• 2019年第6期文章目次
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    • >综述与评论
    • 低信噪比下的红外弱小目标检测算法研究综述

      2019, 49(6):643-649.

      摘要 (295) HTML (0) PDF 444.35 K (38) 评论 (0) 收藏

      摘要:低信噪比条件下的红外弱小目标检测问题一直是近些年来国内外学者研究的一个热门课题。针对复杂背景下红外图像弱小目标检测困难、信噪比低的问题,越来越多的新方法不断被提出。更好的实时性,更高的检测概率,更低的虚警率成为了研究者们追求的目标,实时、鲁棒、通用成为了红外弱小目标检测信号处理算法的核心要求。本文梳理了红外弱小目标检测的常用方法以及其技术发展,在介绍一些传统算法发展的基础上,重点介绍了红外弱小目标检测的几类典型算法的原理、发展及其优化算法,为后续红外弱小目标检测的研究提供了便利。

    • 图像式角位移测量技术研究进展与展望

      2019, 49(6):650-657.

      摘要 (157) HTML (0) PDF 1.89 M (43) 评论 (0) 收藏

      摘要:图像式角位移测量技术是采用数字图像处理技术实现光电位移精密测量的新兴技术。因其较传统莫尔条纹技术更能在小尺寸光栅码盘下实现高精度、高分辨力的角位移测量,已成为当前的研究热点之一。为了进一步研究图像式角位移测量技术,本文系统的对现有的使用图像探测器的测量技术进行了分析,总结了国内外发展现状的优缺点,并对图像式角位移测量技术的发展进行了展望,为高精度高分辨力角位移测量技术的研究提供依据。

    • 互注入激光器研究进展

      2019, 49(6):658-664.

      摘要 (166) HTML (0) PDF 561.96 K (39) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于互注入系统的激光器,在研究激光混沌通信,高功率激光输出方面起着重要作用,在激光加工,保密通信以及军事领域有着极其重要的价值。目前国内外的研究机构对基于互注入半导体激光器、固体激光器、光纤激光器等都开展了诸多研究。本文对国内外互注入激光器的研究进展进行了总结,分别介绍了上述三种激光器的最新研究成果,并对其前景进行了展望。

    • >激光应用技术
    • 相干激光测距中的多普勒频率动态补偿研究

      2019, 49(6):665-669.

      摘要 (167) HTML (0) PDF 993.66 K (42) 评论 (0) 收藏

      摘要:介绍了相干体制的激光雷达相较传统直接探测激光雷达的优点,阐述了在相干激光测距中进行光频率多普勒动态补偿的必要性,给出了进行频率补偿的系统模型和工作流程。文中基于1550 nm激光搭建了试验系统,通过搭建的实验平台对方案进行了验证。验证了在相干激光雷达中使用光频率补偿技术的可行性。

    • 窄脉冲阵列激光器峰值功率测试的研究

      2019, 49(6):670-674.

      摘要 (158) HTML (0) PDF 679.97 K (31) 评论 (0) 收藏

      摘要:窄脉冲半导体激光器阵列输出的峰值功率必须准确测量,测量精度直接关系到光电系统的质量。本文介绍一种基于对数放大技术和8051F020单片机,采用脉冲展宽和峰值保持原理,通过快速放电复零从而直接测量窄脉冲阵列半导体激光器峰值功率的方法。测试结果表明,标定误差小于3%,测量准确度高,重复测量误差都在±1.7%之内。该测量方法研制的仪器具备便携、测试速度快、成本低的特点,并具有波形输出接口,适合空间有限的快速检测需求。

    • 基于激光剪切散斑干涉评估包覆药柱粘接质量

      2019, 49(6):675-679.

