• 2016年第9期文章目次
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    • >综述与评论
    • II类超晶格红外探测器在遥感中的应用前景

      2016, 46(9):1035-1139.

      摘要 (483) HTML (0) PDF 924.75 K (623) 评论 (0) 收藏

      摘要:红外探测器是空间红外遥感器的核心部件,随着空间红外遥感器的发展,对红外探测器也提出了更高要求,需要向双色或多色、均匀大面阵、低热耗、低暗电流、高量子效率、以及高可靠性等方向发展。本文从空间红外遥感器对红外探测器的需求分析、II类超晶格红外探测器的原理及优点、II类超晶格红外探测器国内外研制现状、II类超晶格红外探测器在空间红外遥感器中的应用展望等四个方面,重点介绍了II类超晶格红外探测器针对空间红外遥感应用中的优势,分析了II类超晶格红外探测器在空间红外遥感应用中需要攻克的难点,最后,介绍了II类超晶格红外探测器在空间红外遥感器中的应用前景。

    • >激光应用技术
    • 双基地激光通信大气信道参数研究

      2016, 46(9):1040-1144.

      摘要 (477) HTML (0) PDF 1.38 M (463) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于传统的非视距单散射模型,结合大气的不均匀特性,提出了大气信道光学参数模型,仿真了不均匀条件下大气散射、消光廓线,分析了不同海拔高度的加权相函数。在该模型下,对不同距离的双基地激光通信脉冲响应和接收能量进行分析,并与均匀大气中的情况进行对比。研究表明:在不均匀大气中,散射、消光系数随着海拔的增大而减小;近地面总相函数与Mie散射相函数重合,海拔高度增大,总相函数逼近Rayleigh相函数;双基地激光通信存在的最佳发射接收仰角,此仰角下链路损耗最小。

    • 激光对CCD相机Binning模式下饱和干扰效果仿真研究

      2016, 46(9):1045-1048.

      摘要 (333) HTML (0) PDF 1.12 M (619) 评论 (0) 收藏

      摘要:在分析CCD相机成像原理基础上,讨论了CCD相机Binning模式下成像特点和规律,建立了激光对CCD相机Binning模式下饱和干扰的理论模型,并与一般模式下CCD相机的激光干扰效果作了对比。开展了加窄带滤光片的CCD相机成像实验,在此基础上以一般模式下的实拍图像为基础,采用Matlab仿真验证了Binning模式下的图像增强效果,并加载人工激光光斑,获得了激光对CCD相机Binning模式饱和干扰的仿真结果,对激光对多光谱相机干扰机理和干扰评估研究具有一定参考作用。

    • 线状烧蚀光源作用时瑞利表面波的指向性研究

      2016, 46(9):1049-1153.

      摘要 (396) HTML (0) PDF 1.10 M (363) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对线状激光光斑烧蚀工件表面的情况,利用理论分析和实验验证的方法研究了激光超声瑞利表面波的指向性。基于激光超声的烧蚀机理,将激光的烧蚀作用等效于法向应力,研究了线状垂直力源作用下远场质点的位移,提出了瑞利表面波的指向性公式。搭建了一套激光超声瑞利表面波激发与接收的系统,对获得的信号进行了幅频特性分析,以便验证信号中心频率与换能器中心频率的对应性。利用信号的峰峰值获得瑞利表面波指向性数据的实验值,并对指向性公式进行了验证。结果表明,该指向性公式对于瑞利表面波检测具有一定的参考价值。

    • 低能激光武器对人眼光热作用的数值模拟

      2016, 46(9):1054-1159.

      摘要 (574) HTML (0) PDF 1.23 M (352) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对低能激光武器使用过程中对人眼作用的不确定性,建立了符合我国人眼参数的简化模型和视网膜光热作用的层状模型,充分考虑外在环境及人眼受到激光照射时本能躲闪等因素,运用matlab中的有限元法求解了不同激光照射条件下眼底的温度变化,利用生物组织的热损伤模型,确定了激光照射人眼时的功率密度限值,通过对青紫蓝灰兔眼的激光照射实验表明,实验结果与数值模拟结果基本一致。

    • 基于激光回馈干涉系统的PZT迟滞特性测量

      2016, 46(9):1060-1163.

