声光偏转快调谐脉冲CO_2激光器实验研究

采用双声光调制器光路快速偏转技术与自准直光栅法实现CO_2激光全波段快调谐同光路输出。首先对声光调制器特性进行实验研究,结果显示:声光调制器偏转角度约为4. 4°,与运用布拉格方程计算结果相符;且激光单次通过声光调制器移频量为40. 68 MHz,与声光驱动器射频频率一致,将激光往返多次经声光调制器的移频量叠加。进而,开展基于声光调制器的CO_2激光快调谐实验研究,运用两个对称布置的同驱动频率声光调制器补偿声光移频,实现偏转光路振荡输出,运用光栅法在直线光路中实现激光全波段可调谐输出。最终,在声光调制器时序控制下,实现双波长激光快调谐同光路输出,选定激光波长的切换时间约为1 ms,脉宽小于300 ns,且双波长切换速度不受CO_2激光跃迁谱带的限制。

KrF激光和脉冲CO_2激光损伤K9玻璃的实验对比与分析

对KrF准分子激光辐照K9玻璃进行了损伤实验,并与脉冲CO_2激光损伤K9玻璃进行了对比分析,研究了紫外和远红外两种激光系统对同种光学材料的损伤特性。实验结果结果表明,KrF准分子激光和脉冲CO_2激光对K9玻璃的损伤形貌基本相同,损伤主要是热力耦合损伤机制,但是两者在损伤阈值和损伤时间等方面仍有很大差别。与脉冲CO_2激光相比,K9玻璃的KrF准分子激光损伤阈值更低,并且损伤持续时间更短。通过两类激光在波长和光子能量上的巨大差异可以很好地解释这一现象。该研究结果对准分子激光在空间工程应用上有着非常重要的参考价值。

不同工作状态激光对可见光CCD的损伤实验

分别用连续激光、40kHz和5kHz重频激光对可见光CCD进行损伤实验,发现了相似的损伤现象,即点损伤、线状损伤和完全损伤,并分别测量了各个损伤状态下的驱动电极与衬底间的阻抗变化;分别对三组实验中损伤的CCD芯片进行电镜扫描,微观分析各个损伤位置处的损伤形貌,详细解释了出现三种损伤现象的原因,并比较了三种工作状态激光的不同作用机理。得到的结论是:点损伤现象与CCD表层的损伤有关,线损伤现象与漏光和电极间短路有关、完全损伤现象与绝缘层的损伤有关;连续激光作用的过程以热熔融为主、40kHz重频激光作用的过程以汽化烧蚀为主、5kHz重频激光作用的过程包括汽化烧蚀、强汽化"冲刷"以及反冲压力。

短脉冲激光对硅基探测器的热作用模型选择

从傅里叶模型和非傅里叶模型的基本方程出发,通过有限差分方法对方程进行数值求解。分别分析了10,1.0,0.1,0.01ns这4种脉宽的脉冲激光作用于硅材料时两种传热模型温度曲线的相对变化;讨论了热弛豫时间对非傅里叶模型数值结果的影响。结果表明:脉宽小于或等于100ps的激光作用于硅材料时,表层温度上升缓慢,会发生载流子效应,非傅里叶模型可以合理地反映这种现象;对于一般材料,载流子效应发生的条件是脉宽小于或等于材料热弛豫时间,此时应当用非傅里叶模型描述加热过程。

激光方位探测技术的分析

激光告警作为激光对抗的重要组成部分,在现代战争中起着重要的作用,精确测定入射激光的方向是激光告警发展的需要。介绍了多窗口探测型、成像型、掩膜型、相干型四种现有激光方位探测技术的基本原理和发展现状,总结了各探测技术的优缺点,并指出了来袭激光方位确定技术的发展方向。

激光窄脉冲信号探测电路的设计与接收

在激光反射层析成像雷达系统中,激光脉宽越窄,系统的成像分辨率越高。而高带宽、无失真的探测接收电路设计起来较为困难。详细分析了雪崩光电二极管(Avalanche Photodiode,APD)模型及其主要性能参数,并选择了合适的探测器。然后对前置放大电路、主放大电路和可控增益放大电路进行了较为详细的分析,并设计了合适的电路结构。GHz级微弱光电信号在被接收时很容易受到外部噪声的干扰,这会导致接收波形产生畸变。采用电磁辐射屏蔽方法消除了干扰,最终无失真地探测和接收到了1 ns窄脉冲激光信号,满足了激光反射层析成像雷达系统的0.15 m成像精度要求。