      摘要 (248) HTML (0) PDF 1.72 M (39) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种新的模拟包覆药柱界面粘接缺陷的试样制作方式,并通过剪切散斑干涉技术评估包覆药柱的粘接质量,进而讨论该无损检测技术的探伤能力。文章首先介绍了包覆药柱人工缺陷的制作方式,制备了三个脱粘缺陷直径分别在2~4 mm之间的包覆药柱试块;接着简单介绍了剪切散斑干涉的基本原理,搭建了基于迈克尔逊干涉的光路系统,使用真空激励对包覆药柱试块加载;最后使用剪切散斑干涉技术对实际包覆药柱产品进行验证性探伤测试。实验结果表明,剪切散斑干涉技术是评估包覆层粘接质量有效的探伤手段,可检出直径为2 mm左右的人工缺陷,同时可以检测出实际包覆药柱产品的界面脱粘缺陷。本文的研究可为包覆药柱界面脱粘缺陷的制作以及该类型缺陷的检测提供技术支撑。

    • 红外激光与微水束耦合对准工艺研究

      2019, 49(6):680-685.

      摘要 (160) HTML (0) PDF 985.64 K (26) 评论 (0) 收藏

      摘要:红外激光与微水束耦合划切技术是激光划切应用的前沿领域,在硅晶圆、宝石、陶瓷等材料高精度切割方面具有优势,有效地减小了材料的热损伤和熔渣残留。红外激光束与微水束的耦合对准是研究的关键技术。为保证微水束光纤与激光光束耦合的效果,本文设计了高精度三维耦合对准调整结构,结构主要由准直聚焦光路系统、微孔CCD观测系统、二维微位移平台、耦合装置组成;研究了汇聚激光焦平面与微水束起始端(喷口元件)共面调整的关键工艺和激光光束与喷口元件对准的关键工艺;提出了借助屏幕十字线实现两次对准的工艺方法。经试验验证,微水束耦合激光长度稳定,质量良好,可实现对硅基衬底晶圆等材料的高效无损、高精密划切。

    • 基于吸收光谱技术的气流速度测量研究

      2019, 49(6):686-691.

      摘要 (172) HTML (0) PDF 675.25 K (39) 评论 (0) 收藏

      摘要:气体运动速度的非接触在线测量在发动机等高速流场实验研究中具有重要意义。基于吸收光谱技术中吸收谱线的多普勒频移效应,设计并搭建了高速气流测速系统,对经过拉瓦尔喷管加速的高速气流速度进行了实时在线检测。实验选用H2O在1392 nm附近的特征吸收谱线,基于LabVIEW程序进行数据采集与处理得到实时流速。在此基础上,分析了该系统的速度测量极限,为后续系统进一步优化及整体装置的开发奠定了基础。

    • >激光器技术
    • 啁啾管理调制格式中光谱整形滤波器优化

      2019, 49(6):692-696.

      摘要 (160) HTML (0) PDF 773.91 K (36) 评论 (0) 收藏

      摘要:讨论了啁啾管理调制中光谱整形滤波器的作用及对直接调制激光器输出啁啾的影响,并对光谱整形滤波器种类、带宽、中心频率、阶数及滤波器在系统中的位置等进行了系统性的优化。结果表明优化后带宽为8.4 GHz、中心频率为193.1237 THz的1阶高斯型滤波器在滤波器前置无色散补偿啁啾管理光纤传输系统中性能最好,其1dB眼开度代价所对应的色散容限为5047 ps/nm。

    • 第三类边界条件LD端面泵浦Nd∶YAG激光器热分析

      2019, 49(6):697-701.

      摘要 (167) HTML (0) PDF 881.22 K (38) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对激光作用于含有冷却系统的方片Nd∶YAG激光晶体的工作特性,设计了与之相应的热传导数学物理模型,根据数学物理方法,结合初始条件与含有空气热交换系数的第三类边界条件,对激光作用与Nd∶YAG晶体材料的传热模型,利用贝塞尔函数以及超越方程等知识进行了求解,得出了LD端面泵浦方片Nd∶YAG激光晶体的温度场解析解表达式。利用晶体热形变与温度场的关系,计算出工作物质的热形变表达式。定义并计算了方片Nd∶YAG晶体的温场和热形变分布。同时分析了空气热交换系数等影响因子对晶体热形变的影响。推算模拟分析结论对固体激光器的设计与应用具有借鉴参考意义。

    • 高峰值功率窄线宽固体激光器技术

      2019, 49(6):702-705.

