1 西安应用光学研究所，陕西 西安 710065
2 陆装西安军代局驻西安地区第八军代室，陕西 西安 710065
损伤阈值测量装置是强激光技术的重要技术指标，主要用于强激光光学元件的研制和测试，而同步触发模块作为模块之间时序的控制器，是研制损伤阈值测量装置的关键技术之一。介绍了一种用于激光损伤阈值测量装置的同步触发模块及方法。设计了基于现场可编程门阵列（field programmable gate array，FPGA）为主控芯片的硬件方案，通过上位机操控软件设置同步触发参数，来控制各路输出同步信号的宽度和各路信号之间的时序，可极大提高同步触发的精度和效率。通过实验验证，同步脉冲信号之间的调节精度为2 ns，同步脉冲信号的最小宽度为10 ns，满足激光损伤阈值测量装置的要求。
损伤阈值 同步触发 FPGA damage threshold synchronous trigger field programmable gate array
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
3 中国科学院大学 材料与光电研究中心，北京 100049
4 航天系统部 装备部 装备项目管理中心，北京 100094
5 长光禹辰信息技术与装备（青岛）有限公司，山东 青岛 266000
为了满足高精度偏振探测要求，通道型偏振光谱仪在设计时需要考虑望远镜组偏振效应的影响，并对其进行相应的分析和优化。首先，分析望远镜组偏振效应的影响因素，采用坐标变换和穆勒矩阵连乘法建立了考虑膜系偏振效应的望远镜组穆勒矩阵模型，并带入通道型偏振光谱仪偏振解调模型。接着，通过同时控制S光和P光的透过率和相位延迟，设计相应的低偏振效应膜系。最后，运用偏振光线追迹的方法对镀有不同膜系的望远镜组进行偏振效应仿真。仿真结果表明，在580 nm和750 nm波长处，低偏振效应膜系与高偏振效应膜系的偏振探测精度变化不明显。而在420 nm波长处，低偏振效应膜系相较于常用膜系的边缘视场偏振探测精度提高了3.22%。低偏振效应膜系可以有效降低通道型偏振光谱仪望远镜组偏振效应，提高仪器的偏振探测精度。
偏振光谱相机 偏振效应 斯托克斯矢量 穆勒矩阵 polarization spectrum camera polarization effect stokes vector muller matrix
1 湖南大学 材料科学与工程学院，湖南 长沙 410082
2 中国电子科技集团公司第二十六研究所，重庆400060
该文提出了一种获得相对带宽约为70.61%的基于氮化铝薄膜的超宽带薄膜体声波谐振器(FBAR)滤波器的设计方法，即在中心频率为6.5 GHz下滤波器的带宽为4.835 GHz。仿真分析表明，通过串并联电感的方式，并在电感端串并联电容，可消除因增加电感而带来的谐波谐振点干扰对带通的影响，实现了FBAR滤波器的超宽带。该工作开辟了设计和制作带宽超过3 GHz的超宽带体声波滤波器的新途径。
薄膜体声波谐振器 FBAR滤波器 超宽带体声波滤波器 氮化铝 thin film bulk acoustic resonator FBAR filter ultra-wideband bulk acoustic wave filter aluminum nitride
1 上海理工大学能源与动力工程学院/上海市动力工程多相流动与传热重点实验室, 上海 200093
2 上海航天动力技术研究所, 上海 201109
火焰燃烧参数能直接反映火焰燃烧状态, 并对燃烧过程进行诊断、 预测和优化。 火焰温度及辐射率是燃烧状态的重要表征参数, 火焰温度及辐射率的准确测量对于建立燃烧模型、 优化燃烧过程和控制污染物排放有着非常重要的意义。 随着数字图像技术与光谱学的发展, 多光谱成像技术逐步应用于火焰燃烧温度及辐射率测量。 针对光谱仪空间分辨率低和RGB彩色相机光谱分辨率低的问题, 多光谱成像技术能获得兼顾空间分辨率及光谱分辨率的火焰光谱图像, 实现火焰温度及辐射率分布测量, 具有高时空分辨率、 响应快速及测温范围宽等优点。 因此, 提出了基于多光谱成像技术的火焰温度及辐射率测量方法, 搭建标准高温黑体辐射实验测量系统, 对多光谱相机665～960 nm波段开展高温黑体辐射响应系数标定实验, 获得多光谱相机25波段光谱响应标定系数, 通过四阶多项式拟合建立多光谱相机各波段下仪器响应值与理论辐射强度之间的关系, 并开展多光谱成像技术测量验证实验, 结果显示温度与辐射率测量的相对偏差分别小于1%与4%。 在此基础上, 以蜡烛火焰为研究对象, 建立了火焰多光谱成像测量系统, 获得了蜡烛火焰多光谱辐射图像, 基于普朗克辐射定律参数拟合方法, 实现了蜡烛火焰温度与辐射率分布测量。 测量结果表明： 火焰竖直平面上火焰中心区温度及辐射率均高于火焰上部和底部; 蜡烛火焰温度测量结果范围约为1 350～2 050 K, 火焰中心区最高温度约为2 050 K; 蜡烛火焰辐射率测量结果范围约为0.04～0.36, 火焰中心区最高辐射率为0.36。 测量结果与蜡烛火焰燃烧过程及辐射特性分布规律一致。
