1 西安工业大学兵器科学与技术学院，陕西 西安 710021
2 西安工业大学光电工程学院，陕西 西安 710021
半导体激光器在激光扫描中得到了广泛应用，但由于其快慢轴发散角差异较大，需要进行光束整形。为提高线阵半导体激光器的光束均匀性，并满足小型扫描成像系统的微型化需求，提出一体化透镜阵列光束整形系统设计方案。系统采用一体化非球面透镜对高斯光束进行整形，快轴进行准直，慢轴进行扩束，能够获得高长宽比、光强均匀分布的线光束。理论分析一体化非球面透镜阵列进行准直扩束的原理，依据费马原理确定系统初始结构参数。利用光学设计软件对系统进行仿真优化，得到快轴发散角为2.8 mrad、慢轴发散角为48.93°（长宽比为325）、能量利用率为88.79%、能量均匀度为94.51%的线光束。结果表明，此方法整形效果理想、结构简单、体积小，符合未来光束整形系统微型化的发展趋势。
激光器与激光光学 线阵半导体激光器 光束整形 一体化透镜阵列 光学设计 激光与光电子学进展
2023, 60(15): 1514011
南方科技大学材料科学与工程系, 广东 深圳 518055
微波介质陶瓷作为介质材料被广泛应用于物联网、工业互联网、5G通信、全球卫星通信系统的无源器件中。从微波介质陶瓷的研究背景出发, 介绍了冷烧结的致密机理和工艺参数, 总结了冷烧结微波介质陶瓷的主要材料体系和器件, 指出了冷烧结微波介质陶瓷的主要问题和发展前景。冷烧结技术具有烧结温度低(<300 ℃)、可共烧异质材料、烧结前后晶粒尺寸差异小、制备工艺简单、节能环保等多种优点, 在多层共烧陶瓷和微波系统集成方面具有潜在应用。
冷烧结 微波介质陶瓷 微波器件 微波性能 cold sintering process microwave dielectric ceramics microwave devices microwave properties
1 西安工业大学兵器科学与技术学院，陕西 西安 710021
2 西安工业大学光电工程学院，陕西 西安 710021
3 中科芯集成电路股份有限公司，江苏 无锡 214101
4 微视传感科技有限公司，江苏 无锡 214000
半导体激光器能量转换效率高、体积小、稳定性好，因此激光雷达常以半导体激光器作为光源。针对半导体激光发散角大，而传统的分离式双柱面准直透镜组存在装调误差大、结构复杂、稳定性低的缺点，提出一体化非球面柱透镜准直方案，分别在两面的相互正交的两个方向设计不同的面型，压缩发散角，同时实现半导体激光器快慢轴两个方向的准直。根据费马原理及扩束准直理论初步确定两正交方向准直面面型参数，以最小光斑半径和最大光通量为目标，以MEMS微镜尺寸为限制因素进行优化，最终完成发射端光学设计。准直后光束快轴发散角2 mrad，慢轴发散角9.6 mrad，准直效果接近车规级激光雷达的平均角分辨率，透镜体积为10×10×24 mm3，发射端系统总长40 mm，系统通光率大于98.6%，满足MEMS-LiDAR对光源准直度、发射端系统集成度和稳定性的要求。
半导体激光器准直 一体化非球面柱透镜 光束整形 微机电系统激光雷达 the collimation for diode lasers integrated aspheric cylindrical lens beam shaping MEMS-LiDAR
1 西安工业大学光电工程学院, 陕西 西安 710021
2 无锡微视传感科技有限公司, 江苏 无锡 214101
3 无锡翼盟电子科技有限公司, 江苏 无锡 214101
点云配准是三维重建中的重要步骤, 为解决传统迭代最近点(ICP)点云配准算法速度慢、迭代次数多、精度低的问题, 在搭建3D相机与RGB模组成像系统的基础上, 对传统ICP方法进行改进, 提出一种AKAZE(Accelerated KAZE)算法与广义迭代最近点(GICP)算法相融合的方法。此方法采用AKAZE算法进行RGB图像的特征点匹配, 将RGB图像的特征点映射至对应的点云数据上, 利用广义迭代最近点算法实现点云配准。试验结果表明, 所述融合算法相比传统的ICP算法, 降低了迭代次数, 平均时间缩短了41.29%, 时间效率得到了极大提升, 配准效果也有明显改善。提出的点云配准方法有效地解决了传统配准方法时间效率低的问题。
迭代最近点算法 点云配准 时间效率 3D重建 iterative closest point algorithm point cloud registration time efficiency 3D reconstruction
1 西安工业大学光电工程学院，陕西 西安 710021
2 无锡微视传感科技有限公司，江苏 无锡 214101
3 无锡翼盟电子科技有限公司，江苏 无锡 214101
