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期刊基本信息
红外与激光工程
(月刊,创刊于1972年)
主管单位:
中国航天科工集团有限公司
主办单位:
天津津航技术物理研究所
中国光学工程学会
主编:吕跃广
主要栏目
   » 红外技术及应用
   » 激光及光电子技术
   » 光学探测与成像技术
   » 光学系统设计
   » 精密光学加工
   » 微納光学
   » 太赫兹技术及应用
   » 光通信与光传感
   » 光电测量技术
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红外与激光工程  
  红外与激光工程—2012, 41 (8)   出版日期:2012-08-25
  本期栏目:激光与光电子技术 先进光学 红外技术及应用 光通信与光传感 
红外技术及应用

 卷云高度对大气的红外光谱辐射影响的研究

曹亚楠, 陈秀红, 魏合理
红外与激光工程. 2012, 41 (8): 1965-1970.
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摘要 ( 29 ) 引用本文
利用通用大气辐射传输软件(CART)计算了不同高度卷云大气红外光谱辐射亮温,着重分析了卷云高度对不同红外波段红外亮温谱、卷云有效尺度以及光学厚度反演的影响。研究发现:对流层顶以下,大气窗口波段的亮温随着卷云高度的变化和大气温度廓线基本一致,790~960 cm-1波段亮温的斜率随卷云高度的增加而变大。亮温差BTD[900~1 231 cm-1]对薄卷云和小的有效尺度随卷云高度的变化较明显。对于厚卷云,亮温差BTD[900~1 559 cm-1]随卷云高度的变化基本上不依赖于卷云有效尺度和光学厚度。在卷云参数的光学定量遥感中需考虑卷云高度变化的影响。

中波-长波红外双色QWIP探测器设计

周勋, 周勇, 罗木昌, 赵文伯
红外与激光工程. 2012, 41 (8): 1971-1978.
全文: HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( 127 )
摘要 ( 17 ) 引用本文
双色QWIP是一类重要的第三代红外探测器,但很少有研究报道对其有源区结构以及耦合光栅参数进行系统的计算分析和优化设计。文中基于包络函数近似、传输矩阵模型、经典光学原理等理论对中波-长波红外双色QWIP探测器的多周期有源区以及二维耦合光栅进行了较为详细的优化设计。长波红外(LWIR)有源区采用GaAs/AlGaAs准匹配体系的多量子阱结构,峰值响应波长为8.5 μm;中波红外(MWIR)有源区采用InGaAs/GaAs/AlGaAs应变体系的微带超晶格结构,峰值响应波长为4.5  μm;子带间跃迁类型均设计为束缚态-准束缚态(B-QB)以降低暗电流,提高探测率。此外,通过折衷优化设计,采用单周期二维光栅以有效实现LWIR与MWIR的双色耦合。上述设计对双色QWIP器件的研制具有较好的实际指导意义。

空中目标红外辐射特性计算与实时仿真

王明明, 郝颖明, 朱枫, 付双飞, 石坤
红外与激光工程. 2012, 41 (8): 1979-1984.
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摘要 ( 10 ) 引用本文
飞机红外仿真图像是空中目标红外识别算法的重要数据源,为改进飞机红外仿真效果并提高仿真实时性,在细节部分修正了现有红外计算方法并搭建了仿真平台。首先,全面分析了影响飞机红外辐射特性的因素,基于黑体辐射理论建立了蒙皮、尾喷管、尾焰、蒙皮对环境辐射反射的红外计算模型,修正了蒙皮温度和飞行速度这两个影响因素的计算方法;其次,基于VS2005 C++和三维渲染引擎OpenSceneGraph(OSG)搭建了一套仿真平台,该系统能动态改变飞机红外效果,实时生成飞机红外图像。实验结果表明:红外计算结果更精确,可以为空中目标红外识别算法提供数据;单目标仿真速率在100帧/s以上,满足实时仿真的要求。

