• 2016年第4期文章目次
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    • >综述与评论
    • 美军高能固体激光武器实战化的技术瓶颈

      2016, 46(4):381-386.

      摘要 (698) HTML (0) PDF 1.27 M (820) 评论 (0) 收藏

      摘要:近十年固体激光器取得了重大突破,由于其体积小、质量轻、光束质量好以及输出功率高等特点,业已成为多种紧凑、机动武器平台应用的首选光源。本文介绍了美军高能固体激光武器的研制与试验现状,重点分析了高能固体激光武器在走向战场实战化存在的技术瓶颈。

    • 半导体泵浦盘片激光器的技术发展

      2016, 46(4):387-393.

      摘要 (624) HTML (0) PDF 1.16 M (639) 评论 (0) 收藏

      摘要:概述了盘片激光器的技术发展现状,评述了盘片激光器泵浦结构、增益介质的发展过程,并且分析了连续和脉冲盘片激光器的功率定标放大特点,指出了盘片激光器现存的技术瓶颈,展望了下一步的发展方向。

    • InSb红外焦平面探测器现状与进展

      2016, 46(4):394-399.

      摘要 (455) HTML (0) PDF 807.90 K (1358) 评论 (0) 收藏

      摘要:红外焦平面探测器技术是一种通过摄取景物热辐射分布图像,并将其转换为人眼可见图像的技术。近年来红外探测器技术发展迅速,在军事、工业、农业、医学等各领域显示出越来越重要的应用。本文对锑化铟红外焦平面探测器的应用及发展情况进行了分析,并对其发展前景进行了展望。

    • >激光应用技术
    • 激光大气传输接收功率闪烁的概率分布特征

      2016, 46(4):400-405.

      摘要 (487) HTML (0) PDF 1.29 M (586) 评论 (0) 收藏

      摘要:在大气激光通信、激光测距、激光制导等应用中,由于大气湍流引起的接收光功率起伏对其工作效果及稳定性都有很大的影响。通过多相屏傅里叶数值模拟方法模拟了准直高斯光束在湍流大气中的传输,在考虑孔径平均效应的基础下,比较了弱起伏条件、中等起伏条件和强起伏条件下对数正态分布、Gamma-Gamma分布、指数威布尔分布和威布尔分布对仿真数据的拟合,分析得到弱起伏条件到强起伏条件下激光大气传输接收功率闪烁的概率分布服从指数威布尔分布,且该分布具有概率密度函数和累积分布函数结构简单、参数可以由大气参数计算得到的优点,为提高激光大气传输应用技术的性能提供了参考。

    • 激光辐照下光电电池的极限能量转化效率研究

      2016, 46(4):406-411.

      摘要 (478) HTML (0) PDF 1.28 M (499) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用激光输能技术解决临近空间飞行器的能源供给问题的研究正在广泛开展。为研究激光辐照下的光电电池的极限性能,基于细致平衡理论,分析了激光辐照条件下光电材料禁带宽度与最佳激光波长的关系,得到了光电电池各类输出性能参数的计算方法。通过计算,得到了激光波长、激光功率密度和电池温度对能量转化效率等参数的影响规律。结果表明对于特定材料的光电电池存在最佳的激光波长使其获得极限能量转化效率;激光功率密度的增加可以提高光电电池的能量转化效率,但达到一定数值后提高不再明显;对于电池温度的影响,不同的输出性能参数具有不同的温度系数。

    • >激光器技术
    • 大模面积双包层光纤激光器性能的实验研究

      2016, 46(4):412-417.

      摘要 (374) HTML (0) PDF 2.71 M (389) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于大模面积双包层Er3+/Yb3+共掺光纤,采用P-F腔结构,详细研究了工作温度、光纤弯曲对泵浦吸收和激光输出性能的影响。结果表明:随着泵浦功率的增大,输出光谱的模式逐渐增多;泵浦源的工作温度决定其输出光谱特性,进而影响光纤激光器的输出效果;光纤不同激光模式对应不同光纤弯曲损耗,当弯曲半径减小到一定程度时,多模输出变成单模输出,由此提高输出光束质量。

    • 一种端面泵浦固体激光器的泵浦耦合方法

      2016, 46(4):418-421.

      摘要 (385) HTML (0) PDF 878.01 K (441) 评论 (0) 收藏

      摘要:泵浦光与振荡光之间的高效耦合是改善泵浦转换效率和输出光束质量的有效途径,也是激光技术领域的研究热点。对光纤耦合激光二极管端面泵浦Nd3+∶YAG激光器的泵浦耦合方法进行了研究,提出了一种通过CCD观察泵浦光在离轴状态下输出光的高阶模光斑分布,判断泵浦光与振荡光耦合效果,进而调整泵浦光的空间位置获得近似高斯光束的泵浦耦合方法,该方法简单实用,对调整泵浦光以改善输出光束质量有一定的参考作用。

    • 石墨烯被动调Q 1064 nm小功率Nd∶YAG激光器

      2016, 46(4):422-424.