大气探测激光雷达噪声比例因子及信噪比的估算

信噪比是激光雷达辐射能力的表征,是度量激光雷达回波信号品质的重要参数,对信噪比的评估一直是研究者面临的问题。针对大气探测激光雷达,对激光雷达回波信号噪声比例因子(NSF)和信噪比进行了分析研究;通过自行研制的532 nm瑞利散射激光雷达的昼夜连续观测,对噪声比例因子进行了估算,计算得出实验激光雷达系统噪声比例因子在白天和夜间分别为0.07和0.034;采用白天噪声比例因子值对激光雷达回波信号信噪比进行了估算,计算结果表明:基于噪声比例因子的信噪比估算法可较好地估算出系统回波信噪比。该方法为大气激光雷达系统总体设计和大气参数反演提供了数据依据。

一种基于劈尖干涉的激光波长测量装置的研究

基于激光在光学劈尖表面上产生干涉条纹的特点,设计了一种激光波长测定装置。利用线阵CCD将激光垂直照射光学劈尖表面时所生成的干涉条纹感应成电信号并转移输出,经过线性放大、模数转换后变成有限长的离散周期序列,通过快速傅里叶变换测定条纹间距来计算出激光波长,并用532 nm,632.8 nm,980 nm三种波长的激光进行了测试。测试结果表明该装置在背景光不是太强的情况下,性能令人满意,精确度较高,并能从虚拟仪器面板上直观形象地观察信号波形和结果,具有一定的实用性。

LD横向泵浦铷蒸气激光器阈值特性理论研究

基于三能级速率方程建立了横向泵浦铷蒸气激光器阈值计算模型,首次详细研究了横向泵浦铷蒸气激光器的泵浦阈值特性。论文结合实际参数,数值模拟了单Bar条半导体激光器横向泵浦铷蒸气的非线性吸收和泵浦光在蒸气室内的传播以及阈值工作状态下小信号增益的分布,仿真分析了蒸气室长度、温度、缓冲气体气压及组份配比、聚焦透镜焦距以及谐振腔诸参数对横向泵浦铷蒸气激光器出光阈值的影响。分析结果表明:对缓冲气体组份配比进行优化可以有效的降低泵浦阈值功率;蒸气室长度与温度共同影响阈值功率;较大的窗口片透过率和不大于70%的输出耦合率可以使泵浦阈值功率保持在较低的水平。文中对铷蒸气激光器等碱金属蒸气激光器的关键部件设计和系统优化可起到借鉴参考的作用。

连续泵浦准分子宽带泵浦金属激光器泵浦阈值理论研究

基于四能级受激准分子宽带泵浦碱金属激光器(XPAL)的工作机理建立了连续波半导体激光器泵浦的四能级XPAL理论模型,该模型基于速率方程,考虑泵浦光线宽与伴峰吸收线宽,采用迭代算法求解,主要用于分析半导体激光器连续泵浦四能级XPAL系统的泵浦阈值特性。讨论了温度、蒸气室长度、泵浦光线宽、输出耦合率和惰性气体粒子数密度对泵浦阈值的影响,结果表明激光器存在一个最佳温度可以使泵浦阈值达到最小,且在最佳温度附近较大范围内泵浦阈值不会有较大变化。除此之外,对蒸气室长度、输出耦合率、泵浦光线宽和惰性气体粒子数密度的分析表明,相较于惰性气体粒子数密度,其他参数的变化对泵浦阈值的影响较小。而较高的惰性气体粒子数密度可以有效提升增益介质对泵浦光的吸收从而降低阈值。

基于光纤通信的光电跟踪实验系统设计

介绍一种基于光纤通信的光电跟踪实验系统的设计思路及实现。该系统采用模块化设计,各模块均采用高性价比的独立实验装置进行集成。介绍了光纤通信、光电跟踪的基本原理,实验系统的硬件组成,并对该系统进行了测试和分析。基于该系统的光电跟踪实验能有效地激发学生的学习兴趣,拓展学生的知识面,提高学生的动手能力和创新能力。对实验系统的进一步完善作出了展望。

两种衍射法测微粒直径实验的比较

从实验原理、实验系统和实验数据分析3方面,将常用的检流计测衍射光强法和面阵CCD衍射光斑采集法作比较。2种实验结果分析比较表明,在衍射法测微粒直径的实验中使用面阵CCD能够有效地提高数据的采集速度和测量精度,为实验室设计相关的衍射实验提供有益的参考。

相位调制激光雷达成像设计及仿真

逆合成孔径激光雷达(ISAL)相比逆合成孔径雷达(ISAR),其信号源具有更小的发散角,同分辨下具有更小的合成孔径累积角度的优点,从而获得关注。但是因为ISAL采用激光器为雷达信号源,而且激光雷达与微波雷达调制原理不同,导致在ISAR中主流的扩频方案如线性调频并不适用于真实的ISAL。为了获得高重复性的并且在极短时间内宽频的探测信号,采用了光通信中广泛使用的最长序列相位调制。在说明了其远场回波信号模型和对应的成像算法之后,指出了其与传统算法之间的区别。最后,使用由多个散射中心点组成的成像目标,进行了成像算法仿真和结果分析。仿真参数与成像结果表明:该方法为一种可采用的实时ISAL调制方法。