      摘要 (383) HTML (0) PDF 989.72 K (640) 评论 (0) 收藏

      摘要:压电陶瓷迟滞特性对精密控制系统的精度具有重要影响,目前PZT迟滞特性的测量方法精度较低或者测量系统复杂,难以实现高精度测量。总结分析了目前测量压电陶瓷特性的方法,并使用基于激光回馈干涉原理的微片激光回馈干涉测量系统,利用物体表面的散射光对压电陶瓷的迟滞特性进行测量和分析。该方法不需靶镜,对被测对象要求较低,测量便捷,测量精度达到纳米量级,对精密控制系统中压电陶瓷的校准测量具有重要意义。

    • >激光器技术
    • 环形腔激光器中的双脉冲现象

      2016, 46(9):1064-1167.

      摘要 (387) HTML (0) PDF 1.03 M (489) 评论 (0) 收藏

      摘要:在基于非线性偏振旋转效应的环形腔激光器中,通过添加一段长为5 m的高非线性光纤,得到了双脉冲的输出,为了检验双脉冲的组成,在激光器的输出放置一个可调滤波器,在中心波长1546 nm 和1558 nm 处分别得到了双脉冲的输出,证明双脉冲是由波长不同的两个单脉冲叠加而成的。

    • 基于Mach-Zehnder滤波的可调谐光纤激光器

      2016, 46(9):1068-1172.

      摘要 (382) HTML (0) PDF 1.35 M (337) 评论 (0) 收藏

      摘要:() ()基金项目: 。摘要:为了实现高稳定性的可调谐激光输出,提出并设计了一种基于Mach-Zehnder(M-Z)滤波结构,结合Fabry-Perot(F-P)滤波器的可调谐掺铒光纤激光器,并对激光器的原理及实现方案进行理论分析和实验验证。所设计激光器系统的泵浦源工作波长为976 nm;长度5 m的掺铒光纤作为增益介质;采用全光纤M-Z结构进行滤波,并结合F-P滤波器实现单波长激光可调谐输出。实验中,通过调节F-P滤波器,在泵浦功率为60 mW时,实现了1547~1568 nm范围内单波长激光的稳定可调谐输出,波长调谐间隔小于1.7 nm,每个输出波长的边模抑制比均大于55 dB,线宽均小于0.1 nm。

    • 高功率1018 nm 连续掺镱光纤激光器

      2016, 46(9):1073-1175.

      摘要 (420) HTML (0) PDF 924.55 K (878) 评论 (0) 收藏

      摘要:成功搭建了高功率1018 nm连续掺镱光纤激光器,通过合理地择增益光纤长度,有效地抑制了ASE。实验获得了300 W最高输出功率,斜率效率为81%。

    • 基于锁模脉冲泵浦的全光纤化超连续谱光源

      2016, 46(9):1076-1179.

      摘要 (535) HTML (0) PDF 1.12 M (405) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用基于半导体可饱和吸收镜(SESAM)的被动锁模方案,通过三级主振荡功率放大(MOPA)结构,构建了平均输出功率39.2 W的全光纤皮秒脉冲光纤激光器。输出激光脉冲宽度10.7 ps,重复频率68 MHz。利用该皮秒光纤激光器泵浦一段4.5 m长的国产光子晶体光纤(PCF),实现了平均功率20.1 W的全光纤化结构超连续谱(SC)光纤激光输出。光谱宽度超出所用光谱仪600~1700 nm 的观测范围,在观测范围内具有10 dB 的光谱平坦度。

    • >红外技术及应用
    • 红外热成像技术在电磁轨道炮中的应用

      2016, 46(9):1080-1184.

      摘要 (537) HTML (0) PDF 1.13 M (1626) 评论 (0) 收藏

      摘要:电磁轨道炮发射过程中,受到高速滑动冲击、高温、强电磁场等极端环境影响,电枢轨道接触区域会发生烧蚀、刨削、转捩等损伤,影响发射性能和身管寿命。枢轨接触面温度分布能够反应枢轨接触状态,对提高发射系统性能和身管寿命具有重要参考价值,本文采用红外热成像法对电磁轨道炮发射过程中枢轨接触面温度及轨道散热过程进行了测试,获取了试验数据;采用有限元计算的方法得到了不同时刻枢轨接触面温度分布曲线;对比分析了仿真与测试结果,结果表明,仿真与测试数据具有较好的一致性,红外热成像技术可用于轨道炮枢轨接触面温度检测,测试数据能够用于电磁轨道炮枢轨滑动电接触特性研究。

    • 脉冲红外对碳纤维板冲击损伤特征检测

      2016, 46(9):1085-1190.

