2016年第6期文章目次

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  • 1  扩散光层析成像系统研究现状及发展
    陈兴稣 王雪峰 苏金善 王元庆
    2016, 46(6):653-658.
    [摘要](494) [HTML](0) [PDF 1.11 M](642)
    摘要:
    对国内外有关扩散光成像系统进行总结分析,将成像系统分为三大部分,对每部分进行分类并分析了各自的优缺点。分析介绍了国内外具有代表性的扩散光层析成像系统,总结了成像系统存在的问题。
    2  InAs/GaSb II类超晶格红外探测技术研究进展
    刘武 陈建新
    2016, 46(6):659-664.
    [摘要](701) [HTML](0) [PDF 1.11 M](666)
    摘要:
    InAs/GaSb II类超晶格是一项新型的红外焦平面技术,其响应波长可以覆盖3~30 μm 的光谱范围,具有均匀性好、暗电流低和量子效率较高等优点,是最有希望的碲镉汞的替代技术。1987年,人们发现了其在红外探测领域的应用价值后,II类超晶格材料和器件的研究获得了极大的关注,特别是近年来II类超晶格探测器的发展在国际上极为迅速,美欧等一些技术先进的国家已经获得了大规模、高性能的超晶格焦平面探测器并实现了清晰的实验室红外热成像。本文简要介绍该项新型红外探测技术的基本原理、技术特点、技术关键及其在国内外的发展趋势。
    3  面光源在皮肤组织中传输的蒙特卡罗模拟计算
    许莉莉
    2016, 46(6):665-668.
    [摘要](516) [HTML](0) [PDF 1.10 M](408)
    摘要:
    光在生物组织中的传输可用蒙特卡罗模拟来计算,但多数局限于对线光源垂直入射的模拟。在实际的使用中,入射光源的形状、大小、光强分布和会聚情况对生物组织内的光传输均有影响。本文以最简单的强度均匀分布的圆形面光源(平圆光源)和实际使用中最具代表性的强度成高斯分布的面光源(高斯光源)为例,讨论光束的大小,强度分布和聚焦情况对生物组织内光能量分布的影响。
    4  瞄准轴和发射轴平行度误差对探测率的影响
    陈玉丹 周冰 钱仙妹 殷建玲 王元铂 谢大兵
    2016, 46(6):669-674.
    [摘要](411) [HTML](0) [PDF 1.27 M](345)
    摘要:
    分析了在大气湍流影响下,目标激光光斑的功率密度及质心的分布情况,说明了目标激光光斑的功率密度分布的随机性。分别从目标大小不小于或者小于激光光斑两种情况建立了激光测距装备接收功率模型。在此基础上,重点讨论了发射轴和瞄准轴的平行度误差对探测率的影响,给出了探测率随平行度误差变化的曲线,得出了探测率只与平行度误差的大小有关,与偏差的方向无关的结论。
    5  激光冲击范围对小孔构件疲劳性能的影响
    姜银方 李振 冯文龙 彭涛涛
    2016, 46(6):675-679.
    [摘要](507) [HTML](0) [PDF 1.07 M](379)
    摘要:
    激光冲击强化能够有效地提高孔结构零件的疲劳寿命。试验中采用较大的冲击区域范围对试样进行激光冲击强化后,发现试样的疲劳寿命降低甚至出现负增益。为此采用有限元分析和试验的方法,研究单面激光冲击范围对铝合金小孔件残余应力场以及疲劳寿命的影响。研究结果表明:激光冲击范围的增大,导致试样沿孔壁方向的应力分布变差,并且残余压应力影响层的深度降低;同时对疲劳拉伸后试样的断口观察发现,随着冲击范围的增大,疲劳裂纹源的位置也随之发生内移。因此对于小孔构件的激光冲击强化,应严格控制激光冲击范围以提高小孔构件的抗疲劳性能。
    6  561 nm全固态单纵模激光器
    倪明心 杨敏 曲大鹏 任广胜 浦双双 刘宇 孟祥峻 黄秋实 杜闯 谭勇
    2016, 46(6):680-683.
