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主 管 单 位 中国电子科技集团公司

主 办 单 位 华北光电技术研究所

编 辑 出 版 《激光与红外》编辑部

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国 内 发 型 北京报刊发行局

邮 发 代 号 2-312

国 外 发 行 中国国际图书贸易集团有限公司

期刊简介
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  • 《激光与红外》杂志1971年创刊,是国内创刊最早的光电技术期刊之一,也是中国光学光电子行业协会、激光与红外专业情报网、中国电子学会量子电子学与光电子学分会的联合刊物。《激光与红外》杂志是报道以激光与红外为重点的光电子领域最新技术进展、成果应用、产业动态为主要内容的综合性技术期刊。

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  • 近日,本刊2020年第1~4期纸质版已通过邮局寄出.

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  • 根据北京市有关疫情管控要求和主办单位通知规定,近期内编辑、审稿及印刷、发行等相关工作不能正常运行,虽然制定了一些措施,但稿件处理和杂志发行仍受到一些影响。为此,将有关事项通知,请知悉。

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当期目录
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  • 大口径大视场校正镜组支撑与装配方法综述

    唐境1, 2, 张景旭1, 安其昌1, 刘昌华1, 2, 陈涛1, 明名1

    2020, Doi:

    Abstract:

    校正镜组是大口径大视场望远镜的核心组件。为了满足透镜面形和成像质量等光学设计要求,透镜支撑结构的设计与安装对准方式的选择尤为重要。本文详细介绍三种透镜支撑结构,压圈隔圈支撑、RTV弹性体支撑和柔性结构支撑,并对三种支撑方式优缺点进行比较。结合实例总结了校正镜组的安装对准方式,对大口径大视场望远镜校正镜组的支撑结构设计及安装方式确定具有非常好的借鉴意义。

  • 基于COMSOL的激光超声裂纹检测数值模拟研究

    左欧阳1, 武美萍1, 唐又红2

    2020, Doi:

    Abstract:

    为了利用激光超声技术检测裂纹信息,本文基于有限元分析软件(COMSOL)的热-固耦合物理场,建立激光超声无损检测模型,从激光的功率密度、空间分布、时间分布将激光等效成表面力源,采用完美匹配层、低反射边界、热绝缘边界消除边界回波。通过固定激励源与探针的距离,对探针信号的分析,进行了不同位置裂纹对脉冲回波峰值及到达时间影响规律的仿真,与实验相比较,此模型具有很高的正确性。结果表明:固定激励源与探针的距离,脉冲回波的峰值会随着裂纹与探针距离的减少而增大,脉冲回波的到达时间会逐渐提前;透射波的幅值会衰减,到达时间会稍有延迟。

  • 激光熔覆制备Stellite6涂层的组织与性能

    王招阳, 林健, 雷永平, 符寒光, 魏雁锐

    2020, Doi:

    Abstract:

    基于激光熔覆同轴送粉技术,在2Cr13不锈钢表面制备了Stellite6合金涂层,研究了工艺参数对涂层宏观形貌的影响,分析了涂层的显微组织和显微硬度。研究结果表明:在激光功率为2.5 kW,扫描速度为5 mm/s,送粉速率为13.2 g/min,搭接率为38 %时,可获得平整无缺陷的Stellite6涂层。熔覆层可分为一次熔化区、道间重熔区和层间重熔区。熔覆层的组织主要由胞状晶和树枝晶构成;相比于一次熔化区,道间重熔区和层间重熔区的组织较为粗大。通过合理调整道间停留时间和层间停留时间,可使熔覆层周期性循环组织中的一次熔化区的组织占比从54.9 %提升至73.1 %,从而提升熔覆层的整体硬度。

  • 纳米金颗粒提高LIBS定量分析精度研究

    张丽丽

    2020, Doi:

    Abstract:

