• 2017年第1期文章目次
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    • >综述与评论
    • 地基大口径望远镜主镜主动支撑系统综述

      2017, 47(1):5-12.

      摘要 (332) HTML (0) PDF 1.56 M (912) 评论 (0) 收藏

      摘要:主动支撑技术作为地基大口径望远镜建造的核心技术,直接影响望远镜的观测能力,一直以来备受关注。文章系统性地总结了地基大口径望远镜主镜的定位系统和支撑系统。定位系统包括三点硬点定位、六杆硬点定位;支撑系统包括采用不同促动器结构的轴向支撑系统及采用“竖直推-拉”、“斜向推-拉”和“推-拉-剪”形式的径向支撑系统。文章还结合了国外采用主动支撑结构的大口径望远镜,对其主动支撑技术进行了详细介绍和总结分析,希望为大口径望远镜主镜主动支撑设计提供一定的经验参考。

    • 显微热成像技术研究现状与展望

      2017, 47(1):13-18.

      摘要 (211) HTML (0) PDF 1.17 M (723) 评论 (0) 收藏

      摘要:显微热成像系统不仅能观测物体的形状细节,还能观测温度变化的细节,因此对需要进行细微热分析的领域具有重要作用。本文对显微热成像技术研究的背景和意义进行了概括,简单介绍了显微热成像系统的组成及工作过程,总结了显微热成像技术国内外发展研究及应用的现状,最后对其存在的问题及发展动态进行了分析。

    • >激光应用技术
    • 采用自抗扰控制的空间激光通信精跟踪系统

      2017, 47(1):19-23.

      摘要 (152) HTML (0) PDF 1.36 M (418) 评论 (0) 收藏

      摘要:空间激光通信的视轴稳定是激光通信链路建立的前提。针对通信终端载体的非线性扰动和扰动模型未知造成视轴稳态误差较大的问题,设计了自抗扰控制方法,并采用模糊控制理论自适应调整非线性状态误差反馈控制律中的相关参数。实验结果表明,与自适应PID控制方法相比,采用模糊自抗扰控制方法可以有效抑制平台的非线性扰动,并且具有较快的响应速度与较强的鲁棒性,可以满足系统的稳态精度要求。

    • 破碎激光辐照材料的数值仿真软件研发

      2017, 47(1):24-28.

      摘要 (150) HTML (0) PDF 986.55 K (237) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于有限元分析方法,建立长脉冲激光辐照材料的三维轴对称数值仿真模型,然后通过对破碎激光光斑的网格剖分来获取有限元的激光数据。为了对比分析材料分别在实际和理想高斯激光下的瞬态温度场和热应力分布差异,来研究复杂传播环境对激光加工的影响,通过该仿真模型,用Java语言研发了激光与物质相互作用的数值仿真软件。

    • 激光清洗技术在弹药修理中的应用探索试验研究

      2017, 47(1):29-31.

      摘要 (174) HTML (0) PDF 876.82 K (516) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对弹药修理面临的除锈除漆技术需求,应用20 W光纤激光器对不同材质、不同表面状况的样品试件,开展了弹药除锈除漆试验,从表面处理质量、作业环境友好性、表面温度变化和作业效率等方面,分析了激光除锈除漆效果。结果表明:激光清洗技术应用于弹药除锈除漆维修保障原理可行,但需处理好激光特征参数与表面处理质量、作业效率的关系。

    • 激光脉宽对光学薄膜元件热损伤的影响

      2017, 47(1):32-37.

