摘要:随着中红外2μm波段固体激光器在工业、医学、军事和科学研究等领域中的不断扩展,其研究的重要性越来越明显。单掺铥固体激光器的输出波长恰好处于2μm附近,因此成为人们研究的热点方向,但单掺铥晶体由于发射截面小,上转换、重吸收效应严重等原因导致其热效应明显,严重影响了激光器的输出性能,使激光器的发展受到严重限制。因此研究激光晶体中的热效应对激光器性能的提升具有重要意义。本文综述了自研究热效应以来国内外基于各种基质的单掺铥固体激光器的热效应的研究成果,同时对固体激光器热透镜效应的热传导理论以及对热透镜效应的发生环境和形成条件有影响的因素进行阐述和分析。最后针对分析过程中所涉及的热功率密度,光强等参数进行讨论,为热透镜效应的热焦距计算和测量奠定了良好的理论基础。

摘要:航天红外遥感已广泛地应用于军事国防、大气探测、水体探测、资源探测和空间天文观测等领域,航天遥感红外探测器是遥感载荷的核心器件。本文对航天遥感红外探测器需求的关键指标进行了分析,将航天遥感红外探测器分为成像类、光谱类和天文探测类,并介绍了三类探测器的特点和发展现状。

摘要:红外检测技术具有受环境负面影响小、抗外界干扰能力强等优势,在众多领域皆有极为重要的应用价值。然而,由于红外小目标存在缺少明显的可用信息、边界模糊等问题,对其检测的难度较大,因而成为目标检测领域的研究热点与难点。本文通过分析困扰红外小目标检测研究发展的难题所在,首先就目前针对其检测的传统算法原理进行简要说明。其次,详细阐述了基于深度学习的多类型红外小目标检测算法,并对相关算法的分类、评估指标、相关数据集等多方面内容进行了介绍,随之以实例说明对当前算法改进的有效方式。最后,归纳总结现有检测算法的优缺点,探讨了红外小目标检测研究领域的未来发展趋势,即向高精度、高实时性、强鲁棒性、低复杂度的算法方面深入研究。

摘要:激光红外热成像检测方法具有检测距离远、检测速度快、检测结果可视化等优点,在纤维增强复合材料缺陷检测领域具有广阔的应用前景。为消除由于激光加热不均造成的检测能力较低等问题,本文提出和研究了一种基于衍射分束原理的激光光束整形和匀化方法,在此基础上开发了便携式光纤耦合光束匀化激光红外热成像检测系统,并将其应用于航空碳纤维增强复合材料结构快速检测上的应用研究,计算及实验结果表明该方法及系统大幅提升了激光光束的均匀度,有效消除了由于加热不均造成的背景噪声,提高了缺陷的检出率,可以实现对纤维增强复合材料内部分层脱粘缺陷和冲击损伤等的有效检测。与现有商用红外热成像检测系统相比,所开发系统具有更高的检测性能。

摘要:为探究功率参数对AerMet100钢激光熔覆C276涂层组织与性能的影响,为起落架的复合材料研究提供参考。利用激光熔覆技术在A100钢表面制备HastelloyC276熔覆层,并通过电子显微镜、XRD衍射仪、EDS能谱仪、电化学工作站和摩擦磨损仪等设备,研究功率参数对显微组织形貌、物相、硬度和耐蚀性能的影响。实验结果表明,不同涂层组织顶部主要由等轴晶和胞状晶组成,中部主要由柱状晶和胞状晶组成,底部主要由平面晶、柱状晶和胞状晶组成,且随着功率参数的增加,组织尺寸逐渐增大,中部等轴晶逐渐生长为胞状晶,底部胞状晶逐渐生长为平面晶。不同功率参数下熔覆层主相类别无明显变化,且熔覆层中存在偏析现象。综合分析在功率参数1400W下熔覆质量最好,综合性能最佳。

摘要:晴空风切变是公认的航空危险天气。为了研究155μm激光测风雷达对晴空风切变的探测效果,利用激光测风雷达数据,结合自观系统实时风场数据,对2022年2月13日影响银川机场的晴空风切变过程进行详细分析。激光雷达探测结果表明风切变发生前高空偏北风有下沉特征,动量下传导致地面北风增强；此次风切变由东北风与西南风交汇形成,东北大风呈楔形从近地层嵌入,形成水平风切变,随后向西南传播影响机场跑道。预报员利用激光测风雷达可以提前15min对此次风切变进行预警。