      摘要 (395) HTML (0) PDF 852.80 K (482) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计了以石墨烯为饱和吸收体的被动调Q Nd∶YAG激光器。该饱和吸收体是通过简易的蒸发沉积法,将石墨烯沉积在Nd∶YAG激光晶体上制备的。在泵浦功率为1.1 W时实现了调Q激光输出,重复频率146~295 kHz可调,平均输出功率82 mW,最窄脉冲宽度1.127 μs。

    • >红外技术及应用
    • 一种新的飞机红外图像灰度量化方法

      2016, 46(4):425-429.

      摘要 (446) HTML (0) PDF 924.45 K (430) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对飞机红外图像仿真中灰度量化存在的问题,提出一种基于自动低频增益限制的飞机红外图像灰度量化方法。首先分析了飞机红外图像仿真中存在的灰度量化问题,通过研究红外成像导引头处理高动态增益的自动低频增益限制电路原理,提出一种基于自动低频增益限制的红外图像灰度量化方法。以某型飞机的红外图像进行仿真验证,相对于以往的均匀量化方法,本文提出的灰度量化方法,可有效适应飞机高动态范围的红外辐射亮度,生成的红外图像可清晰地反映飞机的高温和低温辐射特征。

    • 基于NIOS II的红外热像仪系统通讯数据处理研究

      2016, 46(4):430-433.

      摘要 (391) HTML (0) PDF 1.04 M (433) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对红外热像仪系统的通讯数据处理模块,详细描述了一种基于NIOS II软核处理器的红外热像仪系统通讯数据处理设计方案,该方案运用SOPC进行硬件设计并通过标准C语言实现通讯数据处理,最后通过Altera公司的EP38SL150F1152I3芯片,对方案进行硬件实施和验证,证明提出的方案可以快速有效地实现红外热像仪系统通讯数据的处理和分类。

    • 双分布孔径红外系统的协同定位与精度分析

      2016, 46(4):434-438.

      摘要 (512) HTML (0) PDF 1.07 M (374) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对城市防空背景下利用两个分布孔径红外系统(DAIRS)对目标进行测距的问题,从目标成像的角度,构建了双DAIRS协同定位模型,推导了定位误差公式。误差分析除了考虑目标投影点的测量误差外,还增加了红外告警单元标定不准确等原因造成的系统误差。当目标在不同传感器上依次成像时,通过对定位误差延续性的分析表明在忽略视场限制的情况下,可以用其中的一个配对组来对处于不同视场交叠区的目标进行误差分析。最后,仿真分析了影响目标定位的主要因素,结果表明:减少组成DAIRS传感器数目对定位精度影响较少,该方面可以在一定程度上降低系统的高成本,另外当两个DAIRS之间的距离增加1/3时,定位误差可以降低一半。

    • 基于红外热像的钢水测温模型研究

      2016, 46(4):439-443.

      摘要 (483) HTML (0) PDF 1005.77 K (791) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于热辐射测温原理,介绍了红外热像仪测温理论,为了提高钢水的测温精度,搭建了实验平台,经过实验获得不同温度下钢水的红外图像。利用Matlab软件提取图像的灰度均值,用最小二乘法和BP神经网络进行温度-灰度拟合曲线,从而得到红外热像测温的模型,使钢水测温误差达到了1%,最终达到测量精度和设计要求,此方法为熔融金属在线红外热像测温的研究打下了坚实的基础。

    • 基于战技融合的空中目标红外图像仿真研究

      2016, 46(4):444-451.

      摘要 (508) HTML (0) PDF 1.46 M (522) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着红外制导导弹从点源寻的制导到面源寻的制导的发展,研究空中目标的红外成像具有越来越重要的意义。文章首先基于Fluent流场计算得到空中目标表面较精确的温度场,然后综合考虑目标、环境、太阳的红外辐射特征,对空中目标的红外辐射强度进行计算,最后运用OpenGL结合典型交战态势,对空中目标红外图像仿真。从仿真结果看,该方法有效,可信度高。

    • >红外材料与器件
    • MEOMS封装的锗窗金属化结构界面特性研究

      2016, 46(4):452-455.