      摘要 (175) HTML (0) PDF 1.98 M (38) 评论 (0) 收藏

      摘要:报道了一种高峰值功率、窄线宽、高光束质量的主动调Q脉冲固体激光器,具有体积小、结构紧凑、环境适应性强等优点。采用LD侧面空间补偿泵浦、升压式RTP晶体电光调Q、利用布拉格体光栅VBG压窄线宽等技术。在工作频率20 Hz时,获得了脉冲宽度10 ns,单脉冲能量200 mJ,光束发散角2 mrad,在室温25 ℃时,中心波长1064 nm,中心波长漂移量≤0.05 nm,线宽(半高宽)≤0.1 nm的激光输出。

    • >红外技术及应用
    • 面源红外诱饵对抗红外制导导弹干扰策略研究

      2019, 49(6):706-713.

      摘要 (179) HTML (0) PDF 950.18 K (39) 评论 (0) 收藏

      摘要:面源红外诱饵使用的过程中,合理有效的干扰策略是干扰红外制导导弹的关键,针对这一问题,通过理论分析与仿真模拟相结合得到面源红外诱饵对抗红外制导导弹的干扰策略。首先以红外成像制导导弹为例,介绍红外制导导弹的仿真模型,然后将攻击过程分为锁定前与锁定后,以命中率为评价指标,得到两个阶段下的最佳干扰策略,包括诱饵的最佳释放时机、释放间隔以及载机应采取的机动动作等。

    • 甚高灵敏度红外探测器读出电路实现方法研究

      2019, 49(6):714-719.

      摘要 (220) HTML (0) PDF 1.11 M (23) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着红外焦平面技术的不断发展,红外焦平面探测器应用领域越来越广泛,这对红外焦平面探测器灵敏度提出更高的要求。本文首先分析了传统TDI型读出电路的降噪原理,通过仿真、测试及理论分析论述了传统TDI型读出电路提高红外探测器灵敏度的局限性,并计算出传统TDI型红外探测器所能实现的最优NETD值为4.19 mK。随后分析了像素级数字化TDI型读出电路的噪声来源及如何降低各类噪声,通过仿真结果结合理论计算得出像素级数字化TDI型红外探测器在应用32级TDI时NETD可达到亚毫K级,能够实现甚高灵敏度红外探测器的需求。

    • 基于LASSO回归的红外火焰探测器的设计与实现

      2019, 49(6):720-724.

      摘要 (162) HTML (0) PDF 1.00 M (44) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于LASSO回归,提出一种应用于三波段红外火焰探测器的具体识别算法,同时进行了硬件电路以及软件程序的设计。在火焰探测器在检测过程中可能出现数据不稳定、环境多样化的复杂情况,从而提取到的特征存在多样性和复杂性。本文利用LASSO回归良好的预测能力、系数压缩能力和特征选择能力,有效提升了对三波段红外火焰的精确度和灵敏度,同时LASSO回归还具有效率高、预测精度高、解释性强等特性。实验证明LASSO相比于传统火焰识别算法在逼近精度、收敛速度和鲁棒性等多个方面都有所提升。

    • InAs/GaSbⅡ类超晶格电学性能研究

      2019, 49(6):725-727.

      摘要 (253) HTML (0) PDF 264.36 K (34) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了提高InAs/GaSb超晶格探测器性能和工作温度,研究了超晶格吸收层载流子输运性能。利用分子束外延在半绝缘GaAs衬底上生长InAs/GaSb超晶格材料,用霍尔测试表征材料电学性能,研究了不同条件,包括退火、束流比和在超晶格不同材料层的掺杂对超晶格电学性能的影响。

    • >光电技术与系统
    • 机载光电雷达它机试飞技术研究

      2019, 49(6):728-730.

      摘要 (156) HTML (0) PDF 369.24 K (27) 评论 (0) 收藏

      摘要:机载光电雷达受平台及大气环境影响较大,而它机试飞能有效规避研制风险,是产品研制的必经阶段。本文介绍了机载光电雷达它机试飞试验系统组成、试验流程和数据处理等内容。经工程验证,实施过程满足任务需求,对其他光电系统的它机及本机试飞具有参考价值。

    • 基于FPGA的红外热成像闪光灯激励电源

      2019, 49(6):731-736.