摘要:为了准确检测煤样的各种元素含量、灰分和发热量等工业指标,提出利用激光诱导击穿光谱技术进行煤样的光谱强度信息采集。激光诱导击穿光谱技术作为一种新型的元素分析技术,通过高能脉冲激光聚集在样品表面,分析等离子体释放出的元素谱线信息,得出样品元素含量和组成。而光谱信息采样的延迟时间是光谱检测中一个非常重要的参数,为了研究延迟时间对煤样激光诱导击穿光谱信号强弱的影响,提出了通过连续背景强度变化和相对标准偏差计算来判定测量煤样的最佳延迟时间。本研究选取山东济南众标科技有限公司的三种标准煤样作为研究对象,实验测试使用Nd∶YAG脉冲激光器,波长为1064nm。对于煤质的检测,采用AvaSpec Dual型光纤光谱仪,光谱探测波长范围为两通道195～467nm和615～973nm。延迟时间为247～252 μs对三种标准煤样ZBM100、ZBM101、ZBM104的光谱信息进行特征分析,通过光谱信号强度和连续背景强度随延迟时间变化的关系,判断出247～252 μs范围内的最佳延迟时间。随着延迟时间的增加,连续背景强度快速衰减,在250 μs时,连续背景强度和光谱信号强度分别衰减到延迟时间为247 μs时的30和50。其次通过在不同延迟时间下相对标准偏差的计算,判断出标准煤样样本中Al、Si、Fe三种元素最佳延迟时间为247 μs、248 μs、249 μs所对应的标准偏差达到最小值,得到因选用标准煤样对象不同其相对标准偏差对应元素的最佳延迟时间也会有所差异。研究结果表明,三种标准煤样ZBM100、ZBM101、ZBM104的光谱强度在247～252 μs的最佳采样延迟时间为250 μs。此实验研究结果,为激光诱导击穿光谱技术探测和分析煤质检测的最佳延迟时间提供了依据。

摘要:卤化物钙钛矿独特的物理结构和电子结构,使其表现出了明显优于传统半导体材料的非线性光学性能。本文报道了氧化石墨烯与钙钛矿复合材料(GO & CH3NH3PbI3)作为可饱和吸收体(SA)在被动调Q激光器中的应用。实验表明,氧化石墨烯的超快电荷传输特性和钙钛矿的强电荷产生效率可以结合在一起。GO & CH3NH3PbI3复合材料表现出更强的饱和吸收性能。将GO & CH3NH3PbI3 SA插入Nd∶YVO4全固态被动调Q激光器谐振腔内,实现了1064nm调Q脉冲的输出。当抽运功率增加到65W时,激光器平均输出功率为350mW。此时,激光器输出的调Q脉冲宽度为340ns,重复频率为1773kHz,射频信号信噪比为46dB。

摘要:为了提升1300nm半导体激光器的光电特性,采取k·p方法的激光器模拟软件SiLENSe设计了GaAsSb/GaAsP/InGaAsSb应变补偿激光器,调控了有源区的能带结构,并对该结构进行了仿真计算。结果表明,与传统InGaAsSb/GaAsSb有源区对比,应变补偿结构LD2阈值电流从135mA降低至95mA。在15 A的注入电流下,工作电压从138 V降低至125 V,其输出功率从107W提高到121W,电光转换效率从521提高至646。这主要由于在势垒中引入张应变改善了有源区的能带结构,从而使载流子的泄漏受到抑制,器件性能得到了显著提升。该有源区的设计将对制备高性能中红外单模半导体激光器具有重要的理论参考价值。

摘要:为提高海上风机塔架腐蚀速率预测精度与效率,提出基于改进时域高通滤波红外图像的海上风机塔架腐蚀速率预测方法。由基于改进时域高通滤波算法的塔架红外图像质量优化方法,在校正图像不同频域信息的偏移系数之上,引入减底图法、锐化滤波器,有效去除图像噪声信息,并增强塔架目标细节特征,从而优化图像质量；针对处理后塔架红外图像,经基于改进Niblack算法与最大熵算法的塔架红外图像分割方法,以背景、目标分离方式,提取塔架目标图像,作为基于天牛须搜索算法的极限学习机腐蚀速率预测方法的预测样本,预测海上风机塔架腐蚀速率。实验结果显示:该方法在迭代10次后便可高精度预测海上风机塔架腐蚀速率,具备海上风机塔架腐蚀速率准确、快速预测能力。

