向短波红外延伸的微光夜视技术及其应用

对传统的微光像增强器与向短波红外延伸的InGaAs光阴极像增强器进行了比较,分析了通过调节组分而使响应波段覆盖夜天光辐射主要波段的InGaAs材料特性,揭示了以InGaAs半导体材料为光阴极的像增强器将在夜间具有更高的量子效率和响应度。介绍了InGaAs器件技术的国内外研究现状,InGaAs光阴极微光器件在短波红外波段的辐射响应是传统像增强器的100~1 000倍,InGaAs全固态探测器可在0.4μm^1.7μm宽光谱成像,在0.9μm^1.7μm范围的量子效率大于80%,表明该器件在激光探测、远距离定位与跟踪、情报侦察、夜间辅助驾驶等方面可以获得广泛应用。

微光夜视技术发展动态评述

微光夜视技术是现代化武器夜视装备的支撑技术之一,掌握先进的微光夜视技术对于掌控以夜间战争为特点的现代化战争局势至关重要。近年来,美国等发达国家不断地发展更为先进的微光技术和装备,并取得了重要进展。介绍了微光夜视器件及系统的发展现状和最新技术进展,分析了几项新技术产品的技术特点和应用方向,表明了微光器件向性能提高及光谱响应范围扩展技术方向、微光系统向信息融合及多功能集成技术方向发展的趋势。

微光像增强器光晕消失时间测试方法

光晕(halo)效应对微光像增强器探测的应用造成了不利影响且不可避免。微光像增强器的光晕消失时间缺乏测试方法,因此提出了基于数字目视的光晕消失时间测试系统。该系统通过开关电源给LED光源提供频率为25 Hz、占空比可调的脉冲信号,利用高帧率相机连续采集1500张像增强器经直径为3.5 mm小孔后的图像,其中包含若干个完整的明暗周期。通过重复计算标准差,去除偏离平均值的周期序列来优化周期信息,获得亮暗周期内光源熄灭的图片索引,同理可获得光晕消失的图片数量,从而计算得到光晕消失时间。编号为GZ318118A的像增强器光晕消失时间为3.33 ms。测试结果表明,测量装置的重复性为0.863%,可以对光晕消失时间进行有效测试。

MCP部件制备用有机膜溶液配制技术及应用研究

微通道板(Micro-channel Plate,简称MCP)有上百万通孔,MCP部件输入面防离子反馈膜的制备需要连续致密的有机膜做临时载体,因此有机膜是MCP防离子反馈膜制备的一项重要影响因素,为了满足防离子反馈MCP部件批量化生产的需求,需要提高有机膜的制作效率及合格率。本文分析了提高有机膜制作成品率的方法,使有机膜的成品率提升30个百分点,这对于MCP部件制备成品率及效率的提升具有重要意义,同时MCP部件制备用有机膜溶液配制技术对于高可靠性像管三代化的实现也具有重要的推动作用。

国内紫外像增强器视场瑕疵检测技术研究现状

紫外像增强器是一种对紫外辐射敏感的成像器件,视场瑕疵是其成像效果的主要制约因素。目前,视场瑕疵检测技术主要分为人工和机器视觉两种方法。本文首先阐述了视场瑕疵的定义和检测标准。接着从瑕疵交叠靠近、大小和数量特性的角度,分析了视场瑕疵检测的难点。随后,重点介绍了紫外像增强器视场瑕疵检测技术的研究现状。结合当前的检测需求和不足,调研了深度学习技术在其他领域的瑕疵检测效果。最后,从理论上进行了可行性分析,并提出了基于深度学习视场瑕疵检测的思路,旨在为紫外像增强器视场瑕疵检测提供一种新的解决方案,推动其向着更加实用、智能化的方向发展。

微光像增强器自动门控电源技术研究

针对微光像增强器在高照度下出现的输出图像饱和现象,提出了混合式自动亮度控制方法,论述了微光像增强器自动门控技术、光电子快门控制原理,以及大动态范围自动亮度控制方法,给出了自动门控电源设计框图和混合式自动亮度控制工作时序以及实验结果,分析讨论了设计中的4个关键问题。

微光视频器件及其技术的进展

微光夜视技术作为当今拓展人眼夜间视觉感知的主要技术之一,在军事和民用领域都有广泛的应用。随着数字图像处理技术的发展,微光视频器件为通过图像处理进一步提升夜视图像质量,为与红外热成像的图像信息融合,为提高夜间对目标探测/识别和场景理解能力等方面提供了广泛空间,成为当前国内外夜视技术发展的重要方向之一。论文综述了微光视频器件发展,分析了电真空+固体微光视频成像器件(如像增强CCD/CMOS(ICCD/ICMOS)器件、电子轰击EBCCD/EBCMOS器件等)、全固体微光视频成像器件(如电子倍增CCD器件、超低照度CMOS器件等)的特点和发展趋势,并结合法国PHOTONIS公司的LYNX计划,对微光夜视技术的发展进行了分析和讨论。

