• 2020年第6期文章目次
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    • >综述与评论
    • 基于MBE替代硅衬底的材料综述

      2020, 50(6):643-650.

      摘要 (16) HTML (0) PDF 1.57 M (65) 评论 (0) 收藏

      摘要:主要介绍了几种用MBE技术生长HgCdTe/CdTe的Si衬底的替代性衬底材料的基本参数,以及不同材料的最新生长过程及结果,和对它们的生长结果的比较分析,以此来选择较为适合替代Si衬底来生长HgCdTe/CdTe的衬底。本文通过一系列的对比,得出目前最有发展前景的替代衬底是GaSb衬底,是未来发展的方向。

    • 飞秒激光微孔加工发展综述

      2020, 50(6):651-657.

      摘要 (39) HTML (0) PDF 1.30 M (56) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着飞秒激光器的成熟,飞秒激光的应用越来越广泛。由于飞秒激光独特的属性,在微孔加工中具有明显的优势。本文介绍了飞秒激光与材料之间的相互作用机理、飞秒激光打孔的理论研究发展、打孔方式的研究以及各种飞秒激光加工参数的探索。总结了目前发展遇到的问题,未来的发展趋势并提出自己的观点。

    • >激光应用技术
    • 湿蒸汽参数后向异轴散射测量模型的优化及实验研究

      2020, 50(6):658-667.

      摘要 (13) HTML (0) PDF 1.62 M (31) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了能够对汽轮机湿蒸汽各参数的变化进行精准的监测,提高汽轮机内部除湿技术和机组的运行效率,对湿蒸汽参数后向异轴散射测量模型进行了优化和实验研究。基于Mie散射理论建立了湿蒸汽测量模型,对原散射体的几何模型进行优化;通过MATLAB对该模型进行了仿真模拟,计算得到当接收距离d=0.32 m,水滴群质量中间半径r0.5=1 μm,尺寸分布参数K=5和水滴数浓度N=2.5×1011时,散射光强值达到最佳。利用相减消光法和均值滤波法对CCD相机信号进行了提取和处理,并对不同工况下的湿蒸汽参数进行了实验测量计算与反演,实验反演的结果和仿真模拟的结果变化趋势吻合。研究结果验证了基于CCD的后向异轴散射测量模型的准确性和测量汽轮机蒸汽湿度实验研究的可行性,为今后的汽轮机蒸汽湿度测量提供了科学依据。

    • 激光诱导击穿光谱表征3D打印18Ni300模具钢表面硬度

      2020, 50(6):668-674.

      摘要 (5) HTML (0) PDF 1.08 M (29) 评论 (0) 收藏

      摘要:3D打印零件的表面硬度直接影响着其后续的运行安全和使用寿命,目前硬度的测量依赖于破坏性取样后的实验室分析,缺少无损和在线的硬度测量方法。采用激光诱导击穿光谱技术研究了3D打印18Ni300模具钢表面硬度和光谱特性与等离子体特性的关系。得到了样品表面硬度和离子谱线与原子谱线的强度比以及表面硬度和等离子体温度之间的线性关系,离子与原子谱线的强度比和等离子体温度均随着表面硬度的增加而增大。实验结果证明了激光诱导击穿光谱技术作为一种近无损和在线表征3D打印零件表面硬度的方法的可行性。

    • 基于EMD算法的双外腔激光自混合微振动测量

      2020, 50(6):675-681.

      摘要 (12) HTML (0) PDF 1.35 M (33) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于激光自混合理论,提出了一种双外腔激光自混合干涉信号分离的方法,以实现两路微振动的同时测量。用EMD算法对不同频率的两路激光自混合信号进行分离。以原始信号和各IMF分量的互相关系数作为判断依据,选择出高频一路所需的IMF分量。根据两路自混合信号具有线性叠加的性质,原始信号减去高频一路信号即得低频一路信号。对分离出的每一路信号进行频谱分析,利用主频阶次判定法实现振幅重构。结果表明,仿真和实验信号均能有效被分离。

    • >红外技术及应用
    • 红外探测器对高超声速飞行器的作用距离分析

      2020, 50(6):682-690.