      摘要 (182) HTML (0) PDF 1.05 M (25) 评论 (0) 收藏

      摘要:红外热成像技术是一种快速有效的无损检测技术,广泛应用于航空航天、轨道交通、核工业等领域。激励电源是红外热成像检测系统中的关键设备,其性能将影响缺陷的检测结果。采用线性放大产生激励的方式存在增益带宽积的限制,较难满足红外热成像技术对激励频率范围和输出功率的要求。本文采用数字的方式将电压进行调制,实现了较大功率的输出,提高了对缺陷的检测效率。为满足红外热成像技术对输出功率、参数调整、以及多种工作模式的要求,本文设计了一款基于FPGA的数字化闪光灯激励电源。该电源主要包括低频正弦产生电路、全桥斩波电路和FPGA控制系统三部分,其中控制系统为核心部分。试验证明,该电源实现脉冲和锁相两种激励模式,参数调整方便,能够满足红外热成像技术对激励电源提出的要求。

    • 光电系统跟踪精度工程可实现性判断方法

      2019, 49(6):737-741.

      摘要 (175) HTML (0) PDF 1.05 M (44) 评论 (0) 收藏

      摘要:阐述了一种简化的、可以通过数学解析求解的判断方法,用于判断光电系统跟踪精度的工程可实现性。本文的判断方法是一种必要性判断,利用跟踪系统闭环带宽的可实现性来评估系统跟踪精度的可实现性,充分性还依赖于其他条件,如电机的选取等。本文以切向匀速直线运动(变角加速度运动)目标为例分析目标的运动特性;以直流有刷力矩电机速度环位置环双闭环系统为例、以经典控制理论为基础,简化模型以分析求解跟踪所需带宽;最后对未简化的模型进行仿真,以验证简化模型的计算精度。

    • >光纤及光通讯技术
    • 一种可重构型相移光纤光栅传感系统

      2019, 49(6):742-746.

      摘要 (167) HTML (0) PDF 911.17 K (43) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了实现对相移型光纤光栅传感器回波光谱中相移幅度、位置的精确控制,提出了一种利用机械微应变控制相移光纤光栅传感器的方法。该方法采用千分尺螺杆、应变梁、相移型光纤光栅、解调仪等组成。通过千分尺螺杆完成微应变控制,由梁将应变传递给PSFBG,从而使回波光谱变化,最终,构建光谱偏移量与微位移Δy的函数模型。通过应力加载实验,结果显示拉伸与压缩可以使PSFBG产生正相移和负相移,相移拟合曲线是线性的,综合拟合斜率为0.9914。该系统可通过梁弯曲微应变实现对相移的连续调谐,相移的大小可通过改变负载位移实现线性控制。该方法简单、精度高、控制范围大且无源,具有一定的应用价值。

    • >光学技术
    • 精确拟合两种薄膜的光学常数及其应用

      2019, 49(6):747-750.

      摘要 (281) HTML (0) PDF 684.24 K (39) 评论 (0) 收藏

      摘要:研究了一种新的研究薄膜光学参数的方法,在同一基片上沉积两种薄膜,可以同时对这两种薄膜材料进行参数拟合。通过材料实验与光谱测试,基于柯西公式拟合得到了两种薄膜在可见与近红外波段的光学参数。将获得的薄膜参数应用到透450~600、反650~800滤光膜的设计与制备中,结果表明,用该方法获取的薄膜材料参数具有较高的准确性。

    • 应用于高能激光系统的发射聚焦装置研究

      2019, 49(6):751-760.