      摘要 (232) HTML (0) PDF 1.13 M (460) 评论 (0) 收藏

      摘要:纳秒量级及以下脉宽激光致光学薄膜元件的损伤研究持续了几十年,但纳秒量级以上脉宽却很少提及。因此,针对10 ns~1 ms量级区间不同脉宽激光辐照光学薄膜元件产生的热损伤进行了研究,计算了高反膜、增透膜和干涉滤光片三种典型光学薄膜元件的温度场分布,并分析了其激光热损伤特性。结果表明,对于长脉宽激光,热扩散深度大,薄膜损伤的电场效应被削弱,热传导效应在损伤中占据主导地位,损伤可至基底;短脉宽激光损伤对薄膜内部的电场分布更为敏感,损伤发生在温度最高值附近的膜层区域。进而开展了10 ns与1 ms脉宽激光致光学薄膜元件的损伤实验,损伤阈值及形貌特征与温度场计算结果显示的热损伤特性相符。

    • >激光器技术
    • 光纤放大器中受激布里渊散射的抑制

      2017, 47(1):38-41.

      摘要 (249) HTML (0) PDF 955.88 K (661) 评论 (0) 收藏

      摘要:建立了一种考虑受激布里渊散射(SBS)效应和输出光纤影响的光纤放大器模型,该模型能有效描述低频脉冲的放大过程。数值仿真表明,通过优化设计掺杂光纤长度,缩短输出光纤长度,增大输入脉冲峰值功率等操作可以有效抑制光纤放大器中的受激布里渊散射。本文的结果可为单频放大系统的设计提供理论依据。

    • 自拉曼三阶斯托克斯调Q锁模激光特性研究

      2017, 47(1):42-46.

      摘要 (153) HTML (0) PDF 1.03 M (356) 评论 (0) 收藏

      摘要:报道了一种结构简单紧凑的输出波长为1487 nm的三阶斯托克斯调Q锁模(Simultaneously Q-switched and mode-locked (QML))自拉曼固体激光器。采用光纤耦合输出的大功率半导体激光器单端泵浦掺Nd原子浓度为0.3 at.%的Nd∶YVO4复合晶体,在重复频率(pulse repetition rate (PRF))为25 kHz,泵浦功率为24 W时,输出的波长为1487 nm,获得的最大平均输出功率为588 mW,锁模脉宽为21.09 ps,单脉冲能量为8.23 μJ,峰值功率达到390 kW。

    • >红外技术及应用
    • 基于改进高低帽变换的钢轨裂纹红外图像增强

      2017, 47(1):47-52.

      摘要 (269) HTML (0) PDF 1.01 M (366) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对钢轨裂纹红外图像对比度低、信噪比低、纹理细节模糊而难以增强目标区域的问题,借助形态学高帽变换和低帽变换,提出了多尺度高帽低帽变换的钢轨裂纹红外图像增强优化算法。首先,用改进高帽变换、低帽变换分别提取多尺度明亮、暗淡图像区域;其次对多尺度的明亮与暗淡图像区域实施最大值的提取;然后操作其最大值以构建明亮和暗淡的图像区域;最后通过加权处理,实现图像增强。实验结果表明:本文算法在抑制噪声和突出了目标图像的边缘的基础上,有效地提高图像对比度,可应用于红外图像增强的场合,为后续图像信息处理奠定了必要的基础。

    • 基于OGRE的海面舰船目标红外仿真方法

      2017, 47(1):53-57.

      摘要 (242) HTML (0) PDF 1.05 M (447) 评论 (0) 收藏

      摘要:海面舰船目标是维护我国海洋权益、保卫主权的重点防范目标。本文提出基于OGRE的海面舰船目标红外仿真方法,该方法在对海面舰船目标三维建模的基础上,利用 OGRE渲染引擎实现不同成像条件下的红外仿真和场景漫游功能。首先,建立舰船目标三维几何模型,将其划分为不同区域,建立目标红外辐射温度计算模型,生成舰船各部分红外纹理。然后,考虑大气衰减效应,生成DDS格式的大气透过率和大气辐射纹理。最后将各类纹理传至OGRE渲染机制,完成场景渲染及漫游功能。对不同时间和不同视距下的舰船目标进行红外仿真,结果表明该方法能够生成不同成像条件下的三维红外场景,满足实时性要求,具有一定的应用价值。

    • >红外材料与器件
    • 长波长线列碲镉汞焦平面器件拼接工艺研究

      2017, 47(1):58-61.