      摘要 (18) HTML (0) PDF 1.51 M (43) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了对临近空间高超声速飞行器进行有效探测预警,计算天基红外探测器的作用距离。首先分析不同的对比度的区别,根据探测几何关系,考虑到目标、背景到探测器之间的大气透过率差异、路径辐射的影响,构建了基于表观对比度的作用距离模型,给出了逐步逼近的求解流程,同时指出模型中的参数仅是波长的函数,与探测距离无关。然后根据实际的飞行器和海洋背景,对天基红外探测器的作用距离进行仿真计算,仿真指出,侧视探测方向下可以取的最大的作用距离;相同速度和探测方向下,中波波段的作用距离均高于长波波段;随着飞行速度的增加,中波波段作用距离的增加量要大于长波波段。

    • 红外微型多谱段集成滤光片产品质量考核方法

      2020, 50(6):691-696.

      摘要 (4) HTML (0) PDF 881.34 K (18) 评论 (0) 收藏

      摘要:作为空间红外相机上的关键部件,微型集成滤光片得到越来越广泛的应用。由于制作工艺复杂,加上探测器内部工作条件极为苛刻,滤光片在使用中经常出现诸多问题。为了在地面阶段全面暴露滤光片质量缺陷并针对性解决这些问题,减少相机在轨工作风险,文章提出一套适用于空间红外相机的多谱段集成滤光片产品质量考核方法,涵盖产品外观检查、结构尺寸测试、面形检测、光谱性能测试、膜层质量检查,环境试验考核、力学试验考核等方面,旨在滤光片研制过程中能够全面、准确地考核集成滤光片产品质量,减少产品使用中的潜在风险。

    • 多谱段集成长线列红外探测器研究进展

      2020, 50(6):697-702.

      摘要 (8) HTML (0) PDF 1.68 M (28) 评论 (0) 收藏

      摘要:简述了多谱段集成长线列红外探测器应用情况,描述了国外多谱段集成长线列红外探测器技术性能及发展情况,介绍了国内GF-5号卫星用多谱段TDI集成长线列红外探测器研制情况,总结出多谱段集成长线列红外探测器研究技术难点。

    • >红外材料与器件
    • 碲镉汞薄膜分步化学抛光技术研究

      2020, 50(6):703-706.

      摘要 (7) HTML (0) PDF 1015.54 K (22) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对碲镉汞薄膜化学抛光过程中容易产生材料组分均匀性变差、影响芯片性能的现象,提出了一种分步化学抛光技术。材料表面分析和组分分析结果表明,分步化学抛光可以降低材料表面的粗糙度,改善化学抛光材料组分的均匀性,有效地去除材料表面氧化,同时对探测器芯片性能的均匀性提升也做出了一定的贡献。

    • 高可靠红外光电水浸传感器研制

      2020, 50(6):707-711.

      摘要 (9) HTML (0) PDF 902.95 K (20) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于红外光电检测原理的水浸传感器灵敏度高,响应时间快,但环境自然光、水雾等干扰测试准确度。本文通过对光学探头材料与结构的优化设计,提高传感器测试精度,通过双层防护结构设计与恒温加热设计,避免自然光、凝露等环境因素对光电检测的测试干扰,设计获得了高可靠的红外光电水浸传感器。

    • >光电技术与系统
    • 基于主成分分析方法的光电系统抗干扰性能评估研究

      2020, 50(6):712-717.

