2018年第8期文章目次

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  • 1  硫化钼锁模激光器研究进展
    孟路平 徐慧 邹淑珍 王令武 史萌 苏富芳 张玲
    2018, 48(8):939-944.
    [摘要](265) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](9)
    摘要:
    新型的硫化钼(MoS2)可饱和吸收体由于具有宽带可饱和吸收特性等优点,在被动锁模激光领域具有广泛的应用。本文对硫化钼可饱和吸收体的不同制备方法和锁模的关键参数进行了总结、对基于硫化钼吸收体的锁模激光特性进行了综述,并指出其发展趋势。
    2  导弹助推段天基预警探测综述
    黄达 黄树彩 吴建峰
    2018, 48(8):945-950.
    [摘要](251) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](9)
    摘要:
    鉴于天基探测对国家导弹防御有着重要作用,对天基探测系统的组成及工作方式、红外与光谱的天基探测方法进行总结归纳。首先介绍了天基系统的高轨和低轨卫星的主要任务,并以助推段导弹为目标,对其尾焰进行红外分析与光谱分析。在此基础上,介绍了最大中值滤波、Top-hat滤波、PM滤波等经典的红外探测方法及光谱角信息散度、光谱角匹配、二值编码等的光谱探测(识别)方法,通过对其探测结果的分析,总结出了红外探测与光谱探测的优缺点。
    3  红外焦平面像素级数字化技术最新进展
    于艳 李敬国 刘泽巍
    2018, 48(8):951-957.
    [摘要](190) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](13)
    摘要:
    数字化技术是第三代红外焦平面技术的代表之一,通过实现焦平面片上数字化,较大地扩展了可探测的灵敏度极限,提高了系统的响应速度和系统的作战效能,具备更高的可靠性,使红外焦平面系统性能较第二代有了极大的提升。模拟数字转换器(ADC)是数字化焦平面的重要组成部分,特别是像素级ADC在扩展动态范围、提高传输路径抗干扰能力以及后续信号处理灵活性等方面具有不可替代的优势。本文介绍最具有代表性的几种像素级ADC结构的特点及其对红外焦平面探测器的性能影响,并介绍了像素级数字化技术最新进展情况。
    4  重复激光脉冲对熔石英损伤的演化机制
    郭洪岩 刘全喜
    2018, 48(8):958-964.
    [摘要](178) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](10)
    摘要:
    采用重复频率为10 Hz,波长为1064 nm的纳秒激光脉冲辐照熔石英元件,通过改变激光作用脉冲数,研究了不同脉冲累积效应对样品损伤形貌的影响。研究发现熔石英样品损伤主要来自于等离子冲击波作用,且损伤后,样品带隙会发生明显降低。对比激光作用样品内部和表面形貌,发现激光作用样品内部时,内部约束层使等离子冲击作用时间加长。通过对比损伤形貌的差异,可以将损伤形貌由内到外分为断裂融化区、断裂区、融化区三个部分,并通过冲击波压强变化,对各损伤区形貌成因进行了解释。
    5  基于点云的植株表型构建和反射率方向性分析
    方圣辉 汪琳 周颖 杨光 王东
    2018, 48(8):965-972.
    [摘要](228) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](11)
    摘要:
    三维激光扫描可瞬时高效地采集点云信息,在获取植物表型特征上具有独特的优势。植株不规则的几何结构导致了其复杂的光辐射过程。本文使用激光扫描仪采集了四种代表性植株的稠密点云,数字化为三维模型以准确计算结构表型参数。通过将激光点云计算的准确的叶倾角分布和叶面积指数替代传统的SAIL模型中的经验参数,减少了其中间参数,提高了模拟精度。并对模拟反射率和实测反射率进行多角度分析,发现模拟结果在主平面方向有较大提高,垂直主平面方向提高程度相对较弱;植被光谱吸收谷,如450 nm、670 nm,具有较强的光谱异性的同时,结构参数的影响也较为突出,改进后的效果明显,而在近红外反射峰如860 nm则无明显改进。通过本文的研究,证明了利用激光快速获取植物表型参数的可行性,并成功利用准确结构参数解决辐射传输中的难点问题。
    6  大气湍流与气溶胶环境室内模拟方法的研究
    李晨 易瑔 杨建昌 李鉴
    2018, 48(8):973-977.
