2019年第7期文章目次

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  • 1  激光压制干扰评估研究现状
    贺宣 周冰 刘贺雄 刘晓帅
    2019, 49(7):787-793.
    [摘要](1) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](4)
    摘要:
    在信息化战争中,光电成像侦察设备和光电成像制导设备在现代作战中发挥了极其重要的效能,而激光压制干扰是对抗光电成像侦察和光电成像制导的有效手段,对激光武器压制干扰效果的研究具有重要意义。文章首先介绍了当前激光武器的现状,然后从CCD成像、红外成像两方面对激光压制干扰评估的研究现状进行了分类梳理,简要评述了重要意义,分析了当前尚未解决的问题,为后续研究启发思路,并提供一定的参考。
    2  基于二维材料的短脉冲光纤激光器研究进展
    胡平 刘芳芳 黄燕 刘英 张芳 刘晓娟
    2019, 49(7):794-800.
    [摘要](0) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](4)
    摘要:
    新型二维材料制备工艺简单、成本低、兼容性好,相比于传统可饱和吸收体具有宽工作波段以及高损伤阈值的优越性,在获得短脉冲光纤激光器方面具有广泛的应用前景。本文展示了石墨烯、过镀金属族硫化物以及拓扑绝缘体等新型二维材料的结构、性质;对基于新型二维材料的短脉冲光纤激光器的国内外研究进展进行了阐述;对该领域的发展趋势进行了概括总结。对应用于光纤激光器短脉冲技术的新型二维材料的研究趋势具有指导意义,有利于材料研究和激光研究两个不同领域进一步的交叉融合。
    3  工艺参数对铁基和镍基粉末涂层性能的影响
    于天彪 韩继标 乔若真 陈辽原 黎柏春 陈亚东
    2019, 49(7):801-807.
    [摘要](1) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](4)
    摘要:
    利用激光熔覆技术分别对Fe105和Ni60合金粉末进行单层单因素实验。采用OLS41003D激光显微镜测量了熔道截面形貌、尺寸及组织;利用显微硬度仪测量了Fe105和Ni60涂层的显微硬度。结果表明,功率对Fe105和Ni60合金粉末熔宽、熔深和熔高的影响呈正相关;扫描速度对熔道熔高、熔宽和熔深呈负相关;随着送粉量增加,熔高增加,熔深下降。与Ni60显微组织图相比,Fe105合金粉末的晶体排列更规则,晶粒细小;Fe105与Ni60涂层平均显微硬度都高于484.63HV,Fe105涂层显微硬度总体略高于Ni60涂层。
    4  皮秒激光在熔融石英中诱导微爆炸形成微腔的研究
    李世雄 张正平 陈德良 秦水介
    2019, 49(7):808-812.
    [摘要](0) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](7)
    摘要:
    介绍了皮秒激光诱导损伤的实验与理论研究。熔融石英置于硅基上,利用皮秒激光脉冲聚焦于硅与熔融石英的接触界面,在熔融石英内部诱导等离子体,并加工出微通道和微腔。在显微镜下观察,微通道和微腔的周围没有发现热裂纹,微腔的直径范围从1.5~5 μm。分析了损伤的形成机理,建立模型讨论微腔的形成机理和大小特征。石英吸收激光能量形成等离子体,等离子体的形成和膨胀将产生冲击波,并受到周围介质的限制,在一个很小的体积内诱导微爆炸,受限的微爆炸在材料内部形成微腔。最后分析了微腔的分布特征。
    5  高能应变率下钛合金靶材层裂模拟研究
    姚红兵 范宁 叶霞 唐旺 李不同 丛嘉伟 朱卫华 周志强
    2019, 49(7):813-817.