      摘要 (406) HTML (0) PDF 1.62 M (515) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用双面法脉冲红外热成像无损检测技术提取了碳纤维层压板冲击损伤特征信息。依据红外热图序列,分析有无冲击损伤区温差的时间历程曲线,提出根据温差时间历程曲线上升沿梯度最大值作为选取最优热图的性能指标。为了验证,对碳纤维层压板进行超声C扫检测,并用Image J对处于温差时间历程曲线上升沿的热图和超声C扫图进行图像处理,获取碳纤维层压板的冲击损伤特征信息,然后以超声C扫结果为标准计算误差,结合温差时间历程曲线上升沿梯度值进行分析。结果表明:梯度最大值对应的热图冲击损伤面积误差最小,并且离梯度最大值越远,误差越大,说明根据温差曲线上升沿梯度最大值从热图序列中选取最优热图的方法是可行的。

    • 周期性结构对远红外辐射特性抑制分析

      2016, 46(9):1091-1195.

      摘要 (352) HTML (0) PDF 1.25 M (349) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于有限元法设计了一种金膜圆环周期结构频率选择表面,仿真结果表明该周期结构在远红外大气窗口(8~14 μm)对红外辐射抑制效果明显,在25~37.5 THz (8~12 μm) 平均透过率低于20%,尤其是在27~36 THz之间其透过率低于10%。通过优化计算,研究了圆环内外半径、宽度和厚度等不同结构参数对该结构传输特性的影响规律。

    • 超声红外热像法的激励参数影响规律研究

      2016, 46(9):1096-1101.

      摘要 (409) HTML (0) PDF 1.37 M (379) 评论 (0) 收藏

      摘要:超声红外热像作为一项新型无损检测方法早已引起国内外研究人士的重视,研究超声波激励参数的影响对该方法的工程应用和理论研究具有重要意义。本文基于ANSYS有限元软件采用热固耦合的方法对超声波激励裂纹生热的过程模拟分析,研究了不同激励参数下(激励时间、激励幅值、激励位置)结构件裂纹缺陷的生热规律。并进行了超声波红外热像疲劳裂纹检测实验,实验结果验证了有限元分析的可行性。

    • 中波红外相机光机结构背景辐射影响研究

      2016, 46(9):1102-1105.

      摘要 (361) HTML (0) PDF 1.09 M (303) 评论 (0) 收藏

      摘要:阐述了中波红外相机产生光机结构背景辐射的理论依据,分析了冷屏不匹配以及冷屏匹配情况下背景辐射的影响因素,进而提出了冷屏匹配下光机结构背景辐射物理模型,通过中波红外成像系统在高低温环境实验研究验证了该物理模型的合理性。研究工作为中波红外相机选取合适的环境工作温度提供了科学依据,为提高红外系统的探测信噪比、减少仪器背景噪声提供了一定的参考价值。

    • >红外材料与器件
    • 分子束外延InAs/GaSbⅡ类超晶格的缺陷研究

      2016, 46(9):1106-1109.

      摘要 (409) HTML (0) PDF 1.50 M (463) 评论 (0) 收藏

      摘要:InAs/GaSb Ⅱ类超晶格被认为制备第三代高性能红外探测器的优选材料。本文对GaSb衬底上分子束外延生长的Ⅱ类超晶格材料缺陷进行了研究,首先对材料表面缺陷分类,然后分析了各类缺陷的起源,并研究了生长温度、GaSb生长速率、As/In束流比等对超晶格表面缺陷的影响,对制备高性能大面阵探测器的Ⅱ类超晶格材料生长具有参考价值。

    • >光电技术与系统
    • 高精度透射式光电定心仪的研究

      2016, 46(9):1110-1112.

      摘要 (396) HTML (0) PDF 899.52 K (504) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对目前定心仪产品精度不高、结构复杂且形式单一的现状,在对传统透镜表面反射像定心法、球心自准像定心法和光学电视定心法的不足进行分析的基础上,提出了一种高精度透射式光电定心仪研究方法。系统采用激光为光源,设计了扩束准直系统,使入射到待测透镜上的为发散角极小的平行光;利用位置敏感探测器PSD测量经过待测透镜会聚的光斑重心坐标,来判断是否实现精确定心。该定心仪结构简单、测量方便,可在测量范围+∞≥R≥-∞内,达到1 μm的定心精度,在透镜加工领域具有很广阔的发展前景。

    • 温度和气压对车载光学系统成像质量的影响研究

      2016, 46(9):1113-1118.