为了解决医疗领域中红外图像分辨率低的问题，搭建了一种结构简单、实时性高的分布式阵列红外成像系统，通过图像算法处理来提高红外图像的分辨率。利用分布式阵列成像系统得到4幅具有像素级位移的图像，以一幅图像为基准，对其余图像进行图像配准；再采用凸集投影算法进行图像重构，获得一幅较高分辨率的红外图像；最后采用生成对抗神经网络重建方法获得红外超分辨率图像。实验结果表明：所搭建的分布式阵列相机的红外成像系统可实现实时超分辨率图像重建，可使红外图像分辨率从400×300提升至3200×2400（分辨率提高了8倍）；与原图像相比，超分辨率重建后的图像均值提升了1.86%，标准差提升了8.67%，熵值基本不变。所提图像处理算法实现了对红外图像的超分辨率重建，能够满足医疗领域中的红外超分辨率图像的应用需求。
红外成像 分布式 图像重构 超分辨率 激光与光电子学进展
2022, 59(16): 1611004
1 西安工业大学光电信息工程学院,陕西 西安 710021
2 中科芯集成电路股份有限公司,江苏 无锡 214101
3 贵州大学大数据与信息工程学院,贵州 贵阳 550025
传统方案将单体式二维MEMS（Micro-Electro-Mechanical System）微镜作为扫描结构,但其制造工艺复杂且在工作过程中存在失效率高的问题。鉴于此,将成本更低廉的两个一维静电式MEMS微镜进行封装组合以得到二维扫描器件模块,通过对器件的设计和制造工艺的研究,最终研制出MEMS二维扫描器件模块,整个器件模块具有结构紧凑、制造工艺简单、成本低、可靠性高且易于批量制造的优点。实验结果表明,MEMS二维扫描器件模块在X轴方向的扫描光学角度可达48.0°（驱动频率为28.25 kHz,电压160 V）,在Y轴方向的扫描光学角度可达12.5°（驱动频率为3.80 kHz,电压为160 V）,光学性能可媲美单体式二维MEMS微镜,满足微型激光投影领域的使用需求。
光学器件 MEMS微镜 激光投影 二维扫描 集成封装 激光与光电子学进展
2021, 58(1): 0123001
1 西安工业大学 光电工程学院，陕西 西安 710021
2 西安应用光学研究所，陕西 西安 710065
基于微纳结构对光波调控实现聚焦与成像的超透镜是目前国际上竞相发展的前沿技术。本文针对目前已报道的近红外超透镜偏振相关、系统复杂以及透过率低等难题，提出了一种偏振无关的近红外超透镜。以低折射率材料SiO2为基底，高折射率材料Si圆形柱为相位调控单元，设计波长为1.31 μm。利用时域有限差分方法分析了近红外超透镜构建单元的光波调控特性，构建了构建单元的相位延迟特性曲线，探究了构建单元周期对光波透过率的影响规律，实现了构建单元的优化设计，并基于波前重构方程，设计出偏振无关的近红外超透镜。数值仿真结果表明：相位调控单元的相位延迟与透过率不仅取决于Si圆形柱半径、高度，而且与单元周期密切相关；基于分析的构建单元光波调控特性，设计的近红外偏振无关超透镜焦距仿真值为19 μm，与设计值较好吻合，透镜透过率达到65%。设计的超透镜不仅体积小、质量轻，而且为平面透镜，因此易于光学系统集成，在激光雷达、激光夜视等技术中展现出广阔的应用前景。
超透镜 偏振无关 近红外 平面透镜 metalens polarization-independent near-infrared plane lens
1 北京航空航天大学 宇航学院, 北京 100191
2 先进制导控制技术国防重点实验室, 北京 100074
3 北京航空航天大学 宇航学院, 北京 100191,
针对飞行器未知环境下自主地形跟随问题, 提出了基于前视序列图像天地线的地形跟随方法, 并利用适应角法设计了制导律, 该方法利用被动成像实时探测飞行前方地形信息, 降低了对数字地图保障及高精度导航的需求。六自由度非线性数学仿真结果表明 : 基于前视序列图像天地线的方法较传统基于数字地图的方法, 地形跟随平均离地高度可降低35%以上, 可大幅提高飞行器超低空突防性能。
地形跟随 前视序列图像 制导律 terrain following forward-looking image sequences guidance law 红外与激光工程
2017, 46(4): 0428002
1 成都电子科技大学, 成都 610054
2 昆明物理研究所，昆明 650223
基于Franz-Keldysh效应,提出了一种新型的提高(HgCd)Te探测器抗激光致盲能力的新方法,同时给出了利用这种新方法实现自动保护功能的简单方案,并通过实验加以验证.证明这一方法能够大幅度提高(HgCd)Te探测器的抗激光致盲能力。
Franz-Keldysh效应 (HgCd)Te探测器 抗激光致盲 光电对抗 探测器保护 10.6 μm CO2激光