      摘要 (467) HTML (0) PDF 1.21 M (411) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于微光机电系统对真空封装的要求,采用磁控溅射法在锗窗口上制备不同膜系的金属化结构,研究在相同的热处理条件下,不同膜系结构对锗窗口界面特性的影响。采用俄歇电子能谱分析原子在膜层间和膜基间的扩散行为。采用划痕测试仪分析膜基间的力学性能。结果表明:Ni元素对Au元素的阻挡效果明显,Cr/Ge的界面扩散剧烈。Cr/Ni/Au金属化结构的膜基结合力为14N,优于其他膜系结构,对于提高锗窗膜基结合强度效果最显著。

    • >光电技术与系统
    • 空间稳像系统摆镜的柔性支撑设计与分析

      2016, 46(4):456-461.

      摘要 (504) HTML (0) PDF 1.14 M (307) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了让空间稳像系统在保证镜面精度的同时增加支撑强度,根据柔性支撑的设计理念,用消应力槽法对镜体支撑架进行柔性设计,用胶体粘结的方式在镜体与支架之间建立柔性连接。首次利用等效刚度法对平面型胶层进行精细有限元建模,推导了相应的等效刚度矩阵,并对装配后的镜面组件整体进行有限元建模和模态分析。模态分析的一阶谐振频率仿真结果为704.24Hz,与实物的检测结果693.5Hz相比只差了1.5%。由此可见,消应力槽法和等效刚度胶层建模法有效地完成了摆镜组件的柔性设计分析,能为类似光学设计工程中的柔性支撑设计分析提供参考。

    • 微光夜视仪的作用距离估算与仿真

      2016, 46(4):462-465.

      摘要 (444) HTML (0) PDF 908.87 K (637) 评论 (0) 收藏

      摘要:微光夜视仪是一种重要的夜视光电器材,而作用距离是其重要的性能参数之一。本文针对微光夜视仪的视距估算,分析比较了极限分辨率曲线法、光子受限法和修正的光子受限法等三种方法的视距估算原理,并利用VB语言编程开发了视距估算软件。实验结果验证了微光夜视仪作用距离估算模型的有效性。

    • 高精度视轴指向可变角度高光谱成像系统研究

      2016, 46(4):466-469.

      摘要 (384) HTML (0) PDF 1.22 M (454) 评论 (0) 收藏

      摘要:研制了一套高精度视轴指向的可变角度高光谱成像系统,基于对指向镜的复合控制实现了高精度视轴指向和探测角度可变功能,实验室试验获取了高精度视轴指向的多角度高光谱图像,证明了系统方案的可行性。光机结构简单、体积小、重量轻,适合轻小型无人机应用,对多角度高光谱成像技术在林业上的应用具有一定的推广价值。

    • 激光散射流式细胞仪前向光探测方法研究

      2016, 46(4):470-475.

      摘要 (263) HTML (0) PDF 1.18 M (581) 评论 (0) 收藏

      摘要:流式细胞仪利用微球光散射特性对测试细胞进行分析,细胞病变将改变细胞的光学特性,而粒径和折射率是改变细胞散射光光强分布的两大因素,针对激光散射流式细胞仪前向散射光采用单个光敏元件进行一维探测,只针对细胞粒径进行分析的缺点,提出一种前向散射光线阵式探测的方法。首先,根据微粒的Mie氏散射特性建立了模型。然后根据散射模型仿真结果,对不同散射光曲线的特征权值进行了分析。最后基于K-modes聚类算法,对试验数据进行聚类分析。实验结果证明,该方法不仅能替代传统方法对不同粒径大小的颗粒进行分群,同时可以对相同粒径,不同折射率的微球进行分群,误差小于4.51%。

    • 扫描型红外焦平面探测器图像实时传输系统

      2016, 46(4):476-480.

      摘要 (468) HTML (0) PDF 1.02 M (597) 评论 (0) 收藏

      摘要:探讨了一种扫描型红外焦平面探测器(IRFPA)图像实时传输系统的原理、结构及其实现。根据系统指标要求,提出了一种基于FPGA的红外图像实时传输系统,并利用光纤传输技术与USB协议来实现。该方案不仅实现了扫描型IRFPA图像的实时传输,而且实现了双模式显示,为之后图像融合、目标跟踪奠定了基础。

    • >光纤及光通讯技术
    • 金属化光纤光栅高温失效及其光谱特性

      2016, 46(4):481-485.

      摘要 (393) HTML (0) PDF 1.22 M (452) 评论 (0) 收藏

      摘要:光纤光栅(FBG)作为温度传感器在智能结构领域得到广泛关注,然而将其埋入金属基体的方法大多是焊接方法。由于焊接过程经历高温,对FBG传感特性将产生一定不良影响。为提高FBG在高温工况下的应用,采用化学镀结合电镀的方法,对FBG进行了镀铜、镀镍金属化试验。采用高温加热炉对金属化FBG进行了短时间高温失效试验,分析了300~900 ℃区间内金属化FBG的温度灵敏度、光谱特性以及功率衰减规律。结果表明:在300~800 ℃温度区间,镀铜、镀镍的FBG以及裸光栅的平均温度灵敏度分别为15.35 pm/℃、16.34 pm/℃、16.1 pm/℃;金属化FBG的失效温度约为900 ℃,与裸光栅相比提高了约100 ℃;获得了金属化FBG失效过程的光谱及反射峰功率衰减情况。

    • >光学技术
    • 降水粒子谱仪的光学系统设计及实现

      2016, 46(4):486-491.