    [摘要](721) [HTML](0) [PDF 1.28 M](410)
    摘要:
    报道了一台激光二极管端面泵浦的全固态、单纵模561 nm黄光激光器。采用镀制窄带反射膜的方法来抑制增益较大波长的起振,并通过I类临界相位匹配LBO晶体腔内对1123 nm 基频光倍频及V型腔结构,选择单一波长运转,进一步通过F-P标准具选频方法,获得 561 nm 单纵模激光的稳定输出。在泵浦功率为2.4 W时,获得了80 mW的561 nm单纵模激光,光-光转换效率为3.3%,纵模线宽为24.1 MHz。该激光器在人眼黄斑病变治疗仪及流式细胞仪等生物医学领域,具有很高的实用价值,是近年全固态激光器的研究热点之一。
    7  单频光纤激光器单纵模区间测量方法的研究
    郑生旭 邓华秋
    2016, 46(6):684-687.
    [摘要](589) [HTML](0) [PDF 982.93 K](451)
    摘要:
    提出了波长计测量法测量1550 nm保偏光纤激光器单纵模区间,并与频谱扫描法、F-P腔法等测量方法进行了比较。实验结果表明三种测量方法得到的单纵模区间相同,说明波长计测量法也可以用于1550 nm保偏光纤激光器单纵模区间的测量。
    8  高增益高转化效率LD侧面泵浦模块的研究
    王超 韩金樑 王宇恒 金光勇
    2016, 46(6):688-692.
    [摘要](439) [HTML](0) [PDF 1.08 M](405)
    摘要:
    采用光电探测器和脉冲电流钳对泵浦波形和激光输出信号进行采集,通过示波器判断激光起振时间,从而判断激光增益大小。比较了激光晶体半径分别为1.5 mm、2 mm、2.5 mm三种条件下LD侧面泵浦模块的增益特性。结果表明,激光晶体半径相对较小时,激光建立时间短,因此增益高,输出激光能量大,光-光转化效率高。
    9  自适应红外隐身系统的可行性分析
    张冬晓 何永强 胡文刚 任宏岩 陈一超
    2016, 46(6):692-697.
    [摘要](585) [HTML](0) [PDF 1.14 M](383)
    摘要:
    自适应红外隐身系统通过获取背景的红外辐射分布,实时改变自身的红外辐射分布从而与背景相一致。在此过程中,背景的红外辐射分布是被目标所遮挡住的背景,这部分背景随着观察点的改变而改变,如何准确地获取背景的红外辐射分布,关系到整个系统的隐身效果。本文在背景获取过程模型的基础上,结合模型参数的实际获取精度,对背景获取结果进行了误差分析,得到各参数对背景获取结果的影响,通过分析不同初始参数下的误差得到了实现完全隐身的最小距离,对比目前探测技术的作用距离,得出自适应红外隐身技术能够有效地降低被识别的概率。
    10  航空红外相机自动调焦设计
    杨艳艳 亓洪兴 马艳华 刘敏 潘李兵
    2016, 46(6):698-703.
    [摘要](375) [HTML](0) [PDF 1.18 M](320)
    摘要:
    为克服恶劣复杂的航空环境给系统带来的失焦现象,系统中引入自动调焦模块。通过采集、分析不同程度失焦的中波红外图像序列,对空域内几种调焦评价函数的灵敏度、无偏性、稳定性、计算速度等指标进行测试和验证,最终得到适合于红外成像自动调焦系统的调焦评价函数。为了提高该调焦评价函数的信噪比,提出了一种基于图像预处理的信噪比改善算法,保证函数在正焦面两侧呈单调性。最终制定出粗细结合的快速爬山搜索策略,先以大步距进行粗略调焦缩短时间,再用低于半倍焦深的小歩距精细调焦保证精度。基于640×512中波制冷探测器,搭建了一个焦距为300 mm、F/2的卡塞格伦折反式红外光学系统。试验结果表明该自动调焦模块可以保证实时性和准确性,满足具有较大噪声的红外成像系统的需要。
    11  桅杆型红外搜索系统测角精度的误差分析
    祁蒙 刘毅,张宏飞
    2016, 46(6):704-708.