    在纳米金颗粒作用下对激光诱导击穿光谱技术(laser induced breakdown spectroscopy,LIBS)定量分析精度与检出限进行了一定的研究。LIBS在纳米金颗粒作用下,以Ni II 221.648 nm、Fe II 258.588 nm分别为分析谱线和内标元素谱线,利用标准样品不锈钢303,304,316,321,347进行定标拟合,用不锈钢310样品谱线进行精度及检出限分析。结果显示,纳米金颗粒可有效增强光谱强度,使定标曲线拟合系数得到明显提高,而且不锈钢310样品检测浓度更为准确,Ni元素的探测下限降低了1.98倍。

  • 基于表面波增强效应的圆柱表面缺陷检测方法研究

    徐志祥, 杨帆, 关守岩, 李连福

    2020, Doi:

    Abstract:

    激光照射金属圆柱表面激发出的声表面波,在沿圆柱表面传播过程中产生色散和相移,并在表面缺陷前沿处幅值会有显著增强的现象,为表面缺陷的检测提供了新途径。基于激光激发的声表面波这一现象,提出通过扫描检测点的方法确定缺陷的位置,给出了表面波在表面缺陷附近的传播路径和缺陷深度计算公式。数值研究表明:(1)相对于脉冲回波法,扫查检测点方法提高了缺陷检测的位置精度,有效减小了圆柱表面波传播过程的色散和频移现象对缺陷位置精度的影响。(2)当缺陷深度范围为1~2 mm,通过给出的缺陷深度计算公式得到仿真缺陷深度与实际缺陷深度之间的误差控制在6 %以内,验证了提出的缺陷深度计算公式的有效性。以上研究结果为应用表面波检测圆柱类零件表面缺陷提供了有价值的参考。

  • 激光供能无人机集群充电策略研究

    袁建华, 李尚, 黄开, 洪沪生, 赵子玮

    2020, Doi:

    Abstract:

    在复杂的环境中,单个无人机(UAV)执行任务的效率比较低,因此UAV越来越趋向于集群化、协作化。对于激光供能UAV集群来说,高效的充电调度对提高UAV集群的生存能力至关重要。本文提出了一种基于实时能量检测的在线充电策略(REDOCS)。根据UAV各个时刻的剩余能量计算出UAV的实时能量消耗率,然后计算每个UAV的剩余飞行时间以此来选择需要充电的UAV。相较于离线充电策略,REDOCS可以在提高整个网络的运行效率的同时降低UAV集群迫降率。最后通过算例验证,证明了REDOCS在UAV集群充电调度上表现更优。

  • 无热退偏损耗Nd∶YAG环形腔单纵模激光器

    杨晓冬, 朱伟玲, 侯新华

    2020, Doi:

    Abstract:

    在Nd∶YAG侧面泵浦四镜环形腔单纵模激光器内,采用薄膜偏振片反射光束作为输出光束,以消除环形腔内热退偏损耗,提高输出功率及效率。实验表明,该Nd∶YAG环形腔可单向运转并输出单纵模激光,环形腔激光器内无热退偏损耗。在驱动电流为21 A时,环形腔激光器输出5.1 W 1064 nm单纵模激光,输出激光线宽为200 MHz,输出光束为线偏振光。通过采用端面泵浦结构,以及采用对p偏振光反射率与泵浦功率相匹配的薄膜偏振片,激光器单纵模输出功率及效率可望进一步提高。

  • 空域加权局部对比度的红外小目标检测算法

    段思韦, 王忠华, 叶铮

    2020, Doi:

    Abstract:

    针对传统局部对比度算法在强杂波背景下,容易引入虚警目标的不足,提出了一种空域加权局部对比度的红外小目标检测算法。首先,利用具有中心激励和侧向抑制性的二维高斯差分滤波器,抑制了原始图像大部分的背景杂波,以提高图像的信噪比;然后,利用目标均值与邻域的中值的比值进行局部对比度测量,再用目标各区域的灰度均值差加权局部对比度,生成目标显著图;最后,对显著图进行自适应阈值分割,检测出真实目标。实验结果表明,与其他几种检测方法对比,该算法不仅具有较高的信躁比增益和背景抑制因子,还具有较高的检测率和较低的虚警率,是一种有效的红外小目标检测方法。