基于微光像增强器的偏振成像系统设计与实验

为验证用微光像增强器实现偏振成像的可行性,根据偏振成像原理,设计了基于分时型偏振成像技术的微光偏振检偏器。选用三代像增强器和高动态范围数字CCD,设计了相应大口径成像物镜和中继光学耦合透镜,获得了高透过率、高调制函数(MTF)的图像耦合性能。采用数字CCD、数字图像采集卡,编写了相应图像处理软件,实现了实验室和野外微光条件下的人造目标和自然景物的偏振探测成像。结果表明,原始图像中目标与背景对比度之比为1.35,基于微光像增强器的偏振成像系统的目标与背景对比度之比为2.35,微光偏振成像能够提高夜间环境下人造目标和自然背景的对比度。

基于PLD器件的门控技术在微光像增强器中的应用

针对微光像增强器在高照度条件下会出现图像饱和的问题,提出将基于PLD器件的门控技术应用于微光像增强器电源中。论述了微光像增强器门控技术、光阴极门控原理、以及PLD器件应用于门控技术中的原理和实现方法。给出了阴极门控设计原理电路和试验结果。

微光像增强器的MTF测试技术研究

微光像增强器是微光成像系统的核心部分,其成像质量决定了对微弱光学信号的探测能力。像增强器的调制传递函数(modulation transfer function,MTF)反映了系统对图像不同频率成分的传递能力,是像质评定的一种客观指标。本文基于狭缝法测试MTF的原理,进行系统校准和采用分段加权最小二乘拟合实现曲线的平滑去噪,构建了微光像增强器的MTF测试系统。具体是采用十字狭缝靶标进行测试得到线扩散函数(line spread function,LSF)曲线,然后对其进行去噪处理和离散傅里叶变换得到MTF曲线,测试结果与德国OEG-2MTF测试仪比较,误差率低于5%,为研制高成像质量微光像增强器提供了一种有效评价手段。

用于准确预测微光像增强器寿命的光灵敏度测量技术

光阴极光灵敏度的测量误差大小对微光像增强器寿命预测结果影响很大,高精确度的光灵敏度测量可以实现微光像增强器寿命的准确预测。本文通过分析光阴极光灵敏度测量原理、方法和装置特性,利用光灵敏度误差分配方法,在保证满足寿命预测所需光灵敏度测量误差的前提下,确定了一种合成测量误差为3.8%的光灵敏度测量方案,基于该方案预测的微光像增强器寿命与实际寿命试验验证结果的相对偏差不超过2%,为提高微光像增强器的工程研制效率提供了有效的检测手段。

一种改进的微光夜视系统视距探测方程

视距是评估微光夜视成像系统性能的一个重要参数。随着微光夜视探测技术的发展,经典视距模型的视距仿真结果与实测结果出现了一些偏差,特别是在10-3 lx低照度条件下视距仿真结果不甚理想,这对微光夜视仪在实际应用中造成了很大的阻碍。针对这一问题,从微光成像系统成像链路的三个环节对经典视距模型进行修正:考虑大气透过率对微光夜视系统视距的影响并对经典视距模型中的大气透过率因子进行修正;基于像增强器噪声因子对视距模型进行修正;考虑人眼视觉传递特性对微光夜视系统视距的影响,在系统的传递函数模型中加入了简化的人眼视觉模型。进而推导出改进的视距模型。结合野外试验数据,验证了改进视距模型的有效性和实用性,这对于微光夜视系统的设计、评估和应用具有一定的指导性意义。

一种基于微光夜视系统下光电阴极探测的评价因子

光谱匹配系数是微光夜视仪性能评估的重要参数,但传统的光谱匹配系数只能反映出光电阴极在响应波长范围内与目标光谱的吻合程度,并不能区分出不同代的光电阴极在微光夜视系统中的性能。因此,结合初始对比度、光电阴极的积分灵敏度和光谱转换系数建立了一个评价因子方程,用于描述光电阴极对探测景物的影响,同时对目标与背景的初始对比度公式进行改进,提高了初始对比度的准确性。计算超二代光电阴极材料New S25和三代光电阴极材料GaAs与不同景物的光谱匹配系数和评价因子,New S25与景物的光谱匹配系数要大于GaAs与景物的光谱匹配系数,证明了光谱匹配系数的局限性;GaAs与景物的评价因子大于New S25与景物的评价因子,证明了提出的评价因子能够更有效地评估微光夜视系统的性能。

