针对试验和训练中靶机实装模拟、建模仿真需求, 需在外场动态测试靶机飞行状态下红外辐射特性, 该测量结果置信度较高。本文通过对红外成像测量设备定标, 计算路径辐射和透过率, 亮度反演的方法获得了靶机夜间不同方位辐射强度分布, 测量误差约为 21.24%。分析测量结果, 但当靶机相对测量设备绕飞时, 靶机不同方位辐射强度基本一致; 靶机在一定距离外无法探测长波尾焰辐射, 在靶机模拟和建模中需合理考虑尾焰辐射。该距离下靶机目标 /背景灰度对比度约为人眼响应阈值的 2倍, 人工侦察探测识别较为困难, 在靶机外场模拟时需注意对比度对试验探测识别结果的影响。本文可为靶机特性建模、外场模拟应用和测量设备研制提供支撑。
夜间长波红外辐射特性 不同方位 靶机 辐射强度分布 LW infrared radiation characteristics at night different azimuth target drone radiation intensity distribution
1 南京信息工程大学江苏省大气海洋光电探测重点实验室，江苏 南京 210044
2 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备协同创新中心，江苏 南京 210044
3 南京信息工程大学物理与光电工程学院，江苏 南京 210044
用折射率测量方法来获取被测流场温度分布时，应该首先确定流场成分。提出了一种联合相位和发射强度分布对流场进行区域划分的方法，以更好地确定每个区域的成分，尽可能提高温度重建的精度。选取蜡烛-空气（非预混火焰）和丙烷-空气（预混火焰）燃烧流场作为实验对象，将折射率、相位和发射强度分布进行匹配，在此基础上分析并确定两个流场不同区域的成分。通过比较基于相位分区方法（模型1）、发射强度分区方法（模型2）以及联合相位和发射强度分区方法（模型3）获得的温度结果，发现模型3的结果更合理。此外，还进一步讨论了联合相位和发射强度分布对流场进行区域划分的合理性和适用性，该结果可为基于折射率测量进行复杂流场温度重建的研究提供一些参考。
折射率 相位分布 发射强度分布 温度分布 激光与光电子学进展
2022, 59(19): 1922001
1 中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心, 北京 100049
在28 nm及以下节点光刻机中,平顶高斯照明光场是减小脉冲量化误差对曝光剂量影响的关键技术之一。为降低平顶高斯照明光场产生组件的设计、加工和装调难度,提出一种光刻机照明光场强度分布校正技术。该技术通过较少次数的算法迭代可获得合适的光场校正板透过率分布,并将扫描方向强度分布的尺寸公差需求作为边界条件来降低校正引起的能量损失。所得到的光场校正板可同时对照明光场的非扫描方向积分均匀性和扫描方向光场强度分布进行校正。仿真分析结果表明,该技术获得的光场校正板可将照明光场的非扫描方向积分均匀性校正至0.29%以下,也可将扫描方向强度分布校正至指标范围内,校正引入的能量损失也可平均降低4.09%。所提技术可在一定程度上提高光刻机的产率。
成像系统 光场强度分布校正 模拟退火算法 透过率分布优化算法 步进扫描光刻机 中国激光
2021, 48(20): 2005001
昆明理工大学理学院激光信息处理技术与应用重点实验室，云南 昆明 650500
垂直入射平行光束经轴锥镜变换后，出射光束为Bessel光束。在轴锥镜后方一段传播范围内其分布形式始终保持不变，横截面光强分布表现为均匀间距的同心圆环，中心为一亮斑。首先通过几何光学分析，推导出无衍射传播距离的计算公式；然后，用波动光学的方法推导出亮暗相间同心圆环条纹的间距公式，以及给出存在确切解析表达式的轴锥镜后方横截面光强分布和Bessel光束中心光斑尺寸计算公式，并用MATLAB软件对Bessel光束进行模拟；最后，进行实验验证，并讨论Bessel光束与轴锥镜几何光学参数之间的关系，为Bessel光束的实际应用提供参考。
衍射 轴锥镜 光束变换 Bessel光束 强度分布 激光与光电子学进展
2021, 58(17): 1705001
1 中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院, 北京 100083
2 中国科学院遥感与数字地球研究所数字地球重点实验室, 北京 100094