      摘要 (360) HTML (0) PDF 1.34 M (339) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究温度和气压对车载光学系统成像质量的影响,在分析温度和气压变化对光学系统结构参数影响的基础上,以某型履带式装甲侦察车CCD摄像机为研究对象,建立其光学系统模型,通过设置不同的温度和气压对系统模型进行了仿真分析。利用光学调制传递函数来表征系统的成像质量,得到了不同温度和气压下系统成像质量的变化规律。仿真结果表明:温度和气压的变化幅度越大,光学系统的成像质量越差,并且气压变化对光学系统成像质量的影响程度大于温度变化。此研究对新型车载光学系统的环境适应性设计提供了重要的参考。

    • 光电跟踪系统固有特性灵敏度分析

      2016, 46(9):1119-1123.

      摘要 (411) HTML (0) PDF 911.12 K (265) 评论 (0) 收藏

      摘要:系统的固有不确定性导致其精确模型的建立难以实现。针对光电跟踪系统的结构不确定性建立其物理模型,得到该系统的传递函数,在此基础上应用一阶灵敏度函数法推导出系统灵敏度函数矩阵,并通过轨迹灵敏度法和摄动法获取系统灵敏度曲线和数值。灵敏度的轨迹表明电机电阻对速度输出影响最大;电动机-传动链-负载的等效转动惯量Jm对速度输出影响也相对较大;电机电感L对速度的输出的影响最小。电动机-传动链-负载的等效转动惯量Jm对加速度的影响最大,其次是电机电阻,电机电感对加速度几乎没有影响。利用摄动法对速度灵敏度进行了验证,结论与轨迹灵敏度法相同。

    • 高速相机采样时序准确性检测方法

      2016, 46(9):1124-1127.

      摘要 (405) HTML (0) PDF 886.02 K (602) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种检测高速相机采样时序准确性的方法,该方法利用脉冲信号控制检测目标的发光状态,高速相机摄录检测目标,分析图像及采样时序,得到高速相机采样频率和时序是否准确可靠。结合该方法设计了一套检测器,利用该检测器分析了Mega Speed公司生产的MS50K高速相机的采样时序。实验结果表明,该款高速相机的频率和时序准确,同时也说明了利用该方法能够完成高速相机采样频率及时序准确性的检测。该检测器响应时间经修正能达到1μs以内,满足其作为时序检测设备的设计要求。

    • >光纤及光通讯技术
    • 光纤光栅应变传感器预紧封装及传感特性研究

      2016, 46(9):1128-1132.

      摘要 (159) HTML (0) PDF 1.07 M (415) 评论 (0) 收藏

      摘要:介绍了一种具有预紧力的基片式光纤光栅应变传感器封装方法,并根据Ansys建模及实验对其传感性能进行研究。使用宽10 mm,长22 mm,厚1 mm的铝合金7075-T6材质基片对光纤光栅进行预紧封装,所得带预紧封装传感器灵敏系数为1.05 pm/με,线性度达到0.99以上。表明预紧封装基片式光纤光栅应变传感器具有良好的线性度和应变测试灵敏度,对光纤光栅传感器封装工艺有指导作用。

    • >光电对抗
    • 基于压缩感知的激光干扰效果评价方法

      2016, 46(9):1133-1138.

      摘要 (128) HTML (0) PDF 1.06 M (292) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用激光技术干扰电视制导系统可以使其光电探测设备降低或失去目标探测、识别与跟踪的能力,客观、准确地评估激光对CCD成像系统的干扰程度有利于指导光电对抗设备的研制和探测设备的激光防护。从激光干扰后图像目标特征的失效程度出发,结合压缩感知理论中可利用测量矩阵直接获取稀疏信号的特征信息的特性,提出了一种基于压缩感知的激光干扰效果评估方法。采用非下采样Contourlet变换对图像进行稀疏变换,根据干扰前后图像压缩感知特征的变化情况来评估激光的干扰效果。实验结果表明,与传统的评估方法MSE、SSIM相比,提出的基于压缩感知的评估方法对不同激光功率和不同探测角度下的图像都给出了合理的评估结果,能够克服不同探测角度对评估结果的影响,且对不同干扰功率的敏感度更高。

    • 带外激光干扰的仿真研究

      2016, 46(9):1139-1144.