      摘要 (146) HTML (0) PDF 944.02 K (315) 评论 (0) 收藏

      摘要:长波5000元长线列碲镉汞焦平面器件由5个长波1000元混成芯片在拼接基板上交错排列组成。本文采用拼接互连设备的正贴方法进行单模块与拼接基板的拼接,试验结果表明:该拼接方法的拼接位置精度在X和Y轴方向均小于8 μm,在Z轴方向小于15 μm,满足需求。

    • 一种基于0.18 μm CMOS工艺的高响应度

      2017, 47(1):62-66.

      摘要 (212) HTML (0) PDF 1.32 M (607) 评论 (0) 收藏

      摘要:设计了一种基于0.18 μm CMOS工艺的高响应度雪崩光电二极管(APD)。该APD采用标准0.18μm CMOS工艺,设计了两个P+/N阱型pn节,形成两个雪崩区以产生雪崩倍增电流。雪崩区两侧使用STI(浅沟道隔离)结构形成保护环,有效地抑制了APD的边缘击穿;并且新增加一个深N阱结构,使载流子在扩散到衬底之前被大量吸收,屏蔽了衬底吸收载流子产生的噪声,用以提高器件的响应度。通过理论分析,确定本文所设计的CMOS-APD器件光窗口面积为10 μm×10 μm,并得到了器件其他的结构和工艺参数。仿真结果表明:APD工作在480 nm波长的光照时,量子效率达到最高90%以上。在加反向偏压-15 V时,雪崩增益为72,此时响应度可达到2.96 A/W,3 dB带宽为4.8 GHz。

    • ALE法对InSb/GaAs异质薄膜电学性能的改进

      2017, 47(1):67-71.

      摘要 (234) HTML (0) PDF 996.21 K (346) 评论 (0) 收藏

      摘要:以GaAs(100)为衬底,采用原子层外延(ALE)的方法在GaAs缓冲层和常规InSb外延层间引入85个周期约30 nm的InSb低温缓冲层,以快速降低InSb和GaAs界面间较大的晶格失配(14.6%)对外延层质量造成的不利影响,从而改进异质外延薄膜的电学性能。实验结果显示,ALE低温缓冲层能较快地释放晶格失配应力,降低位错密度。室温和77 K的Hall测试显示,引入低温ALE缓冲层生长的InSb/GaAs异质外延薄膜,其InSb外延层本征载流子浓度和迁移率等电学性能较常规的方法有着较大的改进。

    • >光电技术与系统
    • 自适应滤波在光电技术提取心率方法中的应用

      2017, 47(1):72-76.

      摘要 (185) HTML (0) PDF 995.28 K (1318) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对利用光电容积脉搏波提取心率时,传统方法光电检测电路复杂,容易受运动干扰等缺陷,设计了一种实时高效的心率提取方案。采用发光二极管产生的单束波长为940 nm的红外光,利用光电容积脉搏波原理,采集手腕处PPG信号,实现对心率信号的实时监测;并针对运动干扰提出一种自适应滤波方法,利用三轴加速度计获取噪声信号消除运动伪差。实验表明,设计与医用监测仪有良好的一致性,且提出的自适应算法比传统快速傅里叶方法具有更高的准确性,在穿戴设备允许的误差范围内,可以利用本文设计进行无创实时的心率监测。

    • 光电装备炸点校射试验技术研究

      2017, 47(1):77-80.

      摘要 (123) HTML (0) PDF 826.06 K (338) 评论 (0) 收藏

      摘要:立足光电装备炸点校射的考核需求,从光电装备炸点校射的原理出发,分析了其指标含义和原有试验方法存在的问题,结合光电装备炸点校射能力和装备作战使用,设计了试验和评估方法,解决了光电装备炸点校射的试验设计与结果评价问题。

    • >光学技术
    • 一种新的红外连续变焦系统无热化设计方法

      2017, 47(1):81-86.