      摘要 (10) HTML (0) PDF 817.63 K (18) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于主成分分析法开发了一种评估红外系统抗干扰性能的综合评价方法。针对红外系统,构建了能够体现其抗干扰性能的指标体系,利用主成分分析法,对不同红外系统的抗干扰性能做出了客观的评价。通过计算不同红外系统的综合得分、主成分得分,实现了不同系统抗干扰性能的综合排名,进而能够为红外系统的抗干扰性能评估提供重要参考依据。

    • 高精度单轴转台结构设计及仿真分析

      2020, 50(6):718-723.

      摘要 (13) HTML (0) PDF 1.25 M (23) 评论 (0) 收藏

      摘要:根据转台的设计要求,完成了单轴转台的结构设计,并对各部分结构进行了介绍。对轴承进行了选型,并对由于轴承径向跳动引起的轴系误差进行了定量计算。在三维模型的基础上,利用有限元分析软件ANSYS对影响轴系误差的关键结构件进行了仿真分析,结合分析结果和定量计算得出该转台的强度和刚度满足设计要求,能够保证转台的精度。

    • >光纤及光通讯技术
    • 光纤光栅传感器阵列在空间温度场测量中的应用

      2020, 50(6):724-728.

      摘要 (3) HTML (0) PDF 1.11 M (23) 评论 (0) 收藏

      摘要:提出了一种基于光纤光栅(FBG)的温度传感测量系统,其可应用于空间温度场的分析与研究。该系统主要由FBG阵列、光纤解调仪和上位机组成,可以在复杂的环境下进行实时多点测温,实现对环境中的温度场进行监控与温度记录。经实验验证,该测量系统准确的实现了对空间中各点温度的实时测量。该系统具有空间分辨率高,响应速度快,抗电磁辐射等特点,为空间温度场研究及特殊工况下的温度场监测提供了有力手段。

    • LED拓扑结构对可见光通信性能影响的分析

      2020, 50(6):729-735.

      摘要 (8) HTML (0) PDF 1.96 M (17) 评论 (0) 收藏

      摘要:在室内可见光通信的研究中,发光二极管的拓扑结构通常被忽略,大多将其视为一固定参数。针对其拓扑结构问题,提出了对不同的LED拓扑结构进行仿真分析,通过matlab建立了室内可见光通信系统模型,并对室内可见光通信中的发光二极管拓扑结构进行仿真测试,得到了不同发光二极管拓扑结构下的室内接收信噪比分布,进而分析不同的LED拓扑结构对信号传输的影响。仿真结果表明,发光二极管对室内接收信噪比分布的影响主要由其结构分布的均匀程度和发光二极管的照射强度是否均衡决定,且优化后的发光二极管拓扑结构具有更良好的室内信噪比分布,更适合室内可见光通信。

    • 复介质光量子阱光传输特性的增益效应

      2020, 50(6):736-742.

      摘要 (7) HTML (0) PDF 1.01 M (23) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用传输矩阵法,研究复介质光量子阱光传输特性的增益效应机制,结果表明复介质对光量子阱内部局域电场和分立共振透射峰的透射率均具有增益放大作用:复介质光量子阱与实介质光量子阱一样,内部也存在很强的局域电场以及透射谱中也出现分立的共振透射峰,但复介质光量子阱的内部局域电场和分立共振透射峰会出现增益放大现象。在光量子阱的组成介质A中掺入具有增益效应的激活性杂质时,光量子阱的内部局域电场首先随着激活性杂质含量的增加而放大增强,但增益放大到极大值后又开始衰减下降,而且不同入射光波长,光量子阱内部局域电场增益放大的极大值及其对应的激活杂质含量不同,其中对处于短波方向的光入射时内部局域电场对激活杂质含量的响应最灵敏最高,而且内部局域电场增益放大的极大值最大,对处于长波方向的光入射时内部局域电场对激活杂质含量的响应灵敏度最低,内部局域电场增益放大的极大值最小。复介质光量子阱光传输特性的增益效应机制,对新型光学滤波器、光学放大器和激光器等光学器件的理论研究与实际设计,以及光量子阱光传输特性的内在机制研究等,均具有积极的指导意义。

    • 基于DL模型与时域耦合波理论的PCA THz调制机理研究

      2020, 50(6):743-748.