    [摘要](0) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](5)
    摘要:
    针对激光诱导冲击波的力学效应,建立了TC4钛合金靶材在单脉冲纳秒激光和单脉冲飞秒激光加载下的有限元仿真模型,分别分析了纳飞秒激光加载下的TC4钛合金靶材层裂与靶材厚度的关系。仿真结果表明高能激光加载下拉应力以及材料表面发生的形变都与靶材的厚度有关,因此层裂程度与靶材厚度相关,表现为TC4钛合金靶材厚度越大越难以发生层裂。对于纳秒激光,峰值压强为6.945 GPa的条件下,靶材厚度在0.3 mm和0.8 mm时,靶材发生层裂;当厚度为1 mm时,材料发生形变。对于飞秒激光,峰值压强为41.33 GPa的条件下,靶材厚度在0.01 mm时靶材破损;靶材厚度为0.05 mm时发生形变。
    6  一种基于激光视觉的焊缝实时检测技术研究
    李东洁 宋贺 徐立航
    2019, 49(7):818-823.
    [摘要](0) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](8)
    摘要:
    提出了一种基于激光视觉的焊缝实时检测技术,旨在提高焊缝检测的速度和精度。在实际的焊接过程中,由于大量噪声的干扰,焊接图像的采集一直是一个复杂的过程。 本文首先建立基于激光视觉的检测系统,以获得激光条纹的原始图像。在此基础上,将原始激光条纹图像灰度化,并提出一种改进的快速中值滤波算法,在去除图像中椒盐噪声的同时,缩短了程序运行时间。并通过Otsu阈值分割获得激光条纹的二值图像,提取感兴趣的激光条纹区域。接着结合方向模板法和脊线跟踪法提取激光条纹中心线,最后采用亚像素级角点法提取焊缝的特征点。 实验证明,本文提出的方法有效地克服了焊接环境的影响,不仅缩短了焊缝特征点检测的时间,而且具有较高的检测精度,符合实际焊接要求。
    7  基于双态混沌PSO的机载激光通信视轴稳定控制
    黎洪展 曹阳 彭小峰 张洪波 陈果 王培容
    2019, 49(7):824-830.
    [摘要](0) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](6)
    摘要:
    机载空间激光通信视轴稳定是激光通信链路建立的前提。在视轴稳定平台中应用自抗扰控制方法取得了良好的控制效果,但自抗扰控制需调整参数众多且缺乏规范的调整手段。针对自抗扰控制调参难的问题,本文提出了一种利用双态混沌粒子群算法优化自抗扰控制参数的方法。仿真结果表明,与PSO-PID控制方法相比,该方法具有更快的响应速度,更强的抗干扰能力和更好的鲁棒性。
    8  Cr4+∶YAG被动调Q激光器脉冲输出特性研究
    白青山
    2019, 49(7):831-834.
    [摘要](1) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](5)
    摘要:
    研究了Cr4+∶YAG被动调Q激光器脉冲输出特性,通过Cr4+∶YAG跃迁吸收的速率方程模型,模拟分析了Cr4+∶YAG初始透过率和晶体长度对激光输出脉冲宽度的影响,并利用氙灯泵浦Nd∶YAG激光器进行了被动调Q实验。结合模拟结果分析了产生激光多脉冲的现象,通过对被动Q开关参数的优化,获得了激光脉冲宽度约为17.5 ns,单脉冲能量为195 mJ的稳定激光脉冲输出。
    9  基于非线性偏振旋转锁模孤子光脉冲的产生及模拟
    梁勤妹 汪徐德
    2019, 49(7):835-840.
    [摘要](0) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](5)
    摘要:
    非线性偏振旋转(NPR)技术是被动锁模光纤激光器中实现超短脉冲的一种有效方式,因其结构紧凑,可靠性高而备受关注。本文利用基于NPR锁模的掺铒光纤激光器,在1557.7 nm波段,获得了脉冲宽度为1.35 ps,基频重复率为9.49 MHz的脉冲序列输出。利用耦合的金兹堡-朗道方程,数值模拟了激光器中锁模孤子光脉冲的产生,并对锁模建立过程中孤子时域和频域演化进行了分析,模拟分析和实验观察相吻合。该结果有助于加深人们对NPR锁模光纤激光器中孤子锁模动力学特性的理解。
    10  高功率光纤激光器光纤器件封装应力影响研究
    於安琪 闫明鉴 尹路 韩志刚 朱日宏
    2019, 49(7):841-848.