  • 铝合金疲劳裂纹振动红外热成像检测研究

    高治峰1, 董丽虹2, 王海斗2, 吕振林1, 郭伟2, 王博正2, 杨洁2

    2020, Doi:

    Abstract:

    航空铝合金经过多次使用存在紧密闭合型裂纹严重威胁飞行安全,以带有疲劳裂纹的7075铝合金为检测对象,利用超声振动做为振动红外热成像技术的激励源,通过多次调节功率、焊枪与平板之间预紧力和激励位置实现对铝合金板缺陷的识别,实验结果表明,振动热成像技术能检测出紧密闭合裂纹,同时发现检测效果受控于激励功率的影响,功率大振幅显著检测效果好,且功率较大的情况下预紧力对检测效果影响较大,功率较低时预紧力对检测效果小,最后发现在功率一定的情况下合理的调节预紧力和激励位置能使缺陷成像结果更加清晰。

  • 基于红外智能视频检测的自适应加速检测算法

    祁海军, 刘智嘉, 赵金博, 夏寅辉, 高旭辉

    2020, Doi:

    Abstract:

    随着人工智能技术的快速发展,智能车辆辅助驾驶系统已经逐渐走进人们的生活。基于可见光成像的智能车辆辅助驾驶系统虽然日趋成熟,但是其受限于可见光成像条件的制约,在黑暗、雨雾等条件下,使用效果可能大打折扣甚至无法使用。红外智能车辆辅助驾驶系统因成像依靠红外成像设备,使其成为解决这一问题的重要手段而受到广泛关注。但是红外智能车辅系统在一些特殊情况下,如车辆突然提速、应用场景发生较大变化等,其检测及成像实时性可能会受到影响进而导致显示画面卡顿。上述情况的出现会严重影响驾驶员判断甚至行车安全。针对上述情况本文提出了一种自适应隔帧检测算法可以在红外智能车辅系统应用过程中针对不同情况出现的检测速度波动,自主调整检测间隔帧数,以保证检测和成像的实时性。实验证明,该算法对于视频检测速度提升有效,具有一定的实用性。

  • 10 μm小间距红外探测器的铟柱生长研究

    张鹏, 李乾

    2020, Doi:

    Abstract:

    在10 μm小间距的条件下进行红外探测器的铟柱生长工艺,会得到铟柱高度不足的结果;本文针对这种情况,开展了小间距的铟柱生长研究,比较了在不同基片温度和蒸发速率条件下的铟柱高度,并分析了试验结果,得到了最优的生长工艺条件。

  • 用于光学像移补偿的红外望远光学系统

    焦明印, 张勇, 王一力

    2020, Doi:

    Abstract:

    为提高搜索效率和目标探测概率,红外搜索警戒系统越来越多地采用了焦平面成像器件.工作时必须保证成像器件具有一定的积分时间,才能达到要求的信噪比,为此必须采取像移补偿措施。常用的光学式像移补偿利用位于望远光学系统后面反射镜的反向摆动,使场景的光学图像在积分时间内与焦平面成像器件相对静止,以消除平台在连续转动过程中产生的像移或拖尾。本文给出了一种像方视场角与物方视场角具有线性关系的红外望远光学系统,系统工作波段为7.7~10.3 μm,放大率为10×.该系统可用于采用焦平面探测器的搜索警戒装置,通过像移补偿反射镜或透射平板的摆动补偿平台转动时产生的像移,计算表明全视场范围内的残留像移不大于1 μm。

  • 新型便携式多模态无损检测热激励源的设计

    赵柳权1, 武丽1, 朱玉玉1, 2

    2020, Doi:

    Abstract:

    随着红外热成像技术在无损检测领域广泛应用,作为其应用研究基础之一的热激励技术受到广泛关注。针对传统大功率热激励设备工作模式单一、体积过大、不便于携带的缺点,对传统热激励源进行设计改造,设计开发了一种新型便携式多模态无损检测热激励源,能够实现锁相模式、锁相多频模式和脉冲模式三种激励模式,并且模式参数可调。该热激励源采用24 V锂电池供电方式,输出功率达到1000 W,具有操作灵活、便于携带、多模态等特点,满足红外热成像无损检测需求。