红外硒基硫系玻璃光学非均匀性及影响因素分析

宋宝安, 王乔方, 张莹昭, 戴世勋, 徐铁锋, 聂秋华, 王训四, 沈祥, 吴礼刚, 林常规
红外与激光工程. 2012, 41 (8): 1985-1989.
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摘要 ( 31 ) 引用本文
针对Ge-Sb-Se硫系玻璃光学非均匀性(内部条纹、裂纹、气泡、均匀性等)检测与表征的困难,提出了一种利用样品的近红外透射图像、及中红外线扩散函数和调制传递函数(MTF)并举表征其光学非均匀性的新方法,并建立了相应的检测装置。在此基础上,对自制的Ge28Sb12Se60(mol%)硫系玻璃样品进行了内部缺陷和光学均匀性测试,并比较分析了样品平面度与平行度对实验结果的影响。结果表明,近红外透射成像能清晰地检测到样品内部的条纹分布和缺陷;中红外线扩散函数和MTF可半定量地表征样品的光学非均匀特性;当表面光圈小于1时,均匀Ge-Sb-Se硫系玻璃样片的线扩散函数呈高斯分布,MTF实验值与理论值相近且平均值相差小于10%。

1024元长线列红外探测器的数据采集技术

王高峰, 赵毅强, 杨栋
红外与激光工程. 2012, 41 (8): 1990-1994.
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摘要 ( 20 ) 引用本文
介绍了一种FPGA实现1 024元长线列红外探测器的数据实时采集处理技术。提出了一种FPGA实现探测器奇偶行对齐的实现方法;改进了二维线性外推盲元检测补偿算法,在对角线方向上进行盲元检测与补偿,解决了多盲元连通时检测效率低的问题;采用定点乘法器和加法器完成了探测器的均匀性校正。实验结果表明:该数据采集处理技术能够提高数据传输处理效率,具有良好的实时性和可移植性。

FY-3A中分辨率光谱成像仪红外通道辐射定标的场地评估

闵敏, 张勇, 胡秀清, 董立新, 戎志国
红外与激光工程. 2012, 41 (8): 1995-2001.
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摘要 ( 10 ) 引用本文
对比分析了基于场地观测数据模拟的和FY-3A 中分辨率光谱成像仪(MERSI)红外通道星上定标观测卫星入瞳亮温值。主要的场地观测数据来自于2008、2009年青海湖以及2010年敦煌外场同步观测和2008、2009年青海湖浮标观测。利用光学仪器的同步观测数据共有7组有效结果,两年的青海湖有效浮标数据一共18组。通过对比分析发现,MERSI观测结果基本都在夜间低于浮标同步观测结果,而白天偏高。综合与场地同步和浮标的对比结果发现,MERSI星上定标观测亮温值系统性偏高于基于场地观测数据模拟的亮温值,平均偏高1.72±1.18 K。MERSI星上定标观测亮温值的系统性偏高可能主要由星上黑体发射率未经过修正引起。

地面目标与背景的红外辐射对比度特性

娄和利, 吕相银, 周园璞, 吴晓迪
红外与激光工程. 2012, 41 (8): 2002-2007.
全文: HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( 103 )
摘要 ( 36 ) 引用本文
红外系统对处于地面背景中的目标探测,很大程度上取决于目标本身与周围背景之间的红外辐射特征差异,即两者之间的辐射对比度。简要讨论了辐射对比度与目标发射率及目标背景温差的关系。分析了影响地面建筑物及水泥地面温度的各种因素,建立了基于一维有限差分法的计算温度的模型并利用MATLAB得以实现。计算了目标与背景在8~14 ?滋m波段上的红外辐射对比度。结果表明在不同情况下同一目标与背景的红外辐射对比度变化较大,不同方位墙面与背景的对比度具有不同的变化趋势。

有源电阻RTIA红外焦平面读出电路

胡滨, 李威, 李平, 阙滨城
红外与激光工程. 2012, 41 (8): 2008-2011.
全文: HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( 112 )
摘要 ( 24 ) 引用本文
提出了一种基于有源电阻的电阻反馈跨导放大器(RTIA)红外焦平面读出电路,该电路采用工作在亚阈区的MOS管实现1011 Ω以上的有源大电阻,不仅能与热释电红外探测器的高阻抗良好匹配,而且配合两管共源放大器可针对热释电微弱信号进行高增益电流放大。同时,简单的三管单元结构能够方便地置于像元之下,相比于采用特殊高阻材料实现的RTIA,不附加材料和工艺。经上华0.5 ?滋m CMOS工艺流片验证,在5 V电源电压下,该电路增益40 dB,输出摆幅3 V,在高低温测试下表现出了良好的增益带宽稳定性,适用于PZT和BST等热释电大阵列探测器。
激光与光电子技术