      摘要 (8) HTML (0) PDF 1.02 M (22) 评论 (0) 收藏

      摘要:太赫兹电导天线是太赫兹源或探测器的最常用器件之一。针对太赫兹波与金属微结构之间的相互作用效应以及远场辐射调制机理问题,本文提出了基于DL模型与时域耦合波理论的光电导天线太赫兹波调制机理研究。在工形光电导天线上引入金属微结构,采用DL模型理论求解瞬态电流以及时变电磁场,并经由格林函数处理后实现PCA THz的远场辐射;同时建立了瞬态电流和局域电磁模式之间的耦合模型,利用时域耦合波理分析了微结构光导天线THz波辐射的机理。研究结果表明:本文引入的微结构改变了等效模型的辐射阻抗,局域电磁模式能够存储能量6 ps后通过调整结构间的耦合系数以散射损耗形式释放出来;且存在耦合作用时,组合微结构对应共振频率处的辐射得到极大增强,该结论为后续光导天线结构设计和太赫兹波辐射调制奠定重要基础。

    • >图像与信号处理
    • 探测器阵列靶的激光光斑图像复原方法研究

      2020, 50(6):749-753.

      摘要 (10) HTML (0) PDF 1005.86 K (19) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了准确地测量激光远场光斑参数,使得阵列探测法的研究逐渐成为热点。而阵列式靶板仪靶面探测器受空间物理限制和研发成本等因素影响均不能均匀紧密的排布,这将造成采样光斑失真。利用已知采样点参数对光斑图像实现高精度复原是利用阵列探测法测量光斑参数必须要解决的问题。因此,提出采用改进型的双三次插值算法对光斑图像进行复原。仿真分析并对比改进型双三次插值算法和其他插值算法,结果表明:运用改进型插值算法计算得到光斑总能量误差为1.7 %,光斑质心坐标偏移量在x轴方向和y轴方向较最邻近插值算法和双线性插值算法相比均能降低7.8 %和3.3 %,处理时间较双三次插值算法至少缩短35 %。该研究为提高阵列探测法测量远场光斑参数精度积累了一定的理论基础和实验数据。

    • 基于梯度卷积的激光光斑图像分割

      2020, 50(6):754-760.

      摘要 (10) HTML (0) PDF 1.33 M (31) 评论 (0) 收藏

      摘要:为解决传统方法对存在背景噪声干扰的光斑图像分割效果不理想的问题,设计了一种基于梯度卷积的光斑图像分割算法。首先对光斑、背景、噪声的空间灰度分布特性进行分析。而后根据目标与干扰在空间灰度梯度分布特性的差别,构造适应目标尺度的梯度卷积模板,与光斑的梯度图进行卷积,从而在增强光斑特性的同时抑制了背景干扰及噪声。最后,在噪声抑制图像的基础上结合阈值分割和目标特性判别得到最终的分割结果。通过与传统光斑分割算法进行对比实验发现,该算法抗噪能力更强,有效解决了背景与噪声干扰下光斑目标的分割问题。

    • 基于局部协方差矩阵判别模型的红外小目标检测方法

      2020, 50(6):761-768.

      摘要 (10) HTML (0) PDF 1.52 M (24) 评论 (0) 收藏

      摘要:在复杂的背景下检测红外点目标是一项很难的挑战。复杂的背景通常包含结构化边缘、非结构化杂波和噪声,它们具有完全不同的属性。使用某个属性将小目标与这些干扰分开是非常困难的。为了解决这个问题,本文提出了一种基于局部协方差矩阵判别模型的方法来检测目标。在检测目标的过程中,讨论了图像在四个方向上的变化。此外,在红外小目标检测过程中,本文还采用了一种新的基于图像均值和方差的阈值公式。实验结果表明,该方法具有较好的性能。

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