    [摘要](209) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](8)
    摘要:
    在实验室内利用大气模拟池模拟了大气湍流作用,大气湍流的强度可以通过控制模拟池上下板面之间的温度差来调节。同时,在模拟池内模拟了PM2.5环境,利用颗粒传感器测量PM2.5的浓度值。由于大气能见度主要受PM2.5的影响,我们获取了北京某地区一段时间内的空气质量数据,对两者之间的关系进行数值拟合,并得到了两者之间的回归模型。将该回归模型应用到大气模拟池,计算模拟大气的能见度,并与气象局公布的北京市丰台地区的空气质量进行比对,检验模拟池对PM2.5环境模拟的准确性。该模拟池在湍流模拟的基础上,又对PM2.5环境进行了模拟,该方法可行、理论依据充分,为日后研究激光大气传输提供了可靠的室内实验平台。
    7  毫秒激光辐照光学元件的多杂质损伤模型
    王斌 邓超 江修娥 潘云香 莫绪涛
    2018, 48(8):978-984.
    [摘要](241) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](8)
    摘要:
    建立了毫秒长脉冲激光辐射透明光学元件的多杂质加热模型,对涂有SiO2/Al2O3增透薄膜的K9玻璃光学元件在毫秒激光辐照下的温度场和热应力场进行了数值模拟,分析了温度场和应力场分布的发展历程。结果表明在毫秒激光作用下,多个微小杂质团簇作为吸收热源能够导致毁灭性的损伤,且损伤同时出现在元件的前后表面,前表面为温度与应力效应共同作用,后表面为应力效应主导。数值模拟结果与实验损伤形貌观察结果吻合较好。
    8  激光熔覆成形中熔池表面温度场的检测与研究
    袁钰函 杨启 闫昭华 支辛蕾 袁自钧 陈向东
    2018, 48(8):985-992.
    [摘要](219) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](10)
    摘要:
    针对激光熔覆成形中熔池表面温度场难以测量的问题,搭建了彩色CCD同轴测温系统。通过优化实验参数,该测温平台可获得清晰、稳定的熔池表面图像,对所拍图像进行处理和计算,可以得到熔池表面的温度场。为了验证得到的温度场是否准确,搭建了红外测温系统,通过对熔池表面不同区域进行测温,得到了与CCD测量结果基本吻合的熔池表面温度分布。两种不同的测温方式得到一致的温度场,说明此测温平台是实用、可靠的,为通过实时检测熔池表面温度进而控制熔覆成形系统打下基础。
    9  大气层外弹道目标红外辐射特性研究
    戴桦宇 张雅声 周海俊 赵双
    2018, 48(8):993-998.
    [摘要](254) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](9)
    摘要:
    针对来袭弹道导弹大气层外飞行过程中的目标识别问题,提出了对弹道目标的红外辐射探测仿真方法。红外辐射特性是大气层外弹道式目标的基本特性之一,也是开展目标识别的重要依据。对于弹道式目标的红外辐射特性识别的需求,本文开展了天基红外传感器对大气层外弹道式目标探测红外辐射特性的建模与仿真研究工作。首先建立了天基红外传感器对大气层外弹道式目标探测的红外辐射计算模型,接着基于STK/EOIR开展了典型目标的红外辐射特性仿真,最后分析了弹头目标和诱饵的红外辐射特性。
    10  天基红外系统对滑翔式高超目标探测性能分析
    刘晓磊 董小萌 王通 王虎妹 王世涛
    2018, 48(8):999-1004.
    [摘要](231) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](10)
    摘要:
    目前试飞成功的临近空间高超目标已经成为潜在威胁,对临近空间高超目标的预警探测成为新的研究方向。美国天基红外系统(SBIRS)是现阶段最完整最先进的天基预警系统。本文分析了助推滑翔式高超目标HTV-2的目标特性,以天基红外系统为研究对象,分析了其对高超目标全程探测性能,包括探测模式、探测覆盖性以及探测能力。
    11  Si基双色碲镉汞材料阻挡层生长及表征
    高达 王经纬 王丛 许秀娟
    2018, 48(8):1005-1008.
    [摘要](613) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](20)
    摘要:
    报道了Si基中短波双色碲镉汞(MCT)的最新研究进展。阻挡层的生长与表征是获得材料参数精确控制、晶体质量良好的Si基中短波双色HgCdTe材料关键所在。经过阻挡层生长工艺优化,解决了双色HgCdTe材料缺陷直径较大的问题。缺陷直径控制在10 μm以内,缺陷密度控制在2000 cm-3以内。并使用光致发光技术(PL),得到了不易直接获得的双色HgCdTe材料阻挡层的组分信息。
    12  不同电极尺寸对光电二极管电流的影响
    祁娇娇 赵凯
    2018, 48(8):1009-1013.