飞秒激光产生7.45 W超连续光谱实验

李斌, 方晓惠, 刘博文, 胡明列, 王清月
红外与激光工程. 2012, 41 (8): 2012-2016.
全文: HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( 112 )
摘要 ( 33 ) 引用本文
分别分析了不同空气填充率光子晶体光纤与普通单模光纤熔接过程中损耗的来源和制约机制,实验研究了熔接参数对熔接效果的影响,包括熔接损耗随放电电流、放电时间和放电功率变化的情况。通过优化调整熔接参数,对高空气填充率和低空气填充率的两种光子晶体光纤都实现了低损耗熔接,熔接损耗为0.22 dB。并利用掺镱大模场面积光子晶体光纤飞秒激光放大器作为抽运源,在抽运功率为14.7 W时,实验得到了7.45 W的高功率超连续光谱输出,光谱覆盖范围650~1 750 nm。

非链式HF激光器紫外预电离的数值模拟

骆聪1, 2, 李殿军1, 张来明1, 谢冀江1, 姜可1, 2
红外与激光工程. 2012, 41 (8): 2017-2022.
全文: HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( 154 )
摘要 ( 24 ) 引用本文
为了明确紫外预电离对主放电的影响,对光子能量为5 eV和10 eV的紫外光预电离后的电子密度分布进行了研究。首先介绍了紫外预电离过程中发生的主要过程,然后建立了紫外预电离的简单模型,再根据模拟结果分析了上述光子能量的紫外光对气体中电子密度分布的影响。模拟结果表明:总气压为50 kPa、光强为103 W/cm2时,上述紫外光的有效作用距离分别为0.15 cm和0.5 cm,即使将光强升至106  W/cm2,它们的有效作用距离也仅仅分别增加至0.3 cm和0.8 cm,还无法对主放电产生明显的影响;当总气压为10 kPa时,紫外光的有效作用距离分别达到1.1 cm和2.7 cm,可以对主放电产生明显的影响。这说明:在较低的工作气压下,5 eV和10 eV的紫外光均可以产生明显的预电离效果,较低气压可以获得更大的有效预电离区域和更均匀的预电离电子密度。

基于光子晶体光纤放大系统的皮秒方波产生

刘佳, 王思佳, 顾澄琳, 刘博文, 庞冬青, 胡明列, 王清月
红外与激光工程. 2012, 41 (8): 2023-2026.
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摘要 ( 15 ) 引用本文
在光子晶体光纤飞秒激光放大系统中,利用液晶空间光调制器的调制特性,实现了对超短激光脉冲实时、可控的脉冲振幅整形,分析了大线性啁啾方波脉冲在放大过程中的频域和时域形状随泵浦功率的变化规律,在此基础上,通过液晶空间光调制器对主放大器前的脉冲频谱形状进行了预先调整,放大后获得了中心波长为1 031 nm,光谱宽度为13 nm,脉宽为15 ps的方波脉冲,证实了采用光谱优化后的飞秒脉冲作种子,可以较好地克服光子晶体光纤放大器增益不均引起的频谱形状的变化。

多发光区大功率激光器的热特性分析

李静婉, 冯士维, 张光沉, 熊聪, 乔彦斌, 郭春生
红外与激光工程. 2012, 41 (8): 2027-2032.
全文: HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( 116 )
摘要 ( 18 ) 引用本文
通过电学温敏参数法测得多发光区大功率激光器瞬态加热响应曲线,利用结构函数法给出了多发光区激光器热阻构成,分析了多发光区激光器热特性。通过串并联热阻网络模型刻画了单发光区、两发光区、四发光区激光器的热阻构成,给出了激光器芯片热阻与发光区个数之间的定量关系。实验结果表明,不同发光区激光器的芯片级热阻随着发光区数量的增加成比例减小,而封装级热阻不变,这对激光器热设计提供了重要的参考准则。

含单负材料光子晶体隧穿模的偏振特性

李文胜1, 张琴1, 黄海铭1, 付艳华1, 是度芳1.2
红外与激光工程. 2012, 41 (8): 2033-2037.
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摘要 ( 19 ) 引用本文
为探讨含磁单负材料光子晶体的偏振特性,构造了由普通材料A(SiO2)和磁单负材料B组成的(AB)3(BA)3对称型一维光子晶体。数值计算结果表明,垂直入射时,原禁带的1 907 nm处出现了一个十分尖锐的隧穿模。对TE波,入射角θ增加、B介质的介电常数εB或几何厚度减少时,禁带边缘蓝移,宽度变窄,隧穿模的透射率和半峰全宽保持不变,但其位置蓝移。上述3个参数分别变化时,TM波的透射谱及隧穿模的变化规律与TE波的相同,只是入射角增加时,TM波禁带长波边缘的蓝移量小于TE波的。隧穿模的这些偏振特性对高品质滤波器的设计具有指导意义。

