相干探测应用对光纤时频同步技术提出了新的需求,在频率同步的基础上还要能保证相位同步,并且要求低相位噪声传输。为此,研究了一种具有相位噪声净化功能的光纤绝对一致相位同步系统。首先,通过电学锁相环净化频率信号的远端相位噪声,降低了1 GHz频率信号经过26 km长光纤传输后恶化的相位噪声,比如在100 kHz频率偏移处,相位噪声降低了17.0 dB。随后,通过控制时间脉冲的往返延迟和频率信号的往返相移,实现了本远端相位差的绝对一致。当系统经历关闭重启和更改光纤链路操作后,相位差的平均值表现出约2π全周期的1%的不一致性。所设计系统可以在实现频率信号的低相位噪声传输的同时较好地保证了相干性,在相干阵列探测等场景具有重要的应用价值。

将保偏全光纤环形谐振腔作为转移腔,实现了1550 nm参考激光器到1572 nm从激光器的频率稳定度转移,并研究了温度对光纤谐振腔长期稳定性的影响。理论和实验表明,仅通过压电陶瓷调谐腔长不能很好地实现频率稳定度转移。因此,提出用压电陶瓷快反馈和温控实现环形腔的稳定度转移,可使从激光器的频率稳定度在积分时间为1 s时的阿伦方差为2×10 -12,在积分时间为1000 s时的阿伦方差为5×10 -12。

光纤延迟环型射频存储技术因其大瞬时带宽、快速响应能力等优势在电子干扰领域备受关注。为了实现复杂脉冲信号的多样式存储,先后实现了移频型、门控半导体光放大器(SOA)型、级联型等不同光纤延迟环结构,通过对延迟环结构的对比分析和优化设计,获得了高保真、高分辨率、长时延、脉宽可重构的多功能存储方案。级联存储结构,实现了超过2000次脉冲复制、大于500 μs的高分辨率长时延存储,以及200 ns~10 μs的脉宽重构,可广泛应用于大范围脉宽、快速长时延存储和复杂调制格式等不同场景中。

随着高精度光钟及其各种应用的发展,人们对时频传输技术的精度要求越来越高。基于光纤的时频传输技术已经较为成熟,而自由空间激光时频传输技术可以应用在不方便铺设光纤、快速机动场合以及星地、星间时频传输领域。介绍了国内外在近地空间以及星地间进行时频传输的研究现状,并对其未来的发展趋势进行了展望。未来自由空间激光时频传输将会朝更高的传输精度、时频传输、测距、通信一体化以及时频空间组网的方向发展。

高光谱成像因光谱分辨率高、 图谱合一、 可实现快速无损检测等特点现已广泛应用于农业、 医学、 遥感等领域。 现有的对可回收生活垃圾检测与分类的方法, 都存在检测时间长, 分类效率低, 而大量多种垃圾无法同时快速分拣等问题。 考虑到不同类别的生活垃圾由于其主要组成分子结构的差异, 对不同波长的光有不同的吸收特性。 高光谱图像在记录待分类垃圾的空间信息的同时, 可以获得垃圾对不同波长的光的反射率光谱信息, 通过建立识别分类模型对反射率光谱信息进行分析可以实现对高光谱图像中待分类垃圾的识别与分类。 收集常见纸质、 塑料、 木质三种材料的可回收的垃圾样本, 包括塑料瓶、 食品包装袋、 塑料玩具（饰品）碎片、 一次性筷子、 雪糕棒、 木制家具碎片、 木制包装盒、 废旧课本、 广告纸、 办公用纸等多种物品共30个样本, 进行清洗和裁剪处理, 避免样本表面污渍对样本反射率产生影响。 利用高光谱成像系统采集样本在近红外（780～1 000 nm）范围内的高光谱图像, 其中18个样本做训练样本集, 12个样本做测试样本集。 对采集的样本图像数据做预处理, 包括去噪声以及黑白校正反演反射率信息等处理; 通过主成分分析（PCA）方法对训练样本集感兴趣区域（ROI）进行分析, 提取到的特征波段为795.815, 836.869, 885.619, 916.409, 929.239, 934.37, 957.463, 972.858和988.253 nm; 在特征波段下分别提取这三种类别垃圾的参考光谱, 通过光谱角度填图法（SAM）对测试样本ROI区域内提取的测试样本点集在特征波段下与参考光谱进行匹配, 由匹配程度进行样本点归类, 分析结果表明, 测试样本集中纸制样本（A类别）、 塑料样本（别）、 木制样本（C类别）的分类准确度分别为100%, 98%和100%, 测试样本点集整体的分类准确度为99.33%; 通过Fisher判别方法分析训练样本集得出判别函数式和判别准则, 对测试样本点集分类, 评价结果为A, B和C类样本分类准确度分别为100%, 100%和97%, 测试样本点集整体分类准确度为99%。 通过SAM和Fisher两种判别方法对测试样本集的光谱图像进行目标物的检测与分类, 结果表明, 利用SAM判别方法在可回收垃圾的高光谱图像中实现检测与分类有更高的分类准确度, 可达到99.33%。 同时, 也验证了使用高光谱成像进行可回收垃圾快速分类的科学性以及可行性, 对未来系统化、 机械化、 智能化地解决生活中可回收垃圾的分类具有一定的实用意义。

针对海面上方低空飞行慢速小目标探测问题, 采用Kirchhoff近似(KA)和矩量法(MoM)的混合方法研究了时变海面与其上方运动目标的后向散射回波的多普勒特性。分析了海况参数、入射角、目标运动速度、目标与海面之间的距离以及目标截面形状等对后向散射回波多普勒特性的影响。这项研究对于海面与目标耦合散射机理的分析以及海杂波背景下低飞慢速小目标的检测与识别具有重要意义。

针对宽光谱范围高分辨率的中阶梯光栅-棱镜交叉色散光路对二维光谱的探测需求, 分析了探测器与光路系统的匹配关系, 提出了面阵光谱探测系统的设计方法, 设计了具有高灵敏度、 低噪声等特点的二维光谱探测系统。 该系统包括主控单元、 探测器驱动单元、 信号处理单元、 数据存储单元以及数据传输单元等主要模块。 以滨松S10141型CCD为核心设计的探测系统灵敏度高、 动态范围大、 信噪比高。 结合中阶梯光栅-棱镜交叉色散光路进行光谱探测实验, 结果表明, 该探测系统能在200～600 nm宽光谱范围内获得高分辨率二维光谱图像, 在Hg灯253.652 nm处单色像斑覆盖5个像素, 分辨率达到6.3 pm。

采用三维瞬态模型模拟了同轴送粉激光金属熔覆成形(LMD)技术制作直壁墙过程中温度场的演化，被加工的材料为定向凝固镍基高温合金Rene80。首先模拟了粉末在下落过程中与激光的相互作用，并分析了其对熔池温度场可能造成的影响，其次模拟了直壁墙成形过程中温度场的演化。模拟过程考虑了固液相变和液体流动对熔池温度场变化的影响，模拟过程所用的工艺参数为制作直壁墙实验中获得的最优参数。通过模拟获得的熔池温度场演化过程再现了成形过程中熔池形貌的变化及成形过程的不稳定性，模拟计算的温度场变化规律与实验测得结果相符。