    [摘要](444) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](9)
    摘要:
    基于Sentaurus TCAD 软件对n-on-p型Hg1-xCdxTe红外探测器器件结构进行建模,并在不同电极尺寸条件下对器件的光电流进行仿真。通过仿真发现随着像元电极尺寸的减小,光电二极管反向电流也逐渐减小。针对这一现象从金属层对冶金结电势分布的影响和被吸收的光子数目Q两个角度进行了分析。金属层对半导体材料表面的电势分布具有调制作用,随着电极尺寸的减小,二极管的反向电流减小;随着像元电极尺寸的减小,被吸收的光子数目减小,导致光电二极管反向电流减小;以上两个方面都会引起光电二极管电流随着电极尺寸的减小而减小。
    13  短波碲镉汞电子雪崩二极管的模拟仿真
    张智超 闻娟
    2018, 48(8):1014-1019.
    [摘要](412) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](9)
    摘要:
    碲镉汞e-APD器件可用于低弱信号检测,碲镉汞材料工艺、器件工艺及器件结构设计对器件性能非常重要。本文采用silvaco软件对平面PIN结构的短波碲镉汞e-APD器件的暗电流、雪崩增益和量子效率进行了仿真分析。结果表明:1)高工作电压下,器件暗电流的主要成分是带间直接隧穿电流;2)工艺因素引入的接近禁带中心的陷阱能级决定器件在中等偏压下的暗电流特性;3)带间直接隧穿和电子碰撞电离主要发生在低掺杂的雪崩放大区;4)在固定偏压下,器件的暗电流和雪崩增益随着雪崩放大区宽度的上升而减少;5)在固定偏压下,器件的雪崩增益随吸收层厚度的增加而轻微增加,同时量子效率逐渐下降。为实现高性能的短波碲镉汞e-APD器件,需要合理设计器件结构和优化材料生长工艺及器件制造工艺。
    14  长线列红外探测器组件冷台面结构设计
    东海杰 张磊 白绍竣 王成刚 王春生 喻松林 孟令伟 张懿
    2018, 48(8):1020-1022.
    [摘要](323) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](9)
    摘要:
    介绍了用于“高分五号”卫星全谱段光谱成像仪的红探测器组件冷台面结构设计,为满足卫星八年工作寿命要求,通过冷台面结构材料匹配和卸载槽设计,利用有限元仿真对结构进行分析,获得了低应力的冷台面结构,并根据探测组件在轨工作剖面,完成了开关机300次试验验证,探测器开关机寿命满足卫星要求。
    15  高精度低温面源黑体的研究
    包翱翱 曹盘勋
    2018, 48(8):1023-1026.
    [摘要](283) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](9)
    摘要:
    随着红外探测技术的快速发展,高精度面源黑体辐射源作为辐射计量的校准装置,近年来其需求越来越广泛,对黑体辐射源的温度精度,温度稳定性,温度均匀性和可靠性要求也越来越高。本文从黑体辐射源的理论依据、工作原理以及研制过程和影响因素作了详细阐述,通过样机的研制和试验积累了丰富的经验,达到了技术参数的规定和要求,优化了设计。
    16  航空光电吊舱隔振器布局方式分析
    史文欣 刘仲宇 王平 徐迪孟 付海双
    2018, 48(8):1027-1030.
    [摘要](261) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](9)
    摘要:
    航空光电吊舱在军事和民用得到领域广泛应用,具有情报搜集、监视、侦测、森林防火等作用。为保证航空光电吊舱在飞机载体上具有良好的成像质量,必须进行减震设计。通过理论分析得到,增大隔振器的跨距的布局方式可以减小光电吊舱震动过程中的整体摆动对成像质量的影响,之后通过实际产品在不同隔振器安装跨距的情况下的振动试验,并对振动台的实际振动实验数据进行分析对比,得到大跨距的安装方式的成像质量优于小跨距安装方式的结论,为之后的理论设计和实际应用提供借鉴。
    17  复合式激光远场光斑分布定量测量技术研究
    黄伟 马松山 李晓芹 郭绍禹
    2018, 48(8):1031-1035.
    [摘要](306) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](8)
    摘要:
    激光远场光斑分布测量是研究高功率激光大气传输效应的有效方法,同时也是评估强激光武器作战效能的重要手段。设计了一种基于摄像和阵列探测相结合的复合测量方法,实现了强激光远场光斑时空分布的定量测量。该系统可用于波长为(1064±10)nm、功率密度动态范围为2~5000 W/cm2激光的远场光斑分布测量。
    18  一种无线连续血氧饱和度监测系统
    霍东风 谭励夫 刘腾
    2018, 48(8):1036-1039.