为了有效剔除地面激光扫描数据中的大范围密集噪声,同时保留建筑物边缘特征,提出了一种基于距离变化并融合点云强度与密度信息的去噪方法。分析了噪声空间分布特征和点云强度分布,基于水平角和竖直角建立空间四叉树索引,在叶子节点内基于点前后间距特征实现局部点的快速聚类和孤立噪声剔除,在同类点集中基于不同类别强度点数的比值剔除大范围密集噪声。研究结果表明,所提算法能够有效剔除地面激光扫描数据中存在的大范围密集噪声,精度达90%以上。
遥感 地面激光扫描数据 点云去噪 密集噪声 噪声空间分布 强度分布 激光与光电子学进展
2019, 56(6): 062801
1 邢台医学高等专科学校, 河北 邢台 054000
2 天津津航技术物理研究所, 天津 300308
远距离自由空间光学(FSO)通信系统面临的最大挑战是在大气湍流影响下信号传输会造成光强度衰减/波动, 导致通信链路中断。文中提出了一种基于通信系统接收功率的对数正态统计来计算由湍流引起的通信链路损耗的方法, 可评估指导FSO通信系统中的系统参数。文中模拟了不同强度湍流影响, 接收终端口径为2 cm、20 cm条件下, 850 nm、1 550 nm波长的光通信链路损耗与传输距离的关系。然后利用模拟分析结果设计了一个接收口径为20 cm的FSO通信系统, 在强湍流条件下完成~2 km距离传输高清图像和视频。 FSO通信系统的传输速率为1 Gpbs, 与4 G网络相比, 可以满足大量无压缩数据流传输的清晰度和实时性。
自由空间光通信 闪烁损耗 接收强度分布 光链路损耗 高传输速率 free space optical communication flicker loss receiving intensity distribution optical link loss high speed transmission rate 红外与激光工程
2019, 48(6): 0622004
1 华中科技大学 光学与电子信息学院, 武汉 430074
2 湖北大学 物理与电子科学学院, 武汉 430062
为了提高稀疏光学相控阵的精度和效率, 采用输出波导间隔成余弦分布的结构, 基于绝缘体上硅平台设计出1×16光学相控阵; 结合有效折射率法和2-D有限差分传播法进行了远场强度分布仿真模拟。结果表明, 边瓣抑制比从89.72%减小到41.46%, 主瓣半峰全宽从1.20°被压缩到0.81°;这种设计方法能够显著抑制栅瓣, 进一步压缩主瓣。该研究在机器人避障、无人驾驶、目标探测等光束偏转领域将有广泛的应用前景。
集成光学 光学相控阵 余弦分布 远场强度分布 光束偏转 integrated optics optical phased array cosine distribution far field intensity distribution optical beam deflection
1 中国科学院自适应光学重点实验室，四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
3 中国科学院大学，北京100049
采用数值模拟的方法以高斯光束， 、平顶光束、有中心遮拦的平顶光束为例，研究了激光在均匀大气传输过程中产生的稳态热晕效应。详细分析了发射功率、传输距离、光束直径、横向风速四种参数对热晕效应的影响，得到了以上三种光束的斯特列尔比和峰值偏移量随广义热畸变参数N的变化关系。数值仿真结果表明，在其他参数一致的情况下，发射功率越大、传输距离越长，热晕效应越强；而光束直径和横向风速的增加会减小热晕效应；不同激光强度分布对热晕效应的影响不同。在同样广义热畸变参数N的条件下，高斯光束的热晕效应最严重，平顶光束次之，空心光束的热晕效应最小。
激光传输 稳态热晕 强度分布 数值模拟 laser propagation steady-state thermal blooming intensity distribution numerical simulation
长沙理工大学物理与电子科学学院, 湖南 长沙 410114
基于衍射积分推导了矩形光谱的余弦高斯空间模式宽带激光通过薄透镜的传输公式,研究了激光通过薄透镜后的横向强度分布。通过数值计算比较分析了不同带宽时的强度分布波形变化。计算结果表明,在菲涅耳数较小的情况下,矩形光谱的余弦高斯空间模式宽带激光通过薄透镜后横向强度随带宽增大而变窄。但随着菲涅耳数增大,带宽对强度分布的影响减小。研究结果对宽带激光传输特性的深入研究和宽带激光的应用具有指导意义。
带宽 聚焦 强度分布 窄化效应 bandwidth focus intensity distribution narrowing effect