摘要:风云气象卫星是中国作为世界大国的“标配”之一,高效服务于我国国民经济和社会发展,有效提升了中国作为世界负责任大国的国际形象。红外探测器作为风云气象卫星的“眼睛”,其性能直接关系到风云卫星的应用效果。碲镉汞光导器件作为第一代光子型红外探测器,在我国风云气象卫星事业的发展壮大中起到了关键作用,尤其是作为全国产化高性能红外探测器,在如今风云变幻的国际环境中更是为我国气象卫星事业的继续发展起到了“定海神针”的作用。本文中以目前在轨运行的风云卫星为基础,概述了在我国风云气象卫星中应用的碲镉汞光导器件的最新性能,也为该系列高性能红外探测器的后续商业化推广应用进行了展望。

摘要:超声红外热图像因噪声干扰及缺陷位置的热扩散,导致其存在对比度差、清晰度低、边缘模糊等问题。为了增强红外图像视觉效果,提高缺陷检测能力,提出了一种基于聚类分析和缺陷骨架的超声红外图像增强方法。采用基于kmeans的DBSCAN聚类算法对裂纹发热区域进行识别聚类,将图像分解为缺陷生热区域与非缺陷区域；然后,对缺陷区域进行骨架描述,并沿裂纹骨架走向采用改进的部分子块重叠直方图均衡算法对缺陷图像进行增强。提出的超声红外图像增强方法与常用的直方均衡化、限制对比度自适应直方图均衡化、自适应同态滤波三种方法进行对比,结果表明所提的增强方法可以得到对比度更显著的图像,具有明显的优势。提出的方法为增强超声红外图像视觉效果、提升裂纹诊断能力提供了一种有效方法。

摘要:针对红外探测器制备过程中的多种镀金工艺展开了研究,通过对不同工艺制备的镀金层进行扫描电镜观察,发现不同的镀金工艺制备的样品存在较大的差异。电镀金层的晶粒直径为2～3μm,真空蒸发镀金的晶粒直径为100～600nm,离子束溅射镀金的晶粒直径在30～70nm之间。对不同的方法制备的金层与铟焊料的扩散速度进行了试验及分析,发现晶粒尺寸越小铟的扩散速度越快。

摘要:基于有限元法构建了CdZnTe晶体生长模型,分析了不同放肩角度下固液界面的形态演变。模拟结果表明,放肩角度变化导致了放肩区域内温度梯度分布的变化,进而改变了该区段的固液界面形态。在60°/90°/120°/150°四种放肩角度中,120°能在放肩段得到最平坦的固液界面。随着生长进行,不同角度下固液界面的形态差异逐渐减小,在主体生长中所有界面形状趋于一致。根据模型参数进一步实施了CdZnTe晶体的生长实验,结果表明,在90°/120°/150°三种放肩角度中,120°放肩时晶锭头部的单晶率更高。

摘要:近年来,随着消费级无人机市场需求的快速增长,由“低慢小”目标造成所引起的安全隐患不断增多,对重点区域的低空安全威胁日益增大,研究对 “低慢小”目标的有效探测技术迫在眉睫。基于此,本文对现有反无人机技术体系的组成及各类探测技术手段的特点进行分析,总结出现有防护系统对中近距离突然起降、快速穿越防护区域周界的“低慢小”目标的探测预警能力不足。为解决此问题,本文开展一种新型全景光电探测技术的研究,采用低成本的低照度、大视场可见光探测器件,通过多传感器的拼接技术,实现单节点大空域范围的覆盖与显示,利用类人视觉机制的智能算法,实现复杂场景内目标的快速检测与准确识别,通过多节点分布式组网部署方式,有效提升了系统在超近空的防护能力。

摘要:军用无人机载紧凑型光电吊舱的发展,使小微型无人机从单纯的情报搜集、侦察监视设备转变为集情报侦察、目标引导、毁伤评估等于一体的作战平台。介绍了近年来几款典型多功能紧凑型光电吊舱,分析了国内外产品的差异。结合现代战争作战需求,总结了其作战运用模式,并对我国军用无人机载紧凑型光电吊舱的发展方向进行了分析。

摘要:介绍了适用于4096×4096,F/#1的大靶面制冷型中波探测器的大视场大孔径红外成像系统的设计方案,采用二次成像的方式,减小大物镜的口径,提高孔径利用率；计算得到满足要求的初始结构,并分析了像差特性；通过优化初始结构、采用折/衍混合器件及非球面等方式校正大口径大视场带来的高阶像差。 系统工作波段为37～48μm,焦距为60mm,视场角2ω=52°。全视场在50 lp/mm处的MTF高于045,满足设计要求。经过设计优化,实现了100冷光阑效率。