LD泵浦和频593 nm黄光激光器

付林1, 李斌2
红外与激光工程. 2012, 41 (8): 2038-2041.
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摘要 ( 15 ) 引用本文
报道了一种单LD泵浦Nd:YVO4双晶体腔内和频实现黄光激光的有效方法,并对其进行了理论分析、实验装置的设计和实验验证。该装置由半导体激光器、光学耦合系统(CO)、Nd:YVO4镀膜晶体、镀高反膜的平凹镜、镀增透膜的LBO、镀高透膜的全反镜组成。实验采用V型谐振腔,在中心波长为808.7 nm、5 W抽运功率下,利用Ⅰ类临界相位匹配LBO作为和频晶体,获得了244 mW、593 nm的黄光输出,光-光转换率为4.9%,激光不稳定度为5%。实验结果表明:采用V型谐振腔进行腔内和频,可以获得593 nm的黄光激光,并且结构紧凑、转换效率高,可以应用到很多种和频激光器中。

激光高度计接收脉冲回波信号分析器

周辉, 李松, 明先顺, 陈舒杭, 陈梦竹, 胡磊
红外与激光工程. 2012, 41 (8): 2042-2047.
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摘要 ( 20 ) 引用本文
激光高度计接收脉冲回波是叠加有噪声的多重非高斯波形,有效提取非高斯波形的统计参量对于反演目标高度和种类信息是十分关键的。基于接收脉冲回波信号的特点,利用广义高斯函数模型完成接收脉冲回波信号的数学建模。通过对接收脉冲回波的平滑滤波和初始参数获取,并采用非线性最小二乘算法,开发了一种提取接收脉冲回波统计参量的波形分析器。利用波形分析器对仿真的回波波形进行了处理,结果表明,对于15 dB的单个广义高斯波形,其统计参量的最大提取误差不超过1%。随着广义高斯分量个数的增加以及回波信噪比的降低,统计参量的提取误差有所增加。利用波形分析器能够有效地提取回波波形的统计参量,为反演目标信息提供数据依据。

激光跟踪中目标卫星表面BRDF对回波信号的影响

张雷洪1, 孙刘杰1, 马秀华2
红外与激光工程. 2012, 41 (8): 2048-2052.
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摘要 ( 18 ) 引用本文
通过双向反射分布函数(BRDF)公式,模拟了空间激光主动照明跟踪中,相同材料、不同粗糙度下卫星表面的BRDF,得出了随着卫星表面材料粗糙度的增加,镜面反射分量越小,漫反射分量越大,双向反射分布散射角越宽,接收到的回波信号对方向的敏感性减小。同时模拟了入射角度对卫星表面BRDF的影响,得出了照明光束小角度入射、接收信号方向与照明光束方向一致时,镜面反射分量的增加增强了反馈信号,当大角度入射时,反馈信号急剧减小。当入射角大于34°时,通过卫星表面BRDF计算得到的最小接收功率,比之前把卫星目标看成朗伯体,通过激光雷达公式计算得到的最小接收功率小。得出了增加照明光束的发射功率为原来的5倍,或者增大接收口径为原来的2.5倍,可以消除大入射角度带来的接收功率的减小,使得系统有4倍的功率余量。

基于导引头地面捕获域的激光制导炸弹射表修正技术

温求遒1, 崔莹莹2, 夏群利1, 祁载康1
红外与激光工程. 2012, 41 (8): 2053-2057.
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摘要 ( 9 ) 引用本文
新一代激光制导炸弹普遍采用陀螺稳定式导引头替代原风标式导引头以提高制导精度,为提高导引头捕获概率,针对两种类型导引头工作机理差异,对方案过载飞行段驾驶仪误差带来的弹道偏差及飞行攻角对捕获概率的影响进行了分析。引入导引头地面捕获域的概念,提出一种以名义捕获域中心与目标位置的相对距离差作为射表投弹距离修正的方法,减小了由于干扰导致弹道偏移对导引头捕获的影响。仿真计算表明,使用修正后的射表,可极大地提高导引头捕获概率。