    [摘要](264) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](8)
    摘要:
    人体血氧饱和度是医疗行业监测的重要数据,现今有线方式采集血氧饱和度存在通讯距离受限且移动不便,无线方式采集血氧饱和度存在临床数据不准确,且功耗过高。本文对无线连续血氧饱和度监测系统进行了研究,设计了无线低功耗的血氧饱和度监测设备,解决了有线血氧饱和度监测设备存在的问题,同时提高了设备的准确度、抗干扰能力、自适应能力,降低了系统功耗。
    19  红外告警和跟踪设备注入式仿真时空映射方案
    吴军辉 王敏 李慧 许振领 郭正红 王重阳
    2018, 48(8):1040-1045.
    [摘要](307) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](10)
    摘要:
    针对红外侦察告警和捕获跟踪设备注入式仿真中的时空映射问题,定义了作战域与仿真域空间坐标系及作战时间与仿真时间、逻辑时间等时间量。以作战域红外侦察告警/捕获跟踪设备站点坐标系与仿真域设备码盘坐标系为桥梁,建立动态战情空中目标位置映射关系;以作战时间与逻辑时间为桥梁,建立时间映射关系。提出了红外侦察告警/捕获跟踪设备定位、定向、定姿误差仿真方法及情报信息仿真方法,解决了注入式仿真试验中的时空一致性,提出的时空映射方案在某型红外捕获跟踪设备多目标处理能力实验中得到了应用和验证,为快速形成红外告警和跟踪设备数字图像注入式闭环试验鉴定能力打下了坚实基础。
    20  双视场像旋转无热化超紧凑的红外无焦镜头
    廖小军 段媛 贺祥清 张灏烨 郑永超
    2018, 48(8):1046-1053.
    [摘要](219) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](10)
    摘要:
    受孔径边缘光线像差的限制,折射式红外镜头较难在紧凑的外形尺寸下兼顾大口径、双视场、像旋转和无热化。在进一步给定大入瞳距和总长度等约束下,本文依据高斯光学和无热化理论确定镜头的初始结构数据,采用结构等性能方法改进设计和优化过程。为提高镜头的紧凑性,采取视场横向切换、远摄物镜轴向压缩、非球面校正高阶像差、材料搭配与主动调焦相结合实现无热化等措施。设计了窄视场入瞳直径160 mm、长度仅345 mm的长波红外无焦镜头,在-40 ℃~+60 ℃范围内MTF和能量集中度接近衍射限,畸变<3%,满足前视红外成像和搜索跟踪系统远距离探测和测角的使用需求。对装调要点进行了简要讨论。该镜头具有较好的可生产性,验证了本文方法的实用性。
    21  基于飞秒激光成丝的太赫兹成像
    薛占强 尚丽平 邓琥 张前成 刘泉澄
    2018, 48(8):1054-1059.
    [摘要](236) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](10)
    摘要:
    太赫兹成像作为太赫兹应用的关键技术之一,在安检、无损检测等方面有着广阔的前景。本文采用飞秒激光成丝产生太赫兹波,对掩膜板扫描成像,实现了约100 μm成像分辨率(峰值频率0.51 THz);研究了等离子体丝不同截断位置对太赫兹波产生的影响;通过特征提取,对比了不同时域、频域特征分析下的成像结果。结果显示:积分能量成像方法可以实现最优的成像效果。
    22  红外与微光图像开窗配准融合处理方法
    杨钒 钱立志 刘晓 张强
    2018, 48(8):1060-1064.
    [摘要](248) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](10)
    摘要:
    为解决图像实时融合以及红外与微光图像视场大小不一致等问题,提出一种基于仿射变换的红外与微光图像开窗配准融合处理方法。首先以大视场微光图像为背景,对图像中人眼感兴趣的目标区域信息进行开窗,窗口的大小由系统硬件速度和配准融合算法的运算量决定,然后在相同的目标窗口区域,通过双线性插值和仿射变换建立一种红外与微光图像各个像素点的对应匹配关系来完成窗口图像的快速配准与融合,实验对开窗融合结果进行了分析与评价。结果表明,该方法在满足人眼观察需求的条件下既减小图像融合处理数据,又保留了重要的细节融合信息,有效地提高了图像融合的实时性,对兼顾硬件速度与实时性要求的图像融合系统具有较高的应用价值。

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