      摘要 (314) HTML (0) PDF 1.60 M (560) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对红外连续变焦系统受温度影响导致变焦曲线变化、调焦补偿复杂等问题,分析了温度变化时系统各组件的相互关系,提出一种新的无热化方法,通过变倍组和补偿组的局部无热化设计,使系统仅通过变倍组和补偿组的线性平移就能对温度影响进行补偿,变焦曲线不需改变,降低了调焦机构的控制难度。采用该方法设计了12倍中波红外连续变焦系统,通过局部无热化设计,仅通过一组变焦曲线以及随温度的线性平移,实现在25~300 mm焦距范围、-45~50 ℃的全温度范围在30 lp/mm的MTF在0.3左右,接近衍射极限水平。具有连续变焦、高变倍比、变焦曲线无热化、分辨率高、结构简单、控制系统简化等优点。

    • >光纤及光通讯技术
    • 不同FBG色散补偿结构中OOK传输性能对比

      2017, 47(1):87-91.

      摘要 (243) HTML (0) PDF 1.29 M (511) 评论 (0) 收藏

      摘要:光纤布拉格光栅(FBG)以其使用方便、造价低、可靠性高等优势在高速光纤通信系统中逐步得到应用,而其色散补偿能力也一直备受研究者关注。文章对比研究了NRZ、33%RZ和CSRZ三种开关键控(OOK)调制格式在预补偿、对称补偿和后补偿三种FBG色散补偿结构中的传输性能,仿真结果表明OOK调制格式在FBG色散对称补偿结构中具有最好的传输性能。当在FBG色散对称补偿结构中单独考虑非线性效应和偏振模色散(PMD)时33%RZ具有较好的传输特性,而当综合考虑残留色散、非线性效应和PMD时,CSRZ系统传输性能最佳。

    • 变压器漏磁热损特征与光纤光栅监测研究

      2017, 47(1):92-97.

      摘要 (175) HTML (0) PDF 1.10 M (411) 评论 (0) 收藏

      摘要:近年来随着大容量变压器和电压等级的逐渐增加,变压器的结构愈加复杂,变压器的漏磁通量越来越大,漏磁问题越来越明显。采用常规电信号传感器测量变压器内部温度,难以满足要求。针对变压器内部的特殊结构研制了一种可用于变压器磁场漏磁热损分析的光纤Bragg光栅(FBG)温度传感智能测试平台。对现场采集来的测量数据进行处理并做详细分析,18∶36油箱上层温升值为49.6 K,夹件处的温升为58.3 K;2∶45油箱上层温升值分别是36.7 K,夹件处的温升为36.8 K。通过对比分析发现漏磁损耗主要部位,常规电信号传感测量方法得到改善。

    • “猫眼”逆向调制自由空间光通信技术

      2017, 47(1):98-102.

      摘要 (282) HTML (0) PDF 1.03 M (733) 评论 (0) 收藏

      摘要:“猫眼”逆向调制自由空间光通信链路通过逆向调制器对入射光调制并使其原路返回到发射端,链路只需要在一端使用搜索、捕获、跟踪系统,和传统终端相比重量轻、能耗小、费用低、组网灵活。文章首先对“猫眼”逆向调制自由空间光通信原理进行分析,介绍了 “猫眼”光学系统和逆向调制器等核心元件的作用及特点,重点对“猫眼“光学系统优化方法及多量子阱电吸收型调制器和MEMS调制器的特点做了介绍,最后对MEMS调制器进行了简单的性能测试。

    • 飞秒激光刻写FBG在电极放电下的光谱特性

      2017, 47(1):103-107.