太赫兹辐射的多重反射光杠杆探测方法

刘晓旻1,王俊俏1,马凤英1,吴宇2,梁二军1,杨国光3
红外与激光工程. 2012, 41 (8): 2058-2062.
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摘要 ( 5 ) 引用本文
提出了一种新型的微光学太赫兹辐射探测方法,以双材料微悬臂梁结构热探测方法为基础,
通过多重反射光杠杆系统测量微结构的纵向微位移,从而实现太赫兹辐射量的测量。多重反射光杠杆
探测方法微位移理论分辨率小于1 nm。搭建了微位移测量系统,实验结果表明,测试系统理论分辨率
小于4 nm,实际分辨率优于10 nm。给出了基于该方法的太赫兹探测器设计方案和参数。因其具有良
好的抗空气扰动和光束串扰能力,可以在常温下工作,适用于非制冷、实时、低成本、微小型化的太赫
兹探测器和阵列式成像设备。

舰船尾流共轴激光雷达近场抑制比的计算方法

梁善勇1,张伟2,王江安1,吴荣华1,马治国1
红外与激光工程. 2012, 41 (8): 2063-2067.
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摘要 ( 20 ) 引用本文
水下激光雷达在近场就已经发生了激光的多次散射,其共轴光学系统对近场水体的强散射
信号将具有一定的抑制能力,可防止接收系统饱和。研究共轴光学系统近场抑制比的计算方法具有重
要意义。分析讨论了常规光子返回贡献公式不适于近场计算的原因,提出新的水下近场共轴光学系统
的返回贡献公式及基于坐标变换的简单计算方法,结合Monte Carlo 仿真计算了水下近场抑制比。分
析计算了近场抑制比、抑制时长与激光脉冲宽度的关系,结果表明:该方法完全可满足水下共轴光学
系统计算的需要。

新型机载多脉冲激光雷达目标信号模拟器

马鹏阁1,2,金秋春1,柳毅2,齐林3
红外与激光工程. 2012, 41 (8): 2068-2072.
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摘要 ( 10 ) 引用本文
研制多脉冲激光雷达目标信号模拟器,用以评估回波数字信号处理算法及其实现平台的性能。
首先,介绍了目标信号的主要组成以及回波信噪比的两种定义。接着,基于激光雷达方程及1.064 滋m 激
光器的辐射激光的光电接收实验,获取信号波形并对目标回波信号组成进行分析,结合空中目标的回
波脉冲展宽建立了机载脉冲激光雷达目标回波信号模型。之后,提出了依据电压信噪比产生回波观测
信号的方法。最后,给出了基于“FPGA+高速D/A+USB2.0 数据传输”的目标信号模拟器软硬件实现,
可为回波信号处理器提供信噪比为1-9 的静、动目标回波及主波信号。

基于激光距离选通成像的非视域成像应用

许凯达,金伟其,刘敬,裘溯,田训卿
红外与激光工程. 2012, 41 (8): 2073-2078.
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摘要 ( 38 ) 引用本文
非视域成像是国外近几年出现的一种新的成像模式,能够绕过拐角对难以直接观察的场景
进行成像。介绍了基于激光距离选通成像技术的非视域成像模式,给出了国外的几个典型非视域成像
实验及其结果。搭建了基于532 nm 激光器和ICCD 探测器的距离选通成像系统,以窗户玻璃和墙面
瓷砖作为中介反射面,分别获得了50m和20 m处目标的非视域图像。实验结果表明,非视域成像的
效果与中介反射面的反射特性有关,许多具有一定镜面反射特性的建筑材料均可作为中介反射面,用
于非视域成像;非视域成像模式在城市巷战、公安侦察以及抗灾救援等领域展现出潜在的应用前景,
是一种具有发展前景的新型光电成像模式。

布里渊光子晶体光纤环形移频器

黄民双, 黄军芬
红外与激光工程. 2012, 41 (8): 2125-2129.
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摘要 ( 11 ) 引用本文
通过实验研究了一种光子晶体光纤环形移频器,该移频器基于布里渊频移原理,利用光子晶体光纤布里渊增益高、阈值低的特点,同时利用光纤环形腔选频放大技术获得窄线宽高增益激光输出。实验结果表明:在波长为1 548 nm单纵模光纤激光泵浦下,10 m长光子晶体光纤的受激布里渊散射阈值功率约为457 mW,环形腔输出的受激布里渊散射Stokes光相对于入射光移频量为9.778 GHz、线宽500 kHz,并且移频量可以通过温度进行微调。该移频器可以用于分布式光纤布里渊传感器和微波发生器。
先进光学