    [摘要](0) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](4)
    摘要:
    高功率激光器无源器件制作过程中封装不当引入的应力,会导致信号光光束质量劣化和光纤温升,为了解决此问题,理论分析了光纤形变对信号光模式分布的影响,利用有限元方法建立包层光导致光纤发热模型,实验研究了不同封装方式对光纤发热情况和信号光光束质量的影响。实验表明,应力导致的光纤形变会造成信号光M2值在受力方向上略微变小而其垂直方向上变大,在输出100 W信号光时,施加应力导致的M2值的变化最高为0.39,与仿真结果相符。在光纤温升方面,相比于使用硬质胶水带来的12 ℃温升,使用硅橡胶封装的剥离器将温升控制在5 ℃以内,且其封装应力引入的M2值的变化在0.05以内。
    11  基于Fe2+:ZnSe微米粉末嵌入ZBLAN玻璃的4.32 μm中红外随机激光
    邓丽娟 冯国英 张弘 戴深宇
    2019, 49(7):849-854.
    [摘要](0) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](5)
    摘要:
    在室温下制备了基于Fe2+:ZnSe微米粉末嵌入ZBLAN(ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF)玻璃的中红外随机激光器,随机激光的中心波长约为4.32μm。Fe2+:ZnSe微米粉末的平均晶粒尺寸为3.54 μm,XRD结果表明Fe2+:ZnSe微米粉末为立方闪锌矿结构。在2.94 μm纳秒脉冲激光泵浦下,随机激光的阈值为557.89 mJ/cm2。随着泵浦能量的增加,随机激光多纵模的特点也随之出现。泵浦能量超过阈值后,随机激光的光谱线宽为10 nm,脉冲宽度为50 ns。这项工作为获得稳定的中红外激光源提供了一种简单而经济的方法,将粉末嵌入固体基质中可以对粉末起到稳定的作用,这种方法在制备中红外光子器件和光纤激光器上具有潜在前景。
    12  焦平面阵列红外成像设备噪声特性分析及仿真
    樊宏杰 邹前进 刘连伟 姚梅 陈洁
    2019, 49(7):855-860.
    [摘要](0) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](5)
    摘要:
    红外成像设备噪声分析及仿真是红外图像仿真工作的重要组成部分。分析了焦平面红外成像设备的噪声组成及特性。焦平面红外成像设备的噪声可以分解为非均匀性噪声、非均匀性漂移噪声和随机噪声。分别针对凝视红外成像设备和扫描红外成像设备分析了噪声成分的计算过程及数字特征。根据实测图像数据可提取非均匀性噪声矩阵(或向量)、非均匀性漂移噪声特征参数矩阵、随机噪声特征参数矩阵(或向量)。非均匀性漂移噪声短时间内服从线性变化关系。随机噪声服从正态分布。最后给出了基于实测噪声特征数据的焦平面阵列成像设备的噪声仿真过程。
    13  低暗电流高温工作碲镉汞红外探测器制备技术
    田震 肖昕 宋淑芳 胡尚正 周立庆
    2019, 49(7):861-865.
    [摘要](0) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](6)
    摘要:
    报道了与传统的n-on-p结构相比具有更低暗电流的p+-on-n型碲镉汞红外探测器的研究进展。通过水平滑舟富碲液相外延生长的方法在碲锌镉衬底上原位生长In掺杂碲镉汞n型吸收层材料,然后再分别采用As离子注入技术和富汞垂直液相外延技生长技术实现了P型As外掺杂的p+-on-n型平面型和双层异质结台面型两种结构的芯片制备。碲镉汞探测器的主要缺点是需要低温制冷,期望碲镉汞探测器在不降低性能的前提下具有更高的工作温度(High Operating Temperature,HOT),成为红外探测器技术发展的主要方向。本文对基于标准的n-on-p(Hg空位)掺杂工艺及新研制的p-on-n型As离子注入及异质结制备技术的探测器进行了高温性能测试,测试结果表明采用p-on-n型的碲镉汞探测器能够实现更高的工作温度。
    14  机载IRST红外探测器组件热控设计研究
    杨百剑 闯家亮 李春领 鹿嵩昊
    2019, 49(7):866-870.