水下光电成像技术研究进展

随着我国海洋、江河和地下水资源勘探、开发和利用的日益深入,以及领海主权防卫的军事需求日趋迫切,在水下获取远距离条件下高质量的目标图像已成为水下环境勘测、目标探测与敌我对抗等许多领域迫切需要解决的问题。目前,水下成像探测技术主要有声探测和光电探测两种途径。本文研究了目前主要水下高分辨力光电探测成像技术现状,分析了不同技术途径的优缺点,对比了各种水下探测/成像系统中采用的光电探测器的情况,结合自身技术背景,提出了应加快发展高灵敏度、低噪声、高增益、快响应、宽动态范围、良好线性度的GaAsP光阴极双微通道板像增强器,从而简化光电系统中因探测器性能不佳带来的灵敏度低、噪声大、增益低、处理时间长等不足,加速各种新技术向产品、实用化设备的转化。本文成果对水下光电成像技术发展将有一定支撑作用。

超二代微光像增强器性能随工作时间的影响研究

研究了超二代微光像增强器性能随工作时间的变化规律,掌握性能变化特点。通过性能测试和曲线拟合,得出亮度增益、信噪比随工作时间的变化逐渐下降,分辨力随工作时间的变化几乎保持不变。其中,亮度增益与工作时间呈指数函数变化,即当超二代微光像增强器在10000h的工作时间内,亮度增益随工作时间的变化速率较快,但随着工作时间增加,亮度增益下降速率变慢,且最终趋于平稳。信噪比随工作时间呈多项式函数变化,且随着工作时间的增加信噪比逐渐下降。将长时间工作的微光像增强器进行解剖分析后,其亮度增益、信噪比变化主要与光电阴极灵敏度、荧光屏发光效率和微通道板增益稳定性息息相关,且相比灵敏度和荧光屏发光效率而言,微通道板增益的稳定性变化较大。

数字微光器件研究进展

数字微光器件作为新一代微光夜视装备的核心器件,相比于传统真空微光器件因具有数字化输出的优势而备受各国重视。本文综述了低照度CCD(charge-coupled devices)/CMOS(complementary metal oxide semiconductor)、科学级CMOS、像增强型CCD/CMOS、电子倍增CCD及电子轰击APS(active pixel sensor)/CCD等数字微光器件的研究现状,分析了数字微光器件的应用情况。最后,提出了微光技术和数字微光器件的发展趋势。

彩色夜视技术国内外研究主要进展

微光夜视技术作为国家军事科技水平发展的标志之一,近年来受到广泛关注。由于传统微光夜视仪所提供的灰度图像不足以满足现代化作战的需求,彩色夜视技术随之发展起来。本文主要介绍了夜视技术的现状、发展历史概况以及如何获得彩色夜视影像的几种技术手段,主要包括基于颜色转化或融合的间接法,以及基于硬件的直接法,为研究者们了解彩色夜视技术提供一定参考。

三代微光像增强器亮度增益对像质影响的分析

为研究三代微光像增强器亮度增益对像质的影响,提出对不同增益条件下荧光屏输出图像的像质进行对比分析,以提高三代微光像增强器的成像质量。首先,在三代微光像增强器的理论基础上,论证了亮度增益会直接影响像增强器的成像质量。然后,通过图像质量评价的两个重要参数信噪比和分辨力,建立像质评价系统并搭建实验装置。最后,通过实验结果表明,在无月夜天光照度条件下,当亮度增益取得最佳值时,输出图像在视场明亮清晰的同时分辨力由32 lp/mm提升至40.3 lp/mm。证明该研究对夜间环境中,如何通过合理设置亮度增益值使微光夜视仪获得最佳成像质量具有指导意义。

夜视技术在边境安全防控中的应用

本文概述了边境地区面临的安全问题,对夜视技术在边境安防中的应用前景进行了分析,阐述了夜视技术合作交流的必要性,介绍了夜视监控设备、增强型夜视镜、手持热像仪、红外设备等。

532 nm响应增强的AlGaAs光电阴极

AlGaAs光电阴极具有响应速度快和光谱响应范围可调的特性,可被应用于水下光通信领域.为了解决AlGaAs发射层较低的光吸收限制其量子效率提高的问题,利用分布式布拉格反射镜(DBR)结构对特定波长光的反射作用,将透过光重新反射回发射层进一步提高吸收率,从而增强阴极在532 nm波长处的响应能力.通过求解一维连续性方程,建立了具有DBR结构的AlGaAs光电阴极光谱响应模型.采用时域有限差分法,分析了DBR结构中子层周期对数、子层材料以及发射层、缓冲层厚度对发射层吸收率的影响,对比了有无DBR结构AlGaAs光电阴极的光吸收分布.结果表明,周期对数为20、子层材料为Al_(0.7)Ga_(0.3)As/AlAs的DBR结构对532 nm光的反射效果最优.基于该DBR结构,发射层和缓冲层厚度分别为495 nm和50 nm时,发射层对532 nm光具有最佳吸收率.通过对外延生长的AlGaAs光电阴极进行激活实验,结果表明具有DBR结构的AlGaAs光电阴极在532 nm波长处的光谱响应率相比无DBR结构的AlGaAs光电阴极光谱响应率提升了约1倍.