摘要:红外精确制导技术的快速发展,使得传统红外诱饵、红外全向干扰等防护措施的对抗效能迅速下降。定向红外对抗系统只在实施干扰时辐射激光,光束窄、能量集中、无需加热,且隐蔽性和时效性强,是当前应对红外精确制导弹药的主流平台。激光源作为定向红外对抗系统的核心组件,对干扰效能的发挥意义重大,一直备受关注。介绍了可用于定向红外对抗系统的量子级联激光器等六类激光源的研究进展,并结合激光源的集成性、稳定性和适配性对定向红外对抗系统的未来趋势进行了展望。

摘要:报告介绍了3～5μm中红外激光的主要应用领域,概述了该波段中红外激光器国内外研究的最新进展。并对中红外激光器的主要技术路线进行了详细的对比分析,总结其关键技术；结合应用场景,指出不同方案工程应用的难点和特点。最后,对中红外激光技术未来的发展进行了展望。

摘要:回音壁模式(whispering gallerymode,WGM)微腔具有超高Q值和极小的模式体积,并且还存在一种弱后向瑞利散射。利用WGM微腔的该反馈机制,可以实现激光线宽几个数量级的压缩,基于此设计了一种窄线宽激光器。利用数值仿真分析了自注入锁定过程中的光学行为,具体而言分析了系统中相位、失谐、后向散射、耦合效率的变化对系统性能的影响。同时并使用半导体激光器进行了验证实验,半导体激光器中心波长为1552126nm,实验中将7 MHz线宽激光输出压窄至500kHz。基于该方案实现的窄线宽激光器具有轻量化、便捷性高、性能稳定等诸多优点。因而,这种窄线宽激光器在激光干涉测量、激光陀螺、激光测距等领域具有潜在的应用价值。

摘要:设计了一种基于可饱和吸收环镜滤波器的环形腔双波长激光器,在3dB光纤环镜中插入未受泵浦的掺铒光纤(EDF)做可饱和吸收体,构成可饱和吸收环镜滤波器,将此滤波器插入环形腔激光器中,通过调节偏振控制器来实现双波长的稳定输出。经过计算选择64m的EDF作为增益介质,使用一段2m未泵浦的EDF与2×2的3dB耦合器结合形成可饱和吸收环镜滤波器来抑制超模。为抑制常温下EDF的均匀展宽导致模式竞争,选择1554nm的光纤布拉格光栅(FBG)和1562nm的FBG进行双波长激射,在Optisystem平台上进行仿真并搭建实验来测试输出激光的输出功率斜率效率、光信噪比、稳定性等。实验中得出了在室温下稳定输出的双波长激光,两波长各自的光信噪比为547dB和575dB；中心波长变化分别小于004nm和055nm；3dB带宽均为～0126nm。

摘要:本文利用工控机、NI数据采集卡、外围光路搭建激光稳频硬件系统,以调制转移光谱技术为基础,使用LabVIEW FPGA开发了一套单频光纤激光器数字稳频控制软件。基于调制转移光谱产生的伺服控制信号,通过采集误差信号,经PI处理后控制压电陶瓷伸缩,将780nm的激光频率锁定在铷原子的超精细跃迁谱线上。Allan方差结果显示,短期稳定度为152×10-11@10s;长期稳定度优于156×10-11@100000s,可连续运行20天以上。该数字稳频软件利用图形化编程语言,大大节约开发周期,操作界面直观简洁,方便用户分析处理。已成功应用于铷87喷泉钟系统中,且该稳频系统具有通用性,可应用于原子干涉仪、激光陀螺仪等精密测量领域。

摘要:针对激光的高相干性产生的散斑严重影响成像质量的问题,提出了一种基于单压电变形镜的散斑抑制方法。搭建了基于61单元压电变形镜的测试系统,研究了面形复杂度、幅值、更新频率对成像散斑对比度的影响。当参与工作的致动器数目为61,面形更新频率为26kHz,波前面形RMS为18μm时,散斑对比度降低到4以下,此时散斑被明显抑制。实验结果表明面形复杂度越高、更新频率越快、幅值越大,得到的图像的散斑对比度越小,获得的图像信息越好。