    [摘要](510) [HTML](0) [PDF 916.81 K](411)
    摘要:
    红外搜索系统安放在车载桅杆上升高使用,可以提高系统的探测距离。但由于车载桅杆的误差引入,系统的测角精度误差会增大。本文对桅杆型红外搜索系统的测角精度误差来源进行了分类和估算,提出了一种利用双天线差分GPS和姿态测量设备进行全系统测角精度评估的新方法。工程实践表明,该方法不仅可以快速完成测角精度标定,而且标定结果和理论计算结果基本一致。
    12  红外偏振探测系统的作用距离分析
    胡晓强 张晶
    2016, 46(6):709-712.
    [摘要](638) [HTML](0) [PDF 747.48 K](503)
    摘要:
    为了分析偏振探测是否有利于提升红外系统目标探测距离的问题,本文以偏振度和噪声的分析为基础,推导了红外偏振探测系统的噪声等效偏振度,进而研究了系统偏振度信噪比与强度信噪比的关系,并结合传统红外强度探测的作用距离模型建立了基于偏振度信噪比的红外偏振探测作用距离模型。根据分析过程,对偏振探测和强度探测的作用距离进行了比较分析,得出了偏振探测优于强度探测的基本条件。
    13  倍增型量子环长波红外探测器研究
    李勇 李刚 杨林朋 李亮
    2016, 46(6):713-716.
    [摘要](445) [HTML](0) [PDF 995.96 K](413)
    摘要:
    为了提高量子环红外探测器(Quantum Ring Infrared Photodetector,QRIP)的灵敏度,抑制QRIP的暗电流,提出了一种具有倍增区、量子环吸收层以及Al0.3Ga0.7As/In0.1Ga0.9As双势垒结构的倍增型QRIP结构。基于量子环的三维薛定谔方程建立了QRIP的数值模型,并对QRIP的光电特性进行了仿真。仿真结果表明,倍增型QRIP的响应度可以达到40 A/W,归一化探测率可以达到2×1010 cm·Hz1/2/W。
    14  制冷机姿态变化对组件输出均匀性的影响
    孙浩,郭亮 石纲 杨微 赵玲
    2016, 46(6):717-721.
    [摘要](513) [HTML](0) [PDF 1.02 M](321)
    摘要:
    分置式斯特林制冷机是红外探测器组件常用的制冷方式,具有冷量大,寿命长等特点。本文以耦合分置式斯特林制冷机的长波576×6碲镉汞红外探测器组件为例,进行了姿态翻转时的探测器组件均匀性变化试验,表征斯特林制冷机在不同翻转姿态情况下对探测器组件输出非均匀性的影响,并提出了优化耦合尺寸以及驱动控制器的方法。
    15  基于柱透镜的单细胞照明系统的设计与实现
    张建华 刘超 周哲海 祝连庆
    2016, 46(6):722-726.
    [摘要](563) [HTML](0) [PDF 1.27 M](529)
    摘要:
    光束照明系统是流式细胞仪的重要组成部分,是确保系统实现快速准确细胞检测的关键。提出了一种基于柱透镜的流式细胞仪的单细胞照明系统设计方案,分别从几何光学和物理光学两个角度研究了该系统工作原理,推导出了照明的光束强度分布公式,并分别利用MATLAB和ZEMAX软件进行了理论模拟和优化处理;在此基础上,测试了照明光斑的强度分布,验证了方案的可行性和有效性。
    16  非球面复眼设计及其制备工艺研究
    郝永平 李伦 于军波
    2016, 46(6):727-730.
