一种基于圆环交指谐振结构的新型频率选择吸波体设计

针对宽带天线的隐身问题,提出了一种基于圆环交指结构的新型频率选择吸波体(Frequency Selective Rasorber,FSR)的设计方案。所设计的两个FSR的阻抗层相同,由圆环交指谐振结构与耶路撒冷十字金属线组成,并加载电阻。FSR1的无损带通层由金属缝隙方环构成,FSR2的带通层由金属贴片-金属孔径-金属贴片三层结构组成。仿真结果显示,两种FSR均具有双极化性质,并且FSR1角度稳定性可达45°,FSR2为35°。FSR2在垂直电磁波入射条件下,在2.52~10.07 GHz的反射系数低于-10 dB,在5.73~6.93 GHz的透射系数高于-3 dB,其中在6.29 GHz,透波窗口的最小插入损耗为-0.11 dB。FSR2在几乎相同的频带保持反射系数低于-10 dB,但是其透波带被拓展为5.6~7.2 GHz,同时透波带的矩形系数得到很大提升,具有更好的选择性。模型仿真结果与等效电路模型仿真结果基本一致。最终制作了两个FSR的实物模型,实验测试结果与仿真保持基本一致。

P/L波段大带宽轻质柔性超材料吸波体

为了适应现代武器设备在低频端的应用和对于吸波性能的要求,基于电磁超材料理论,利用电磁谐振特性设计了一种在P/L波段工作的大带宽轻质柔性吸波体。当电磁波入射到该新型吸波体,根据电磁感应作用机理,会在吸波体表面产生感应电流,通过装载集总电阻的方式,可将入射电磁波的能量转化为热能,从而实现对于电磁波的有效吸收。对于吸波体单元结构形状和尺寸的设计使得该吸波体具有两处谐振频点,并通过多谐振频率的耦合进一步展宽吸波带宽。仿真和实测结果验证了吸波体的优良性能。其工作频段为382~1419.4 MHz,相对带宽为140.9%,吸波层厚度仅为0.2 mm,在保证大带宽的同时具有重量轻、可共形的优点,在转台曲面吸波、雷达隐身等领域具有广阔的应用前景。

A Dual-polarized Frequency Selective Rasorber with a Tunable Transparent Band

A tunable dual polarization absorption-transmission-absorption(A-T-A)frequency selective absorbers(FSR)to address the issue of high insertion loss in current tunable FSRs is proposed.The lumped resistors are loaded onto the lossy layer to absorb electromagnetic waves within the absorption band.The varactor diodes are loaded onto another lossless layer to control the transmission frequency band of the FSR.Its equivalent circuit model is provided.The proposed tunable FSR can change the passband within the range of 14.5~15.5 GHz by changing the bias voltage applied to the lossless transmission layer,while maintaining insertion loss above-1.67 dB.The series resonant structure of the lossy layer generates bilateral absorption bands between 10.2~13.5 GHz and 17.2~22 GHz,with broadband reflection suppression ranging from 10.3 GHz to 22 GHz(70.7%).The prototype is manufactured,and the measured results have verified the simulation results.

新型干涉高光谱成像系统的光束剪切特性分析

提出了一种基于新型双折射横向剪切分束器的高光谱成像方法,采用的横向剪切分束器主要由Wollaston棱镜和角锥反射体组成.在分析双折射分束器的偏光结构和分光机理的基础上,利用光线追迹方法分析了光束在Wollaston棱镜中的传播特性,通过计算光束在双折射分束器中的传播方向及出射位置,推导出调制光程差的理论表达公式.根据理论推导结果,分别仿真分析了系统在不同扫描模式下光程差与入射光视场角以及角锥顶点偏移量的调制关系.基于理论分析结果搭建了实验装置,对光程差分析结果进行验证,实验结果与理论分析结果匹配较好.所提方法可以提高剪切光束的平行性,保证干涉条纹的高调制度,降低了复原光谱准确度对光学装调精度和元件加工精度的依赖性,具有结构稳定、复杂度低的显著特点.

宽波段铁电液晶偏振态分析器的优化设计

铁电液晶偏振态分析器(PSA)是宽波段偏振成像的核心组件,其抑制噪声的能力对偏振测量结果具有重要影响,因此解决宽波段铁电液晶PSA优化设计问题具有重要意义。根据宽波段偏振成像测量的基本原理推导出铁电液晶PSA的斯托克斯测量矩阵,采用遗传算法和条件数(CN)、同样加权方差(EWV)评价准则对偏振器件的方位角参数进行优化设计,得到铁电液晶PSA的最佳器件组合方式和方位角参数。最后,根据优化设计结果搭建多波段实验装置,对3D眼镜和偏振片进行成像测量实验。实验结果表明利用所设计方法实现的偏振测量装置能够有效测量出目标的偏振特性。

亚表面损伤深度测量的理论研究与实验分析

光学元件的亚表面损伤指的是在加工过程中产生的划痕和裂纹等。在激光的照射下,亚表面损伤会使光场发生变化,并且随着激光照射时间的增加,裂纹会越来越大,产生散射,最终影响光束的能量集中度。基于全内反射法测量亚表面损伤的原理提出了一种新的估计损伤深度的方法。入射光波和出射光波在样品表面下方叠加形成驻波,入射光的偏振态以及入射的角度会影响样品内部的光强分布。通过分析亚表面损伤点的光强度和入射角之间的关系,能够由入射角的改变量来估算亚表面损伤的深度。

傅里叶变换高光谱Mueller矩阵成像理论与方法

提出了一种高光谱Mueller矩阵成像(HMMI)方法,实现了空间、光谱和Mueller矩阵图像的同步一体化获取。详细讨论了高光谱Mueller矩阵成像的原理以及双折射干涉器剪切干涉成像过程,对偏振态发生器/偏振态分析器进行了联合优化设计,给出了系统的定标方法。为验证仪器的性能,在实验室对目标进行光谱Mueller矩阵成像,证明了利用所提方法快速获取光谱图像和Mueller矩阵图像的可行性。所提方法具有光谱分辨率高、偏振调制快等优点,为光谱Mueller矩阵成像的发展提供了一种新的思路。

快速高精度Fourier-Mellin变换图像配准方法

提出一种快速高精度Fourier-Mellin变换图像配准方法,可提高高光谱成像过程中光谱复原的速度与精度。该方法运用两次局部上采样相位相关法,一次在对数极坐标域中估计旋转和缩放参数,另一次在笛卡尔坐标系中估计平移参数。引入梯度预处理过程,使算法更加稳健。介绍了Fourier-Mellin变换的原理,该变换可实现旋转和缩放参数的解耦合。在传统相位相关法的基础上介绍了局部上采样相位相关法。证明了梯度预处理过程的必要性。仿真结果表明,所提方法可以实现高精度的图像配准。

基于倾斜相位的抗振动干涉面形测量

环境振动会在干涉测量过程中产生随机倾斜、移相误差,导致测量精度下降。为了降低环境振动对移相干涉测量的影响,提出了一种基于倾斜相位的抗振动干涉面形测量方法。首先,利用Fourier变换将干涉图变换到频域;然后,利用频域细分操作对峰值坐标进行亚像素精度定位,求解出振动倾斜平面;最后,利用最小二乘法计算出待测面的相位分布。实验结果表明,本方法与同步移相法的复原结果具有高度一致性,波面峰谷值和均方根值的偏差较小;且本方法无需对硬件进行改动,可为振动环境下的移相干涉测量提供一种低成本、高精度的解决方案。