摘要:硅通孔是一种实现三维封装的关键技术,由于独特的垂直互连方式受到了广泛关注。然而,硅通孔工艺较为复杂,出现缺陷几率增大,而这些缺陷不易被检测,进而影响了封装性能与可靠性。因此,提出一种基于动态激励的内部检测方法,通过对封装芯片施加动态热激励,激发内部缺陷产生异常温度分布,采集封装外表面温度分布时间序列图像,利用深度学习进行识别分类,实现内部缺陷的外部诊断。首先构建三维封装模型进行有限元瞬态热仿真,通过仿真分析揭示了内部缺陷会对温度分布产生细微影响；构建三维卷积神经网络C3D模型,通过分析温度梯度分布图像随时间变化规律来实现对缺陷的识别与分类；搭建试验检测平台,制备含有不同缺陷的三维封装样品进行验证结果表明,基于动态激励的内部缺陷检测方法分类准确率可达到97.81,可为三维封装内部缺陷的检测提供新思路。

摘要:点云分割作为无序分拣任务中的一个重要处理步骤,其分割精度直接影响后续的目标识别与姿态估计准确率。针对传统LCCP算法在物体复杂堆叠场景下分割效果不佳的问题,本文提出了一种基于改进LCCP的点云分割算法,首先使用改进的VCCS算法将点云划分为超体素,通过融入高斯曲率信息,进一步改善超体素容易跨越物体边界的问题,然后判定邻接超体素的凹凸连接关系,为了进一步减小噪声的影响,对于所有体积小于给定阈值的超体素,判定其与所有邻接超体素间的连接关系,合并所有凸连接的超体素,得到最终分割结果。实验结果表明,本文方法相比于LCCP和CPC算法在分割精确率上提升了31～22,且算法整体性能有明显提升。

摘要:针对棱镜式激光陀螺引燃不可靠的现象,系统地研究了基于外置电极加载高频电场激励激光器件谐振腔的引燃方法,理论上分析了影响激光陀螺引燃电压的获取因素,在此基础上提出了两种增加谐振腔引燃可靠性的措施,通过缩短引燃阴极和引燃阳极之间的距离,有效降低了谐振腔所需的引燃电压值,从而使工作气体局部更容易被激发,进而产生雪崩效应,使整个内部空间的工作气体被激发,实现激光器件谐振腔的正常持续工作。实验结果表明,优化后的激光陀螺谐振腔在高、低、常各温度段可实现大于999的可靠引燃。

摘要:本文介绍了一种应用于短波红外焦平面阵列的高动态范围读出电路。输入级采用电容跨阻放大器结构。通过分时复用奇偶行中像素运放作为比较器,实现各像元的转换增益可单独切换并根据背景辐射自适应调整,像素中的积分电容、采保电路、源跟随器等模块由奇偶像素共用既节省面积又提高了像素设计的自由度。该结构在不增加像素面积情况下,增大了满阱容量,降低了等效噪声电荷,提高了动态范围。读出电路像素阵列大小为64×64,像素间距为30μm。仿真结果表明读出电路的噪声电荷为578 e-,满阱容量为125 Me-,动态范围为106dB,读出速率达10 MHz。

摘要:自定义开窗通过重构图像分辨率从而提高读出帧频,是大规模红外焦平面应用中实现感兴趣区域观察及特殊区域检测的重要技术。基于半定制设计流程,本文提出了一种具有自定义开窗功能的读出电路数字模块,该模块在五个外部输入信号的控制下,实现积分时间调控、工作模式切换、任意开窗、防溢出的功能,具有易于扩展、控制简单、操作灵活的优点。针对传统译码电路产生的竞争冒险现象,提出行级脉宽可调选通信号设计及列级多端口读出的解决方案,进一步提高了电路的可靠性。仿真结果表明,整个设计能够正常实现自定义开窗功能,适用于大规模红外焦平面阵列。