天基空间目标可见光相机探测能力分析

孟庆宇,张伟,龙夫年
红外与激光工程. 2012, 41 (8): 2079-2084.
全文: HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( 86 )
摘要 ( 23 ) 引用本文
空间目标可见光相机的探测能力与空间目标可见光特性、探测器件性能指标等因素有关。为
得到空间光学相机对200~1 500 km 中低轨道可见光目标的探测能力,基于基本辐射理论,综合考虑
空间目标几何特性、背景特性与材料特性,建立空间目标特性的数学模型,在可见光0.4~0.7 滋m 谱段
进行仿真计算。得出可见光相机对中低轨道空间目标探测能力的理论计算方法,并得出相关光学参
数计算公式,为空间光学相机的设计提供理论支持。

一种空间相机焦距的自动温度补偿系统

于涛,徐抒岩,宋克非
红外与激光工程. 2012, 41 (8): 2085-2089.
全文: HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( 83 )
摘要 ( 11 ) 引用本文
温度因素造成空间相机离焦,使相机的焦面不在最佳摄像范围内,为了实现焦面的自动控
制,保证相机的成像质量,提出了一种空间相机焦距的自动温度补偿系统。首先,详细分析了目前相
机焦面的补偿策略,针对其缺点和不足提出一种改进方法;其次,介绍了该系统的构成、设计及其工
作原理;最后,对其进行了实验验证。实验结果表明:离焦量可以控制在10um以内,焦面的调整误差不大
于1.3um,温度水平控制满足系统设计要求。提出的空间相机焦距的自动温度补偿系统可以实现自动
控制相机温度水平、自动计算相机的离焦量、自动控制相机的焦面,满足相机工作时焦面处于最佳摄
像范围内的要求。

变积分时间的空间红外相机单点绝对辐射定标法

张伟1, 谢蓄芬1,2, 王付刚1, 智喜洋1
红外与激光工程. 2012, 41 (8): 2090-2095.
全文: HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( 124 )
摘要 ( 20 ) 引用本文
针对星上多点辐射定标获取方法问题,研究了变积分时间的单点绝对辐射定标方法。首先,
根据红外相机响应特性建立了变积分时间的红外成像系统响应模型;其次,分析了变积分时间和变辐
射亮度相机响应模型的理论差异,提出了利用星上单点标准变积分时间的红外相机绝对辐射定标方
法;最后,结合探测器的光谱响应曲线,分析了变积分时间单点定标法引入的系统误差。实例计算表
明:在积分时间为10 ms、温度范围为250耀500 K的黑体辐射能量下,对应适当温度的单点标准变积分
时间绝对定标方法,引入的最大原理误差可达1.5%。变积分时间的单点绝对定标方法避免了黑体多
点定标设计和控制的复杂性,可用于空间红外相机的在轨辐射定标。

空间光学遥感器大型分束棱镜支撑结构设计

李宗轩1,2,金光1,张雷1,闫勇1,解鹏1,孔林1,2
红外与激光工程. 2012, 41 (8): 2096-2101.
全文: HTML (1 KB)  PDF  (0 KB)  ( 123 )
摘要 ( 33 ) 引用本文
分束棱镜是大型空间遥感器分离光束的重要部件。为解决空间遥感器中大型分束棱镜的支撑
问题,对尺寸为200mm×200mm×200mm 的分束棱镜的支撑结构展开研究。提出基于半运动学支撑和
被动温度补偿原理的立方分束棱镜支撑结构,建立棱镜的接触约束,模拟边界条件的非线性,利用非线
性有限元方法进行工程分析,最后分析验证。结果显示,在自重与15℃稳态温度变化耦合作用下分束
棱镜通光面面形误差PV 值优于73.2 nm,RMS 值优于12 nm;棱镜组件的一阶固有频率达到183 Hz;表
明该分束棱镜支撑结构方案设计合理,能够满足空间环境下对其结构刚度与热稳定性的要求。