      摘要 (126) HTML (0) PDF 3.45 M (46) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了满足当前高能激光系统的工程应用需求,设计了针对高能激光聚焦的发射聚焦装置。首先选取了折反式二级扩束光学系统作为设计模型,然后利用光学设计软件序列模式对光学系统进行了设计优化,获得了平面波光束在不同距离聚焦的设计结果。其次由于平面波光束和高斯光束在调焦量上存在差异,通过矩阵光学理论计算了针对高斯光束聚焦的调焦修正量,并利用光学设计软件非序列模式重构光学系统,并以非相干空间合束的高斯光束作为入射光,进行了高能激光的传输聚焦仿真验证。在系统参数一致的条件下,与常规的离轴反射式光学系统进行对比。对比结果证实了本文设计的光学系统光学性能优良,可满足对入射高能激光在0.5~5 km范围内聚焦,最后开展的样机实验也验证了设计的正确性和合理性。

    • >光电对抗
    • 防空导弹装备光学伪装效果的集对评估模型

      2019, 49(6):761-767.

      摘要 (111) HTML (0) PDF 890.91 K (43) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决传统光学伪装效果评估指标考虑不全的问题,从敌方侦察能力、装备隐真能力、装备示假能力以及环境四个方面建立了装备光学伪装效果评估指标体系。首先,采用施密特正交马田系统(MTGS)计算指标的权重,不仅考虑了评估者的知识及经验偏好,同时也消除了指标间的信息交互,权重的确定更加合理。然后建立了基于集对分析的评估模型。最后,通过实例验证了评估模型的可靠性。结果表明该模型在装备光学伪装效果评估及伪装器材选取方面具有一定的应用价值。

    • >图像与信号处理
    • 面向三维测量的光刀图像质量评价研究

      2019, 49(6):768-772.

      摘要 (118) HTML (0) PDF 1.60 M (32) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于光刀法的三维测量具有精度高、速度快的优势,而光刀中心的精确提取是该方法的关键,针对普遍提取算法的局限性,率先提出引入光刀图像质量评价以提高提取算法的适应性,改进后期三维重建效果。基于光刀图像的特征以及噪声影响的分析,分别提出对比度、亮度、清晰度以及信息量等指标评价方法,进而提出总体评价方法,为提取算法进行适应性修正提供可靠地依据。

    • 基于Argo数据和MODIS数据的海水漫射衰减系数的垂直廓线研究

      2019, 49(6):773-779.

      摘要 (130) HTML (0) PDF 805.78 K (31) 评论 (0) 收藏

      摘要:叶绿素浓度是反映海水营养状况的重要参数,光谱漫射衰减系数是反映水中表观光学特性的参数,且这两个参数之间关系密切。光谱漫射衰减系数的垂直分布反映了垂直方向的光衰减特性,对水下激光通信的信道特性研究具有重要意义。本文根据现有的MODIS(Moderate-Resolution Imaging Spectroradiometer)数据建立的叶绿素浓度垂直分布模型和单参数(叶绿素浓度)的光谱漫射衰减系数模型,提出了一种新的垂直方向的衰减模型,并建立了位于第二岛链日本附近海域的漫射衰减系数垂直分布。该分布与实际测量的关于叶绿素浓度垂直分布的Argo(Array for Real-time Geostrophic Oceanography)数据并结合单参数的光谱漫射衰减系数模型所建立的漫射衰减系数垂直分布进行比较,其结果大致相同,验证了该模型的可行性。此外还对不同叶绿素浓度下的漫射衰减系数光谱进行了分析,结果表明浑浊海域采用绿色波段和清澈海域采用蓝色波段得到的衰减系数值最小。对比Argo数据,MODIS数据实时性更高且较容易获得,因此本文提出的垂直分布的衰减模型应用更方便。

    • 基于RANSAC三维点云的平面提取算法

      2019, 49(6):780-784.

      摘要 (149) HTML (0) PDF 1.02 M (47) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对三维激光扫描点云的表面特征获取时间长,提取效果与减少运行时间不能兼得的问题,本文基于随机抽样一致算法(RANSAC)提出一种自动快速识别点云平面特征的算法。通过对RANSAC算法进行改进,提出基于迭代采样子集判断优化的方法,能够快速准确地识别并提取物体的平面特征。实验结果表明,本算法能有效准确地找到扫描物的平面。

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