摘要:本文介绍了一种基于列级ADC的读出电路设计实现。该读出电路阵列规格为640×512,间距为15μm,列级数字化ADC结构采用三阶增量式Sigma Delta ADC结构,其量化分辨率为16位,读出电路最大帧频为240 Hz,最大功耗250mW,输出方式采用LüDS方式。

摘要:在透射型光学系统设计中,常用的红外材料包括ZnSe、BaF2和LiF等。为了给光学设计者提供精确的折射率温度系数参数,本文提出了一种自准直原理的偏向角相对测量的新方法,并搭建了一套基于红外单点探测的折射率温度系数测量系统,分析了该方法的精度优势。通过该系统对ZnSe棱镜进行了实验,实验数据与NASA(美国航天局)的CHARMS系统对比,相对误差在1以内。这一系统解决了宽光谱、宽温域下条件下红外光学材料的折射率温度系数测量的实际问题,对红外光学系统的测量精度有了进一步提高。

摘要:为满足光电对抗设备中大转角范围的需求,对基于电涡流传感器的二维大角度快速反射镜角度测量系统的标定技术进行研究。设计了二维大角度快速反射镜标定系统,分析了标定系统的角度测量原理,通过对多项式拟合和双线性插值标定模型进行理论和残差分析,结合两种方法进行模型构建和实验测试。结果表明,在±7°(±25200 ″)角度范围内,运用双线性插值拟合法整体误差小于30 ″。通过与传统多项式拟合和双线性插值比对实验,表明双线性插值拟合法标定误差更小,定位精度更高,更适用于二维大角度快速反射镜标定。

摘要:光学元件在使用基于计算机控制光学表面成形技术(Computer Controlled Optical Surfacing,CCOS)的设备进行迭代加工时,需要导入光学干涉测量的面形数据。而使用无像差点法的自准直检测光路测量离轴凹抛物面反射镜时,由光路产生的投影畸变会使检测的面形图发生变形,进而导致工件的面形质量难以快速收敛。针对此问题,本研究提出了一种基于自准直检测光路的离轴凹抛物面镜的畸变校正方法。通过确定干涉仪中CCD测量坐标系和镜面坐标系的投影坐标变换,结合少量标记点的标定,对整个面形进行重构,从而校正投影畸变。针对某大口径离轴四反光学系统的Φ430mm等厚离轴凹抛物面主镜的自准直检测,以畸变校正后的检测数据作为磁流变设备的加工指导,表面面形精度RMS最终达到λ/80(λ=6328nm)。该方法基于少量标记点实现高精度面形校正,能够有效缩短CCOS迭代加工过程中的畸变校正时间,在保证表面质量要求的情况下提升光学元件加工效率。

摘要:本文拟设计一种工作在中红外波长偏振不敏感的透射式超构透镜。该设计使用二氧化硅作为衬底,硅作为介质材料,超构透镜半径为100μm,最优焦距为302μm,聚焦效率为7072,其仿真焦距与理论计算仅有00013的误差。同时以焦距误差最小值为参考,设计了多个不同半径的超构透镜,并得到了最优焦距、数值孔径、聚焦效率等数据,提高了后续基于相同结构设计超构透镜的效率。其设计方法为计算中红外超构透镜最优焦距提供了思路,为提高中红外超构透镜效率提供了技术支持。

摘要:针对传统局部特征匹配算法在复杂场景中匹配精度低、实时性差的问题,提出一种基于CenSurEstar融合边缘化外点的图像匹配方法。首先对模板图像和待匹配图像进行快速引导滤波预处理；随后提出一种自适应阈值的CenSurEstar算法进行特征检测；其次,本文首次将BEBELID(Boosted efficient binary local image descriptor)描述符和改进的CenSurEstar算法相结合,利用基于机器学习的分类方法得到高效的二值描述符；最后引入MAGSAC++(Marginalizing Sample Consensus)算法边缘化外点得到空间几何变换关系,剔除初步匹配中存在的误匹配,提高匹配精度。通过标准牛津数据集实验对比,相较于BRISK、ORB、AKAZE、传统CenSurEstar算法,该方法的特征点分布更均匀、误匹配点更少,在模糊、光照、视点、尺度变化方面拥有更强的鲁棒性,提高了算法在复杂场景中的匹配精度,实时性也进一步提升。