航空遥感器光学窗口光机热一体化设计

李延伟1,2,杨洪波3,程志峰1,丁亚林1,张洪文1,张景国1
红外与激光工程. 2012, 41 (8): 2102-2106.
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摘要 ( 13 ) 引用本文
为减小光学窗口对航空光学遥感器成像质量的影响,对光学窗口的窗口玻璃厚度进行了优
化设计。根据强度理论确定了窗口玻璃最小厚度。依据纵掠平壁理论计算出光学窗口外表面的平均对
流换热系数;以热光学为基础,仿真了航摄时光学窗口的瞬态温度场分布;计算了光学窗口在热-力
耦合作用下不同窗口玻璃厚度时的波像差(PV 和RMS),最终确定了矩形光学窗口(290 mm × 140 mm)
的玻璃厚度为17 mm。试验结果表明:特征频率为60 lp/mm 时光学系统传递函数为0.304,并获得了
稳定、清晰的航摄图像。成功实现了光学窗口的光机热一体化设计,可为其他航空光学窗口设计提供
参考。
光通信与光传感

反射型保偏光纤温度传感器现场校准方法

杨远洪,段纬倩,高丽娟
红外与激光工程. 2012, 41 (8): 2107-2111.
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摘要 ( 13 ) 引用本文
设计了一种反射型保偏光纤温度传感器,介绍了其原理并给出了传感方程。分析表明:光路
传输损耗变化是引起传感方程参数变化的主要原因,在需要重装光路的应用场合,需要对传感方程参
数进行现场校准。结合输出信号和传感方程系数的特点和关系,将传输损耗与传感器本征参数分离,
提出了一种简单实用的现场校准技术并建立了计算模型。采用该技术,在校准时只要给出传感头所处
位置的一点温度值便可实现传感方程所有参数的校准。搭建了实验系统,通过改变光路传输损耗进行
了校准实验,分别采用曲线拟合和模型计算方法进行了数据分析和对比,对该方法进行了验证。实验
表明,在-30耀60益的温度范围内,校准前后温度传感器的精度均可达上下0.5 ℃ 。

相位偏移和分束比对八倍频光毫米波产生及传输的影响分析

朱子行1,赵尚弘1,幺周石2,谭庆贵2,李勇军1,董毅1,赵卫虎1
红外与激光工程. 2012, 41 (8): 2112-2118.
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摘要 ( 17 ) 引用本文
相位偏移和分束比极大地影响了产生光毫米波信号的边带抑制比以及光纤无线(ROF)系统
的BER。针对串联两个马赫-曾德尔调制器产生八倍频光毫米波信号的方案,利用贝塞耳级数展开的
方法,推导了相位偏移和分束比影响下,光毫米波信号的严格通用解析解,当分束比偏离0.001,相位
偏移1毅时,边带抑制比可达35.9 dB,能够忽略谐波分量的影响。仿真结果表明,在BER=10-10 的条件
下,当八倍频光毫米波信号背靠背传输时,分束比偏离0.001 和相位偏移1毅的功率代价仅为0.001dB,经
20 km 标准单模光纤传输后的功率代价为0.145 dB,系统性能良好。

C+L 波段宽带增益平坦铋基掺铒光纤放大器的设计

周亚训, 徐星辰
红外与激光工程. 2012, 41 (8): 2119-2124.
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摘要 ( 18 ) 引用本文
基于光纤放大器增益谱的宽带平坦化发展需要,设计了一个两段铋基掺铒光纤(Bi鄄EDF)级
联并携带一个C 波段(1 530~1 565 nm)宽带光纤布拉格光栅(FBG)的双通结构型铋基掺铒光纤放大器
(Bi鄄EDFA),从理论上研究了其对输入信号的放大特性。研究表明:FBG 的引入可以使C 和L 波段
(1 570~1 620 nm)信号分别经历不同长度Bi鄄EDF 的双向传输,各自获得高增益放大,实现增益谱的宽
带平坦化。在200 mW 的1 480 nm 双向对称泵浦下,第一级和第二级Bi鄄EDF 长度分别为50 cm 和
170 cm 时,对于波长间隔为2 nm、每路功率为-30 dBm 的56 路C+L 波段信号的输入,Bi鄄EDFA 高于
30dB 的增益带宽达到了90nm(1530~1620nm),平均增益为35.7dB,增益起伏仅为2.3dB。同时,噪声系
数得到明显改善。研究结果对于研制具有宽带、增益平坦的C+L 波段Bi鄄EDFA 具有实际指导意义。
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