    [摘要](354) [HTML](0) [PDF 937.66 K](367)
    摘要:
    提出了一种制备非球面仿生复眼的方法。昆虫的复眼是由一个个尺寸微小的独立小眼沿曲面小眼阵列的方式分布在头部的两侧,以实现大视角探测。设计曲面基底上阵列非均匀微透镜结构,沿径向排列的各级微透镜的焦距及尺寸均不相同。根据几何光学成像原理,计算各级微透镜的尺寸参数,对构建的模型进行光线追迹,优化各级微透镜的尺寸参数。分析不同制备技术特点,研究材料性能及不同材料间的关系,提出了可简单、快速的制备非球面仿生复眼的方法。该方法中,利用精密五轴数控机床加工非球面复眼模具,然后通过压力灌注方法将非球面复眼结构转移出来,获得所需的非球面仿生复眼。通过仿真及实验结果表明,整个曲面仿生复眼边缘成像质量明显提高,各子眼通道均能够采集清晰亮斑。
    17  四通道阵列偏振成像自适应光学系统设计
    高明 王川 刘钧 吕宏
    2016, 46(6):731-736.
    [摘要](627) [HTML](0) [PDF 1.14 M](540)
    摘要:
    在大气湍流影响下,为了实现对远距离目标偏振成像,基于孔径分割技术和自适应补偿技术,设计了四通道阵列偏振成像自适应光学系统。偏振成像部分采用四通道阵列结构,每个偏振通道获取目标不同偏振分量的强度图像,从而实现同时偏振成像。采用闭环自适应系统对波前畸变进行实时补偿。光学系统的设计焦距为364 mm,F数为2.5,工作波长为1.06 μm,半视场角为±0.3°。设计结果表明,系统成像性能接近衍射极限,可以实现同时偏振成像和波前畸变的校正。
    18  光纤布拉格光栅的折射率传感研究
    李建鹏 曾晓琳 官静雯 康佳静 孙秀晶 刘晓昱
    2016, 46(6):737-741.
    [摘要](590) [HTML](0) [PDF 1.12 M](509)
    摘要:
    采用光纤布拉格光栅制备折射率传感器,研究光纤光栅的折射率传感灵敏度与其包层直径之间的关系。理论分析可得,光栅包层直径越小,Bragg波长的偏移量随环境折射率变化的影响越大,这样就能使实验中光栅所反射的LD光功率变化(传感灵敏度)越明显。利用氢氟酸溶液腐蚀光栅包层的方法,得到不同包层直径的光纤Bragg光栅折射率传感器。实验指出,包层直径减小时,光栅可传感的折射率范围会缩小,而其折射率的传感灵敏度却会增大,如包层直径为8.9 μm时,折射率的检测范围为1.3872~1.4730,其最大灵敏度值达到了224.0320 dBm/RIU。
    19  基于Stokes参量法测量矢量光束偏振态的方法
    周哲海 祝连庆
    2016, 46(6):742-746.
    [摘要](545) [HTML](0) [PDF 1.21 M](704)
    摘要:
    矢量光束的偏振态检测是矢量光束研究的关键技术。论文研究了基于Stokes参量法测量矢量光束偏振态的方法,介绍了该方法的基本原理和实现过程。基于猫眼腔激光器和马赫-曾德干涉仪生成了4种不同偏振态分布的轴对称线偏振矢量光束,并用Stokes参量法计算了生成光束的四个Stokes参量,以及光束每个像素点上的椭圆取向角和椭圆率角,得到了生成光束的偏振纯度。实验结果证明了Stokes参量法可有效实现矢量光束的偏振态检测。
    20  基于ZEMAX的二维变焦扩束光学系统设计
    于陶然 王超 唐晓军 刘洋
    2016, 46(6):747-751.
    [摘要](475) [HTML](0) [PDF 1.21 M](876)
    摘要:
    针对板条激光器出射光束的尺寸控制问题,设计了一个在X方向扩束倍率为14~20×,Y方向扩束倍率为1.25~1.55×的二维连续变焦扩束光学系统。通过对三组元变焦系统的分析,在理论上推导出固定组、变倍组以及补偿组之间的运动轨迹。利用ZEMAX对理论值进行优化,使系统像差满足使用要求。该系统工作波长为1064 nm,可将尺寸在一定范围内的出射光束扩束整形至35~40 mm。该系统具有结构简单、变焦行程短以及变焦曲线平滑等优点。
    21  强光对红外成像反舰导弹干扰研究
    杜翠兰
    2016, 46(6):752-754.
