20 M (447) 评论 (0) 收藏

      摘要:以双色量子阱640×512读出电路的设计为例阐述大面阵读出电路的设计要点,分模块详细说明了设计思路和具体电路结构,给出了电路仿真结果和实测结果,最后从电路、版图的角度分析了双波段大规格读出电路的一些设计要点。

    • >图像与信号处理
    • 运用小波图像融合技术增强痕迹偏振图像

      2016, 46(2):230-234.

      摘要 (275) HTML (0) PDF 1.00 M (381) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对单幅痕迹偏振图像存在的灰度反差微弱、痕迹特征残缺等缺陷,提出运用小波图像融合技术对多幅痕迹偏振图像进行融合处理,以增强痕迹图像视觉效果的策略。结合痕迹物证检验工作的需要,对低频子带图像采取基于区域窗口的梯度平方和较大法,而高频子带图像采取基于区域窗口的系数绝对值极大法,并将此方案应用于衣物上的轮胎痕迹偏振图像的增强处理。实验结果表明,经过融合处理后的轮胎痕迹偏振图像无论在主观视觉效果,还是在客观评价数据上都获得了期望的增强效果,满足痕迹物证司法鉴定的技术要求。

    • 基于注意度的线激光视觉测量的三维形状检测

      2016, 46(2):235-239.

      摘要 (322) HTML (0) PDF 828.46 K (270) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对工件在产线上的摆置方位识别困难识别率低等问题,提出了一种基于注意度的线激光视觉测量的曲线形状识别方法。采用激光视觉三维测量技术提取工件表面的光迹信息,将工件的方位识别转换为曲线形状识别的问题。在匹配算法方面,定义了两种距离测度,分别作为粗匹配和精确匹配的误差评价函数;在识别准确性方面,定义了一种基于注意度的模板相似性测度的分类方法。实验结果表明,本文提出的方法识别率高,耗时短,对工件的平移和偏移不敏感;能满足工业生产实时检测要求,应用范围广。

    • 基于混合高斯模型和六帧差分的目标检测算法

      2016, 46(2):240-244.

      摘要 (284) HTML (0) PDF 880.66 K (355) 评论 (0) 收藏

      摘要:鉴于传统混合高斯模型在光照突变、噪声干扰时鲁棒性不高,易造成检测错误等问题,提出了一种改进的视频运动目标检测算法。该算法将混合高斯模型与六帧差分算法相结合,构建了一种高效的运动目标轮廓模型,并嵌入背景替换法和动态阈值分割法提高算法的稳健性,通过连通性检测和形态学处理,得到完整的运动前景像素。不同场景的视频检测结果表明,改进算法有效克服了光照突变、噪声干扰、空洞及双影现象,与同类算法相比,具有更高的准确度和鲁棒性。

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