      摘要 (178) HTML (0) PDF 1.17 M (295) 评论 (0) 收藏

      摘要:红外激光干扰就是向红外成像系统发射激光束,对系统中的光电探测器进行直接的干扰和影响。实际上,将高功率的带外强激光束照射红外光学系统时,系统中某些敏感元件会产生明显温升,随之向外发出红外干扰辐射。选用1.06 μm和2.5 μm两个波长的带外光,照射施密特-卡塞格林式中波红外成像系统,利用光路追迹和有限元法对以上物理过程进行了完整的数值仿真计算和分析研究。研究结果显示:系统中反射镜温升明显,温升程度与入射光波长和入射光功率密度有关系;温升到一定数值时向外发出的带内红外辐射,将随同工作波长通过系统到达像面,均匀的散布在整个像面,成为一种强烈背景噪声,对像质造成了很大的干扰,从而降低了系统的探测能力。

    • 一种基于激光包络调制的光电干扰方法研究

      2016, 46(9):1145-1147.

      摘要 (147) HTML (0) PDF 902.17 K (337) 评论 (0) 收藏

      摘要:分析了现有高重频脉冲激光在光电干扰应用中的局限性,提出了一种在现有的高重频脉冲激光干扰方法的基础上,利用激光包络调制进行干扰的方法,并进行了中红外激光包络调制干扰红外热像仪的试验,试验结果表明,该方法可以有效提升激光干扰效能。

    • ErFeO3材料制备及激光隐身性能研究

      2016, 46(9):1148-1151.

      摘要 (149) HTML (0) PDF 1.05 M (233) 评论 (0) 收藏

      摘要:对ErFeO3材料的制备以及其对可见光和激光的隐身性能进行了研究。通过采用高温固相法,制得了在不同煅烧温度下的材料样品。通过对XRD图、漫反射光谱的分析,发现对激光吸收起主要作用的成分是ErFeO3。煅烧温度为1300 ℃,厚度约为0.2 mm的材料样品在1.55 μm处的吸收率达到了37.5%。反射光束的空间分布近似于朗伯余弦分布,且当入射功率小于80 μW时,材料样品对激光吸收良好,而当大于80 μW时,吸收达到饱和。宏观上,材料样品呈现土红色,所研究的ErFeO3材料兼具可见光和激光隐身的效果。

    • >太赫兹技术
    • 太赫兹双频缝隙贴片天线的设计

      2016, 46(9):1152-1155.

      摘要 (152) HTML (0) PDF 1.18 M (302) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种工作在太赫兹频段的双频缝隙贴片天线。在天线辐射贴片上加载“C”、“E”型辐射缝隙,改变天线表面电流的路径来实现双频特性。通过HFSS 15.0仿真软件对天线模型进行仿真,天线可以同时在300 GHz(291~306 GHz)和640 GHz(632~656 GHz)的频段下工作,最大增益达到了7.38 dB和10.50 dB。该双频天线结构简单,各项性能指标稳定,对于工作在太赫兹频段上的通信系统和无线传输系统具有一定的应用价值。

    • >紫外技术
    • 光敏聚酰亚胺在硫化镉紫外器件中的应用

      2016, 46(9):1156-1159.

      摘要 (143) HTML (0) PDF 1.25 M (326) 评论 (0) 收藏

      摘要:介绍了光敏聚酰亚胺的特性及应用情况,将其引入到硫化镉紫外器件制作中,通过实验研究开发并掌握一种正性光敏聚酰亚胺的光刻工艺,亚胺化后将其作为硫化镉器件的表面钝化层,经过实验验证其粘附牢固度和光电性能满足使用要求。同时该光敏聚酰亚胺的应用能够简化近40%的制作工艺,提高了硫化镉紫外器件的生产效率和成品率。

    • >图像与信号处理
    • 激光光斑的图像处理及边缘检测的改进

      2016, 46(9):1160-1164.

      摘要 (190) HTML (0) PDF 1.18 M (1279) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了更精准地检测激光光斑中心位置与半径,用Matlab对采集到的激光光斑图像进行仿真对比实验,根据每一步图像处理结果分析,选出最理想的方案进行图像后续处理。最后根据光斑边缘检测的效果,用LabVIEW做出曲线拟合与图像边界的认定,解决了圆拟合算法对二值化后的光斑图像边缘认定不准,半径计算不够精确等关键问题。实验结果表明改进后的中心定位法,切实可行,对激光发射机光斑半径及其他参数的检测提供了一种更为精确的手段。

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