  • 快速反射镜控制回路设计与仿真

    方连伟, 史守峡

    2020, Doi:

    Abstract:

    简要介绍了快速反射镜的工作原理,针对存在的问题提出采用优化结构布局的解决方法,理论推导了优化布局后的伺服机构传递函数,并据此传递函数设计了控制回路,提出了宽带宽校正网络的设计原则,为抑制伺服机构的低频振荡模式在回路中串接陷波器加以抑制;通过在控制回路中串接解算网络的方法降低多输入多输出控制系统设计的难度。建立了快速反射镜的系统仿真模型,通过系统仿真验证上述方法的可行性;在理论分析的基础上搭建实验平台,通过对实验平台施加不同的激励信号,对快速反射镜的性能参数进行测试,验证了理论模型的准确性。

  • 前向多泵浦拉曼放大器中噪声的精确分析

    巩稼民, 郝倩文, 张丽红, 张晨, 王杰, 刘爱萍, 马豆豆

    2020, Doi:

    Abstract:

    ASE噪声和DRBS噪声是影响拉曼光纤放大器传输性能的两个重要因素。本文运用四阶龙格-库塔法对多泵浦RFA的噪声功率进行仿真,进一步得到ASE和DRBS噪声的信噪比和噪声系数。结果表明,当光纤长度L<30 km时,ASE噪声对系统影响较大,而L>40 km时,DRBS噪声是影响系统性能的主要因素。另外,长波长的噪声比短波长信道的噪声功率更高,对系统的影响更大。当信号光波长相差24 nm时,长波长的ASE噪声饱和值至少比短波长高0.005 mW,DRBS噪声饱和值至少比短波长高0.0025 mW。

  • 机器人柔性触手形状的光纤传感及重构方法

    杨濠琨1, 尤贺2, 贺静2, 韩笑笑1, 张锦龙1

    2020, Doi:

    Abstract:

    为了解决机器人与外界交互时形状感知的需求,本文提出了一种基于FBG的用于解决机器人触手形状感知的方法。采用无粘结剂的形式将光纤光栅植入柔性硅胶片中固定,当柔性硅胶片紧贴所测物体表面时,硅胶片发生的形状变化将带动植入光纤的形状变化。通过光纤波长漂移量和弯曲曲率的关系,结合曲面重构算法构建出所测物体的表面形状,同时对柔性传感器的灵敏度进行了分析。实验证明了形状感知系统的可行性及稳定性,其灵敏度为65.822 pm/m-1,空间分辨率为3 cm,测量误差在2.9 %左右。该传感器结构简单,抗干扰性能良好,可通过改变光纤植入的深度及光栅之间的距离调节其灵敏度和空间分辨率以适应不同的情景,为执行机器人触手形状感知提供了参考。

  • 激光对星载相机的干扰能力研究

    邵铭1, 2, 程相正1, 2, 康华超1, 2, 康大勇1, 2, 胡启立1, 2

    2020, Doi:

    Abstract:

    激光辐照到卫星的星载相机光电探测器上会形成干扰光斑,该干扰光斑会使星载相机“致盲”,从而无法侦察到地面部分区域。本文以可见光波段激光辐照星载相机为例,建立了激光干扰星载相机的地面防护能力评估模型,分析了影响防护区域大小的主要因素,定量评估了激光对星载相机的地面防护效能。

  • 异常涡旋光束的拓扑荷的测量

    余丽芳, 黎芳

    2020, Doi:

    Abstract:

    提出了一种测量异常涡旋光束的拓扑荷的方法。在接收孔径之前放置一个特殊样式的掩膜板,通过接收平面的光强图来分辨异常涡旋光束的拓扑荷值。首先采用理论推导的方法得出接收平面光强分布的解析式,然后通过数值仿真得出光强图。研究表明,接收平面上的强度分布图为多环结构,环数与异常涡旋光束的拓扑荷值有关,而与光束阶数无关。研究成果对于促进异常涡旋光束的应用具有重要意义。