      摘要 (183) HTML (0) PDF 1.16 M (363) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用电极脉冲电弧放电对紫外激光和飞秒激光刻写的光纤布拉格光栅(FBG)进行高温激励的研究,实验发现,紫外激光刻写的FBG,光栅透射谱大幅下降,光谱蓝移0.38 nm,飞秒激光刻写的FBG透射谱基本保持不变,光谱红移0.022 nm。特别是当电极在栅区中心位置放电时,光栅透射率上升达到最大,比无电极放电时大8 dB,表现出开关量特性。该特性在光纤开关量器件、光纤调Q激光器、新型光纤光栅解调与局部放电检测等领域具有潜在的应用前景。

    • >图像与信号处理
    • 基于自适应形态学滤波的红外小目标检测算法

      2017, 47(1):108-113.

      摘要 (291) HTML (0) PDF 1.17 M (954) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对低对比度下小目标常被大量背景杂波和噪声干扰,检测结果不理想的问题,提出了一种基于视觉注意机制与自适应双结构元素形态学滤波的红外小目标检测方法。根据人类视觉对比机制对图像进行感兴趣区域(ROI)提取以确定候选目标,通过提取轮廓获得候选目标的尺寸,并由获取的尺寸自适应构造双结构元素。运用双结构元素形态学滤波抑制噪声和杂波信号,用中值滤波对形态学滤波后的杂点噪声进一步抑制。实验表明本文提出的算法能有效抑制噪声干扰,显著提高目标信杂比,准确检测弱小红外目标,算法具有很好的鲁棒性和实时性。

    • 基于人眼视觉的红外图像增强算法研究

      2017, 47(1):114-118.

      摘要 (271) HTML (0) PDF 1.04 M (771) 评论 (0) 收藏

      摘要:红外图像具有低对比度、噪声大、动态范围大以及视觉效果差等特点。传统的图像增强算法具有各自的局限性,处理后的视觉效果并不理想。为了改善红外图像的视觉效果,增强图像中目标的识别力,研究了基于人眼视觉特性的Retinex算法,结合红外图像的成像机制,将适用于可见光图像的Retinex增强算法应用于红外图像,取得了良好的视觉效果。在此基础上,对算法进行自适应改进,提出了AMSR算法。采用几种传统的图像增强算法和基于Retinex的算法对具有典型特性的红外图像进行增强处理,并计算客观评价指标。通过对实验结果的主观评价和客观指标分析,验证了AMSR增强算法对红外图像具有适用性和优越性。本文的研究工作对红外目标探测和识别具有重要的意义。

    • 动态背景下的光流场计算方法

      2017, 47(1):119-123.

      摘要 (240) HTML (0) PDF 1.22 M (417) 评论 (0) 收藏

      摘要:通过计算光流场来检测场景中的运动目标是计算机视觉中非常重要的研究课题,而光流场计算的精度直接关系到目标检测的准确性。针对实际拍摄的视频中由于背景存在运动而导致光流场中运动目标不突出的情况,提出了一种基于分块积分投影配准算法的光流场计算方法。首先利用提出的分块积分投影配准算法得到图像背景的运动参数,然后对背景进行运动补偿,再利用L-K算法求取运动补偿后图像中有效区域的光流场。通过真实视频对算法进行验证,并将结果与经典的L-K算法结果进行了对比。对比结果显示:本文所提算法计算得到的光流场中运动目标更加突出,算法效果较好。

    • 均值替代边缘的模板差分法用于红外行人跟踪

      2017, 47(1):124-128.

      摘要 (243) HTML (0) PDF 1.32 M (397) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种新的基于模板差分的红外行人跟踪算法。算法以红外序列图像中前一帧目标模板与当前帧差分后得到的正负值区域为基础,计算出正值区域质心到负值区域质心的向量,并将模板沿向量方向以单个像素移动,实现了基于红外序列图像的行人跟踪。文章在跟踪算法原有基础上整合了跟踪窗口自适应大小、行人交汇的检测和区分功能,一定程度上解决了红外行人跟踪过程中,两个身高和形体相近的行人交汇后难以分辨的问题。

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