      摘要 (315) HTML (0) PDF 1.20 M (374) 评论 (0) 收藏

      摘要:重点讨论了降水粒子谱仪的光学系统的设计方法和实验结果。整个光学系统分为光束整形模块和粒子成像模块,分别介绍了两模块的设计原理和设计结果,以及实验测试结果。激光二极管发出的光束整形为40 mm×3.9 mm、长宽比接近10∶1的长条形光斑,作为粒子照明光束;测量了不同尺度圆形不透明图案的成像,以及轴上及轴外的成像,实现了1/5放大倍数的粒子成像。测量结果与设计结果非常吻合,达到了设计目标,满足了系统测量的功能要求。研究成果为粒子谱仪的技术改进和产品化提供了技术支持。

    • 离轴双程像传递系统光学设计研究

      2016, 46(4):492-496.

      摘要 (290) HTML (0) PDF 985.18 K (498) 评论 (0) 收藏

      摘要:根据矩阵传输理论,建立数学模型,分析了光束在双程像传递系统中的传输。在ZEMAX软件中建立模型,并对光线进行了追迹,通过对光线离轴以及透镜的倾斜进行研究,发现其对光束质量影响很大。表明透镜F数的设计是否合适在这种类型的光学系统中很关键,并且为了减小系统像差,并确保没有破坏性的鬼点,必须优化得到合适的离轴量以及透镜的倾斜角度。

    • >图像与信号处理
    • 基于等距映射和空间信息的光谱解混算法

      2016, 46(4):497-501.

      摘要 (241) HTML (0) PDF 969.59 K (300) 评论 (0) 收藏

      摘要:由于多重反射和散射,高光谱图像中的混合像元实际上是非线性光谱混合。传统的光谱解混算法是以线性光谱混合模型为基础,因此解混精度不高。本文在光谱非线性混合模型的基础上,提出一种将等距映射与空间信息结合的非线性光谱解混算法。该算法通过等距映射算法将原始高光谱数据非线性降维到低维空间,并结合空间信息实现端元提取。得到的端元采用全约束的最小二乘法计算相应丰度。真实高光谱遥感数据实验结果表明,采用该算法得到的结果优于N-FINDR算法和基于测地线距离的最大单形体体积(GSVM)算法。

    • 基于NSST和CS的红外与可见光图像融合

      2016, 46(4):502-506.

      摘要 (258) HTML (0) PDF 1.19 M (349) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对红外与可见光图像需要实时融合的特点,提出一种降低算法复杂度的基于非降采样剪切波变换(Non-subsampled Shearlet Transform)和压缩感知域的红外与可见光图像融合算法。利用NSST算法对红外图像和可见光图像分别进行多尺度、多方向稀疏分解,分别得到低频系数和各带通方向子带系数。对低频子带系数采用基于目标特征的加权平均融合规则;压缩感知理论的测量矩阵采用哈达马阶快速沃尔什矩阵,对细节信息保留较多的各带通子带系数进行观测测量,得到更稀疏的各带通子带系数测量值,对此测量值采用基于区域方差选大的融合规则得到融合测量值,运用基于增广的拉格朗日乘子和交叠方向恢复算法对融合测量值进行重构得到近似精确的各带通子带融合系数,最后对低频子带融合系数和各带通方向子带融合系数执行NSST逆变换得到最终的融合图像。实验结果表明,该融合方法不仅可以保证融合清晰度,同时还可以缩短算法的运行时间。

    • 一种基于双边滤波的红外图像细节增强方法

      2016, 46(4):507-511.

      摘要 (396) HTML (0) PDF 1.65 M (518) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了解决高动态红外图像在常规显示设备上显示时对比度低、细节模糊等问题,提出了一种基于双边滤波的红外图像非线性细节增强及动态范围压缩方法。首先利用基于扫描行的均值及标准差的统计方法对图像中的条纹噪声进行检测及插值补偿。然后对高动态红外图像进行双边滤波,得到基频分量及细节分量。针对基频分量动态范围大的特点,压缩其动态范围,对细节分量则进行非线性增强。最后将压缩后的基频分量和非线性增强后的细节分量合成,并将灰度范围调整到8位,得到适合显示的低动态范围图像。实验结果表明,提出的方法能在压缩图像动态范围的同时有效实现图像细节信息的增强。

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