  • 基于改进剪切波和Canny的故障区域检测算法研究

    任贵粉, 刘增力

    2020, Doi:

    Abstract:

    针对机械故障红外热图像存在各种噪声造成故障区域测量参数提取精度低的问题,本文提出了基于改进剪切波和Canny的故障区域检测算法。该算法包括基于改进剪切波的去噪算法和改进Canny算子的边缘检测算法,在去噪中本文提出的是一种基于剪切波和高阶谱相结合的新算法,可以有效地去除高斯噪声与椒盐噪声的混合噪声并保留图像细节;在图像的边缘检测中本文利用剪切波与Canny算子相结合的改进新算法对红外故障图像进行边缘提取,从而消除了传统的Canny算子在检测时出现的伪边缘现象。实验仿真结果表明本文提出的去噪算法与传统的去噪算法相比显著提高了图像的峰值信噪比(PSNR),同时图像的边缘和细节也得到了很好的保留,实现了故障区域特征参数的精确有效提取。

  • 基于三维块匹配的红外图像降噪与缺陷量化方法

    刘佳琪, 张志杰, 董宁琛, 尹武良, 赵晨阳

    2020, Doi:

    Abstract:

    对金属表面的缺陷检测以及量化逐渐成为一项重要的工作,对于保障器件安全有着重大意义。本文以钛合金为例,使用了一种以激光器为热源的的红外热成像缺陷量化方法。利用激光器可以点加热的优点对缺陷周围进行加热并对金属背面进行图像采集,为了使红外图像清晰表示并保留边缘,对红外图像进行同态滤波,变换后的红外图像进行噪声估计并使用基于三维块匹配的去噪算法将图像进行去噪,并且对去噪图像进行边缘检测以及缺陷量化。实验表明该系统可以有效的对金属材料进行缺陷检测,该红外去噪算法在峰峰值信噪比(PSNR)方面得到了显著的提升,在去除乘性噪声的同时也使图像边缘得到了有效地保留,该缺陷量化方法可以将误差控制在15 %以内。

  • 基于点云深度学习的3D目标检测

    敖建锋, 苏泽锴, 刘传立, 李美妮, 朱滨

    2020, Doi:

    Abstract:

    针对目前利用点云进行3D目标检测的研究较少和检测精度不高的问题,利用Frustum-Pointnets模型实现基于点云的3D目标检测,并在该模型的基础上进行改进,选用不同的激活函数和参数初始化方法进行组合对比,进一步提高模型的精度。实验表明:在选用Swish激活函数和He参数初始化方法时汽车平均检测精度提高了0.31 %,行人平均检测精度提高了0.41 %,骑车人平均检测精度提高了5.5 %。因此改进后的模型能有效提高检测的精度,使得模型能够应用在复杂的场景中。

  • 密集残差网络红外图像超分辨率重构

    贾宇1, 温习2, 王晨晟1

    2020, Doi:

    Abstract:

    单幅红外图像超分辨率重构算法作为红外图像分辨率提升应用的关键技术,近年来得到了广泛的研究。为了提高红外图像的分辨力,提出了一种基于残差密集对抗式生成网络的单幅红外图像分辨力提升方法。与以往基于对抗式生成网络的分辨力提升方法不同,本文方法的新颖性主要包含两个方面。首先,在网络架构方面进行改进,以提高性能。设计密集残差网络作为对抗式生成网络的生成网络,充分利用了低分辨率图像的有效特征。在生成网络中引入了一种连续内存机制,以利用密集的剩余块。其次,将Wasserstein-GAN作为损失函数,对判别网络模型进行修正,以达到稳定训练的目的。利用红外高分辨率图像数据集进行了大量的实验,结果表明,该方法在客观评价和主观评价方面均优于目前最新的方法。

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