    [摘要](338) [HTML](0) [PDF 861.16 K](396)
    摘要:
    通过对探测器破坏阈值和强光干扰原理的分析,得出了毁伤(或致盲)红外导引头能量所需条件;并通过建立仿真模型,分析了距离、相对角度、强光持续时间与毁伤(或致盲)所需能量阈值的关系,为以后产品的研制和战术使用提供了理论指导。
    22  激光主动成像图像边缘检测算法研究
    张合新 王强 张腾飞 孟飞 刘赟
    2016, 46(6):755-760.
    [摘要](380) [HTML](0) [PDF 1.27 M](457)
    摘要:
    针对传统Canny边缘检测算法存在的不足,结合激光主动成像末制导的实际特点,提出了一种改进的Canny边缘检测算法。该算法在Canny边缘检测算法的基础上,采用同态滤波和提升小波变换级联的方法代替传统的高斯滤波器;采用3×3邻域的权值梯度计算方法代替原有的2×2邻域差分运算;利用类间方差最大值和梯度幅值直方图来进行高低阈值的自适应取值,使算法可根据图像自身特点选择最合适的阈值。实验证明:该算法提升了传统Canny算子的抗干扰能力和鲁棒性,能够较好地保存边缘信息,准确检测出激光主动成像图像边缘,具有较强的自适应性。
    23  基于Box粒子滤波的参数自适应机动目标跟踪
    刘杨 葛洪伟 杨金龙 王冬
    2016, 46(6):761-765.
    [摘要](436) [HTML](0) [PDF 940.22 K](342)
    摘要:
    针对机动目标跟踪加速度的不确定性,引入一种新的参数自适应算法,采用粒子滤波及高斯核密度估计技术,估计目标机动参数,实现对任意机动目标的跟踪。在此基础上,考虑到粒子滤波计算代价较高的问题,进一步引入区间分析技术,采用Box粒子代替传统的粒子,以提高算法的计算效率。实验结果表明,提出的算法能够有效地跟踪任意机动目标,且运算时间明显低于传统的参数自适应算法。
    24  基于SVM后验概率的红外弱小目标检测
    苑智玮 黄树彩 熊志刚 胡立忠
    2016, 46(6):766-771.
    [摘要](253) [HTML](0) [PDF 896.09 K](501)
    摘要:
    针对复杂云层背景中背景边缘干扰严重的问题,提出基于支持向量机(SVM)后验概率的红外弱小目标检测算法。该算法将红外弱小目标检测视作目标与背景的二分类问题,根据红外图像特性,以各像素点8个方向的梯度作为目标和背景的分类依据,选取能够表现目标和背景特征的梯度作为SVM训练样本的主要参考量,设定训练集,并通过训练获得SVM分类模型。基于SVM后验概率的检测算法将待测样本各像素点的8方向梯度作用于分类模型,获得的SVM后验概率作为检测输出。实验结果证明了该算法的有效性。
    25  一种改进的激光点云数据精简算法
    樊彦国 杨洪旭 任启飞
    2016, 46(6):772-776.
    [摘要](389) [HTML](0) [PDF 1.22 M](785)
    摘要:
    随着三维激光扫描仪获取的点云数据量越来越大,激光点云数据精简已成为测绘领域中的一个新的研究热点。在对点云数据分层技术研究的基础上,将二维平面曲线精简算法—Douglas-Peucker算法拓展到三维空间并进行改进,使得算法在处理前不需要已知点云间的邻接关系,可以对三维散乱点云数据进行直接处理。借助于Matlab平台编程实现点云数据精简,并利用程序构建精简后的点云数据的网格模型。通过与原始点云的网格模型进行对比分析,实验表明此改进算法的精简效果比较理想。

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