    [摘要](1) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](6)
    摘要:
    为实现机载IRST系统在宽温度范围、低气压环境、小外露尺寸约束条件下的性能提升,本文通过分析探测器参数对探测性能的影响,提出了降低探测器组件控温点以提升探测性能的思路,基于机载环境设计开发了探测器组件热控系统,经测试,探测器组件截止波长、探测率、盲元率等指标均得到改善,IRST系统等效探测能力提升15 %以上。该设计思路对于提升红外的侦察/探测系统性能,具有一定的参考意义。
    15  碲镉汞红外探测器量子效率计算研究
    王亮 杨微
    2019, 49(7):871-875.
    [摘要](0) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](6)
    摘要:
    首先分析了量子效率计算的相关方法,然后分析红外碲镉汞探测器测试过程。对器件进行电学性能测试及光谱响应测试基础上,利用测试方法和测试数据计算出探测器产生的电子数。再将实际电子数与理论分析的光子数相比,计算出探测器对不同红外波段量子效率,最高可达66 %,达到了国外同类型器件响应的量子效率指标。本文的研究为评价碲镉汞探测器的光电转换性能提供了一种有效的方法。
    16  面阵摆扫型无人机载大视场高光谱成像技术研究
    王义坤 韩贵丞 姚波 亓洪兴 蔡能斌
    2019, 49(7):876-880.
    [摘要](0) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](6)
    摘要:
    提出了一种面阵摆扫型无人机载大视场高光谱成像技术,控制基于马赛克型滤光片分光的画幅式高光谱相机在翼展方向进行扫描实现大视场、高光谱分辨率成像。进行外场飞行试验,获取了像质清晰的大视场、高光谱分辨率对地观测图像,飞行作业效率为8.64 km2/h,较单相机成像,作业效率提高约3.4倍。系统光机结构简单,体积、重量优势明显,在无人机高光谱遥感方面应用前景广阔。研究成果对推动无人机载光谱成像技术向大视场、高光谱分辨率方向发展具有一定的参考价值。
    17  微型光谱仪辐射定标技术研究
    崔继承 朱继伟 崔弘 马婷婷
    2019, 49(7):881-885.
    [摘要](0) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](5)
    摘要:
    光谱仪器是进行分析和测量的基本设备,应用非常广泛。由于传统光谱仪的诸多缺点,微型光谱仪成为光谱仪器发展的一个重要的研究方向。作为微型光谱仪主要探测元件的线阵CCD具有实时传输和自扫描速度快、频率响应高、能够实现动态测量且能在低照度下工作等特点,其输出信号为像素点和灰度(DN)值,此输出信号与光谱波长和辐射通量之间的对应关系为定标的主要内容。本文主要研究在假定光谱定标已经完成的情况下,输出DN值与辐射通量之间的定量关系。本文基于拉格朗日插值算法,在Visual studio平台上利用C#语言编写了辐射定标算法小程序,利用在中国计量院定标过后的钨灯完成了微型光谱仪的辐射定标,消除了因传感器本身产生的误差,并利用未标定的钨灯验证了该定标方法的可行性,且成功应用于微型光谱仪的应用中。
    18  基于双频锁定的谐振式微光陀螺背散噪声抑制
    李昊天 刘文耀 潘梓文 唐军 刘俊
    2019, 49(7):886-890.