摘要:乙二醇水分含量检测标准方法为卡尔·费休法,该方法操作繁琐、耗时长,且存在人为误差等缺点,提出基于太赫兹时域光谱技术检测乙二醇中含水率的新方法,采用透射式太赫兹时域光谱系统对不同含水率(0～50)的乙二醇溶液进行测定,获得其时域光谱,计算得到不同含水率乙二醇样本的吸收系数和折射率；采用标准正态变换、Savitzky Golay平滑等方法组合对光谱数据进行预处理,基于处理后折射率和吸收系数建立PCR、PLSR、SVR三种预测模型,通过对比模型的相关系数和均方根误差,选出最优的定量分析模型。结果表明:在基于吸收系数建立的预测模型中,经SNV处理后乙二醇吸收系数的SVR模型预测性能最佳,其预测集R2与RMSEP分别为09941和000451；在基于折射率建立的预测模型中,经S G平滑预处理后乙二醇折射率的SVR模型预测性能最佳,预测集R2与RMSEP分别为09988和000507；均具有较高的预测精度。研究表明,文章实现了乙二醇含水率快速、无损和高精度检测,所提方法能为乙二醇质量快速评价提供技术指导,也为有机溶剂水分含量检测提供一种新思路。

摘要:利用交替方向优化技术的Retinex分解是一种有效的低光图像增强解决思路。但是由于反射层和照度层的联立估计通常被视为一个多块凸优化问题,这导致算法结构复杂,优化效率低。本文将Retinex分解扩展到高斯场中,提出了一种基于正则化高斯场(Regularized Gaussian Fields,RGF)模型的低光图像增强方法。通过建立基于RGF的目标函数,将反射层和照度层的联立估计表述为一个无约束优化问题。该目标函数是可微的,因此可以通过标准的梯度优化技术进行解优化,同时解出反射层和照度层。然后,利用高斯核权重对求解出的反射层进行校正,以避免过度曝光而导致的细节丢失。经过大量的定性和定量对比实验,结果说明了与目前公认效果较好的方法相比,本文方法在增强效率和质量方面都具有一定优势。

摘要:为解决图像融合中边缘细节保留不理想的问题,本文提出了一种快速滚动引导滤波器和改进脉冲耦合神经网络相结合的红外可见光图像融合方法。提出的快速滚动引导滤波器可以较好地在保留边缘、细节纹理信息的同时有效提高运行效率。首先,利用快速滚动引导滤波和高斯滤波对源图像进行多尺度分解；其次,为了使基础层图像更好地突出轮廓信息,采用相似性匹配的融合规则对图像进行融合；然后,细节层采用改进参数自适应脉冲耦合神经网络规则进行融合；最后,经过多尺度重构得到融合结果图。实验结果表明,与其它5种融合方法相比,该算法不仅在视觉效果上得到了提升,而且能够充分保存图像的边缘和纹理等信息,极大地提高了运行效率。另外,该方法在客观评价指标上均优于对比方法。

摘要:红外全息技术更适用于长距离的大视场成像,但其散斑噪声与高斯噪声对图像质量的影响也更加显著,限制了红外全息技术的应用与推广。本文通过引入全局傅立叶阈值与自适应维纳滤波的方法对三维块匹配滤波算法进行优化,提高了其对红外全息图像降噪的适应性与细节保留,得到改进的三维块匹配滤波算法,并与多种采用传统滤波方法的结果进行了对比。结果表明,改进后的算法可以在对红外全息图像中的高斯噪声等环境噪声与散斑噪声进行降噪的同时保留更多细节,是一种更加适用于红外全息图像的降噪方法。

摘要:在大气层、临界层中高速飞行的飞行器其周边的光学成像环境复杂,准确求解点扩散函数并抑制噪声是图像复原的两个重点。针对目前复原算法存在抗噪性能差、先验信息利用不足等问题,本文提出高速飞行条件下长曝光图像的图像复原方法。首先构造多尺度多方向形态学滤波器对图像进行去噪预处理；引入小波变换将小波的多分辨率特征与图像复原相结合,进一步抑制残留噪声并加快运算速度；采用结合最大类间方差法的Radon变换计算运动模糊点扩散函数；最后构造多直线拟合模型,提出基于图像梯度的对称频谱估计,自适应重建清晰图像频谱。实验表明,本文算法可使用单幅长曝光图像完成有效去噪和去模糊,满足实时复原场景,PSNR和SSIM评价指标数值有效提升。