基于微多普勒效应的旋翼弦长激光探测方法研究

为实现基于微多普勒效应的旋翼目标激光探测与识别,研究了面目标旋翼对激光回波的调制作用.利用物理光学法中面元散射回波叠加原理,构建了矩形面旋翼的微多普勒激光回波模型.通过仿真,利用时频分析方法提取了异于线目标模型的微多普勒特征.机理分析证实该特征反映弦长即旋翼横向尺寸信息,据此提出了相干探测激光回波的矩形旋翼弦长计算方法.不同展弦比旋翼的回波仿真结果与理论公式吻合较好,验证了该方法的有效性.误差分析表明,与进行单一窗长条件下的短时傅里叶变换相比,利用改变窗长的方法分别提取时间、频率信息可有效减小弦长计算误差至1.58%.该模型可实现对旋翼飞行器弦长尺寸的计算,为进一步的旋翼形状探测识别提供了依据.

大气激光通信中自适应调制编码技术的模式选择阈值

研究了一种用于大气激光通信自适应调制编码技术中的模式选择阈值的选取算法。分析了大气弱湍流信道性能,并对高斯信道中阈值选取算法进行修正,提出了一种信噪比-湍流强度选择方法来确定阈值区域模式,并给出了阈值选取方程。分析了湍流强度分别为0,0.1,0.2,0.3时3种传输模式下自适应调制编码系统的误码率,得到了最大误码率为10-4的条件下3种模式选择的信噪比与湍流强度阈值区域的对应关系。仿真结果表明,所提方法可行且能够准确地进行模式选择。

基于亮度与颜色四阈值的尾灯检测算法

提出一种结合常规几何参数及利用亮度、颜色四重阈值进行汽车尾灯检测的算法,以应用于夜间条件下智能汽车追尾预警系统。该算法利用亮度低阈值确定汽车尾灯的疑似区域,利用常规几何参数对上述疑似尾灯区域进行排除,利用红色比例低阈值和亮点比例阈值检测出亮度较高尾灯光斑,利用红色比例高阈值检测出亮度较低的尾灯光斑。实验结果表明,该算法可以快速、准确地检测出夜间的汽车尾灯。

基于码重分布的系统循环码识别方法

介绍系统循环码的定义及矩阵描述,分析其码重分布特性,根据向量间距离的概率定义码重分布距离,推导随机序列的理论码重分布概率,提出实际序列码重分布概率的估计方法和利用实际序列的码重分布概率和随机序列的理论码重分布概率之间的距离估计码组长度和起始点的方法,在此基础上利用高斯消元法估计生成矩阵和校验矩阵,并提出了在误码情况下的识别方法。最后并对不同长度的码进行仿真实验,结果表明文中方法能够在误码为10-3的情况下有效地识别中短码。

光谱法研究膨胀石墨红外波段复折射率

具有良好消光性能的膨胀石墨可用作红外/毫米波复合无源干扰材料,复折射率是研究其消光性能的重要参数。采用压片法分别对膨胀石墨压片在0.24～2.6μm和2.5～25μm波段的反射光谱进行了测试。结合所测光谱数据,利用Kramers-Kronig(K-K)关系和Bruggemen有效介质理论对膨胀石墨5～10μm波段的复折射率进行了计算,并作了误差分析。结果表明,利用反射光谱数据计算复折射率的方法是可行的。

天空红外图像非平稳背景的小波域抑制

对空红外小目标图像中的噪声、目标和非平稳背景都具有高频成分,加上非平稳背景灰度值的不连续性使得传统的频域和空域滤波方法无法很好的兼顾背景抑制和目标信息的有效保护。利用图像经小波分解后,非平稳背景与小目标小波系数的差异,提出使用反向阈值收缩后重构图像的方法,在抑制背景的同时,有效保护目标信息。以信噪比增益为评价标准,通过仿真讨论了小波分解层数和阈值的选择,验证了方法的有效性。实验结果说明,新方法能为进一步的检测和识别打下坚实的基础。

高温氧化物热电材料及其研究现状

氧化物热电材料具有耐高温、抗氧化、环境友好等特点,并且制备工艺简单,被认为是一种高温下潜在的热电材料。分析了几种典型氧化物材料的晶体结构和热电性质,并综述了主要高温氧化物热电材料的制备、改性方法和应用的研究进展。