多光谱成像 燃烧诊断 辐射测温法 蜡烛火焰 火焰辐射率分布 Multispectral imaging Combustion diagnostics Radiation temperature measurement Candle flame Flame emissivity distribution 光谱学与光谱分析
2023, 43(11): 3644
1 湖南师范大学地理科学学院，湖南 长沙 410081
2 地理空间大数据挖掘与应用湖南省重点实验室，湖南 长沙 410081
针对高光谱图像分类中小规模训练样本下空间信息利用不足和分类精度下降问题，提出一种联合超像素降维和类别后验概率优化的高光谱图像分类方法。首先根据高光谱图像的空间纹理结构，采用熵率超像素分割算法自适应地识别均匀同质超像素区域，对每个区域逐一应用主成分分析，挖掘能表征图像空间-光谱信息的超像素混合特征；然后将混合特征输入支持向量机中计算各像元初始类别概率向量，采用扩展随机游走算法利用图像空间邻域信息对初始类别进行后验概率优化；最后根据各像元最大类别概率确定分类结果。在Indian Pines、Pavia University和Salinas等3组通用高光谱数据集上开展实验，与其他6种方法进行对比，实验结果表明：在有限训练样本条件下，所提方法的总体分类精度分别为98.29%、97.29%和99.72%，优于对比方法的分类结果。
图像处理 高光谱图像分类 超像素降维 扩展随机游走 支持向量机 激光与光电子学进展
2023, 60(12): 1210005
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130031
2 中国科学院大学，北京 101400
3 长光禹辰信息技术与装备（青岛）有限公司，山东 青岛 260000
为满足全谱段高光谱成像探测一体化应用需求，开展了可见至长波红外（LWIR）共口径成像光谱仪光学设计。前置像方远心物镜采用离轴三反结构实现，利用视场分离分光和分色片分光相结合的方法实现了可见至LWIR的四谱段划分。后置光谱仪采用非对称式凸面光栅Offner结构，将中波红外（MWIR）与LWIR光谱仪的放大率设置为0.90和0.61，以满足设计指标和成像质量的要求。设计和分析结果表明：所提系统在600 km轨道高度处的幅宽为30 km；可见至短波红外（SWIR）的F数为2.6，可见/近红外（VNIR）光谱分辨率和SWIR光谱分辨率分别优于5 nm和10 nm，像元分辨率为30 m；MWIR谱段和LWIR谱段的F数分别达到2.3和1.5，光谱分辨率分别优于50 nm和100 nm，像元分辨率分别为50 m和74 m；各谱段在Nyquist频率处的调制传递函数（MTF）均接近衍射极限，谱线弯曲和色畸变均小于探测器像元尺寸的1/10。
光学设计 成像光谱仪 全谱段 远心离轴三反 Offner 像质分析 光学学报
2022, 42(23): 2322001
1 中国石油化工集团公司胜利油田分公司，山东 东营 257000
2 齐鲁工业大学（山东省科学院）激光研究所，山东 济南 250014
研制了一种基于光纤布拉格光栅（FBG）和非本征法布里-珀罗干涉仪（EFPI）的高精度井下长期在线温度压力监测系统。该系统通过EFPI的腔长变化监测压力，通过FBG的波长变化监测温度，同时实现对压力的温度补偿。标定结果表明，该系统的压力测量范围为0.1~42 MPa，压力灵敏度为203.8 nm/MPa，精度为±0.05%F.S（F.S表示满量程），压力分辨率达到0.0007 MPa。将该系统在胜利油田桩西某生产井进行了工程示范，实时监测井下温度和压力5个月。结果表明，该系统能反映油井生产状态，实现重要参数的在线监测，对提高油气采收率具有重要指导意义。
光纤光学 光纤布拉格光栅 非本征法布里-珀罗干涉仪 压力 温度 在线监测 激光与光电子学进展
2022, 59(17): 1706006