    [摘要](0) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](6)
    摘要:
    经过十余年的发展,谐振式微光陀螺(RMOG)系统中的光学噪声依旧是制约陀螺输出精度的重要因素,其中背向散射噪声是谐振式微光陀螺系统中的主要光学噪声之一。本文首先分析了背散噪声产生机理,建立了谐振式微光陀螺系统背散噪声数学模型。其次,利用不同频率激光,将CW与CCW光路中的背散噪声与反向光信号的相干噪声信号移频至高频段并滤除,实现背散噪声抑制的方法。并利用双激光器双频锁定的方法进行了验证。实验结果显示,谐振曲线中背散噪声被有效抑制,从而使谐振式微光陀螺系统锁频精度提高了5倍,锁频精度达到6 °/h。
    19  新型多功能目标模拟器光学系统的设计
    杜晓宇 杨加强 彭晴晴 刘琳
    2019, 49(7):891-895.
    [摘要](0) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](6)
    摘要:
    针对现有目标模拟器不能用于多传感器光电设备调焦调轴过程、无法满足其装调需求的问题,设计仿真了一种新型多功能目标模拟器光学系统。本文确定了该目标模拟器的光学方案,采用了中波红外、长波红外、激光、可见光多波段共孔径复合形式,对各分系统进行了详细设计和仿真。作为多传感器光电设备焦距调试以及各波段光学系统光轴一致性调试过程中的核心设备,该目标模拟器可以为其提供调焦和调轴基准并提高调焦和调轴精度,该目标模拟器集成度高、结构紧凑、小巧便携,便于后续自动化扩展。
    20  光学球罩数控抛光工艺关键技术研究
    姚大虎 张永久 张川
    2019, 49(7):896-899.
    [摘要](0) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](6)
    摘要:
    光学球罩被广泛应用于各类光电系统中,其面形精度制约着光电系统的成像质量。随着数控技术的发展,数控加工技术逐渐成为目前光学加工行业的主流发展方向。基于高质量的铣磨表面,为了能够在准球心高速抛光工艺中实现等去除量加工,本文对同步抛光技术进行了理论分析及数学模型推导,并通过实验证明,同步抛光技术可以有效地提升加工效率,获得高质量的光学表面。
    21  基于任意偏振态的数字全息散斑去噪
    杜彤耀 孔勇 徐雪莹 钱心磊 徐果 董昊
    2019, 49(7):900-904.
    [摘要](1) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](7)
    摘要:
    数字离轴全息图重建的物体图像会有明显的散斑噪声,本文利用降低相干度的方法来实现散斑去噪。具体方法是通过任意偏振态的物光和线偏振态参考光实现干涉记录,通过这些光场进行平均处理可以有效减少数字全息中产生的散斑噪声。通过控制三个波片的旋转实现任意偏振态,得到多种偏振态下的全息图,多偏振态下重建物体图像的散斑对比度各有不同,对各个重建图像进行对比分析得到最优结果。之后再将各偏振态下的全息图叠加进行重建,重建图像中的散斑噪声得到很好的抑制且比单偏振态下效果更好。从实验结果的分析中能看到这种方法对抑制散斑噪声的有效性。
    22  能量分布识别相位畸变的自适应双域滤波方法
    王一 李辉 宋宝根
    2019, 49(7):905-912.
    [摘要](0) [HTML](0) [PDF 0.00 Byte](4)
    摘要:
    在基于能量分布识别相位畸变方法中,条纹图像的质量是影响畸变识别精度的主要因素之一。为了准确辨别条纹相位畸变,需对条纹图像进行滤波处理,滤除图像中的噪声以及背景信息等。提出了一种基于能量分布的自适应图像滤波方法,通过傅里叶变换将图像转换为能量分布图,根据畸变与未畸变图像能量弥散度差值大小对小波滤波的阈值进行调整,旨在寻求能量弥散度差值最大的阈值作为针对当前图像的滤波方法可接受阈值。通过对单空域、单频域以及双域滤波方法进行实验验证,结果表明单一使用空域或频域滤波处理,畸变图像与未畸变图像能量分布差别在1.4 %~3.2 %,使用非自适应双域滤波方法进行滤波处理,能量分布差别在7 %以上,而采用自适应双域滤波方法进行滤波处理,能量分布差别超过8 %。自适应双域滤波方法显著提高了能量的识别精度。

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