摘要:由于可见光和红外图像具有很强的互补性,越来越多的关注集中在通过这两种模态的联合信息进行跟踪。然而,在现有的跟踪算法中,不能有效地学习两者的互补信息并挖掘模态特定特征,这限制了跟踪器的性能。因此,本文提出了一种可逆多分支的双模态自适应融合跟踪网络。首先,设计了一个三分支结构网络,分别用于学习热红外、可见光以及它们的通用特征。这不仅充分利用了两种模态之间的共享信息,还保留了红外和可见光数据之间的差异特性以及丰富的细节信息。此外,还引入了一个模态特征交互模块,以自适应地挖掘模态之间的互补信息并滤除冗余信息。通过在多个公开数据集上进行大量实验证明了该跟踪器的有效性,尤其在面对尺度变化、镜头抖动、遮挡等环境时,表现出卓越的抗干扰能力。

摘要:针对海面船舶红外偏振成像分辨率低、细节不清的问题,提出一种小波变换与生成对抗网络结合的方法提高图像分辨率。使用纯卷积神经网络模型(ConvNeXt)改进超分辨网络(SRGAN),采用非局部均值对原始低分辨船舶红外偏振图像进行去噪,用改进的SRGAN对低分辨率图像进行初始超分辨率,使用二维离散小波变换提取初始超分图像的细节信息,最后将细节信息通过小波逆变换与原始低分辨率的船舶红外偏振图像融合。与传统超分辨方法相比,本文方法得到的超分辨图像的峰值信噪比和结构相似性有明显提升。本文实现了红外偏振图像超分辨率与细节信息融合的同时进行,得到的超分辨率图像既保留了原始图像的红外偏振信息,又融合了高分辨率的细节信息。

摘要:云检测算法的研究可被应用于灾害预测、气象研究等领域,本课题研究的内容是MODIS(中分辨率光谱成像仪)图像的云检测算法,通过使用深度学习的语义分割算法来实现MODIS数据的云检测效果。本文结合U Net、注意力机制、多尺度网络,设计了一种新型的深度学习模型,该模型能够精确地检测图像中的云区域和非云区域。在实验环节,本文介绍说明了使用的数据集以及所选取的包括近红外的数据波段等,模型对于云检测的精确率和召回率分别为8858和9480。结果表明本文设计的深度学习模型在MODIS图像云检测方面具有良好的性能。

摘要:长周期光纤光栅通过纤芯基模与包层模之间的耦合感应环境介质的变化,从而实现对外界环境的感知。其具有灵敏度高、体积小、背向反射低、抗电磁干扰等优点,已被应用于食品安全、环境检测、疾病诊断等各个领域。本文对近年来长周期光纤光栅在生物检测技术方面的应用进展做了总结,首先阐明了长周期光纤光栅生物检测的原理,其次,介绍了长周期光纤光栅表面生物功能膜的常用固定方法,然后对长周期光纤光栅在DNA、葡萄糖、细菌、癌症、病毒等生物物质检测方面的应用进行了总结。最后,分析了目前长周期光纤光栅在生物检测技术方面所面临的挑战,并对长周期光纤光栅生物检测技术的未来发展做了展望。

摘要:为了同时检测盐度与深度,并且抑制温度对测试的交叉敏感问题,设计了一种基于不同封装光纤传感器联用的盐深传感系统。三种不同封装形式的光纤传感器通过光纤串联实现盐度深度温度的同时测量与解算。构建了盐度和深度的反演模型,分析了温度补偿的可行性。实验分别针对盐度、深度及温度的变化进行了测试。结果显示,在0～50 g/L的盐度测试中,系统灵敏度均值为1287 pm·g-1·L-1,主峰与盐度变化的第一个主峰波长偏移的变化线性度为09654。在1～15cm的深度测试中,随深度变化的平均波长偏移量为7519 pm/cm,线性度为09931；在23～45℃的温度测试中,三个光纤传感器的温度响应基本一致,在采用FBG2的测试数据进行温度补偿后,LPG和FBG1的波长偏差仅有±10pm。