中国科学院西安光学精密机械研究所先进光学仪器研究室,陕西 西安 710119
针对基于旁瓣光束衍射反演的强激光远场焦斑测量无法提取旁瓣图像更外围最小可测信号的问题,笔者提出了基于邻域向量主成分分析(NVPCA)图像增强的旁瓣弱光信号区域波峰参数检测方法。采取的主要优化措施为:首先,将旁瓣图像中的每个像素和它的8邻域像素看作一个列向量,构建一个9维数据立方体,选择主成分分析变换后的第1维数据为NVPCA图像;其次,通过角度变换转化检测对象,检测所有方向上一维旁瓣曲线的各个波峰参数,获得旁瓣弱光信号区域能量的量化分布;然后,搜索每个旁瓣波峰在所有方向上的极大值位置点,连接对应位置点生成每个旁瓣波峰的极大值圆环,计算各极大值圆环的灰度均值;最后,选择大于局域对比度方法(LCM)目标分离阈值且最小的极大值圆环的灰度均值作为整个旁瓣光束的最小可测信号。实验结果表明,采用基于NVPCA图像增强的旁瓣弱光信号检测方法能够从旁瓣图像的第5波峰环分离和提取最小可测信号,动态范围比值提升至原来的1.528倍,各旁瓣波峰参数满足精度要求,为未来大型激光装置强激光远场的精确测量奠定了基础。
远场测量 邻域向量主成分分析 旁瓣光束衍射反演 角度变换 旁瓣波峰参数检测
中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所, 江苏无锡 214063
由于缺少旁瓣匿影性能评估的统一标准, 子阵划分对旁瓣匿影性能影响研究较少。对此, 本文提出旁瓣匿影性能评估参量——旁瓣匿影率, 其本质是计算满足旁瓣匿影要求区域占整个方向图区域的比例。其中保护通道直接利用子阵级数据通过加权非相参积累方式构建, 可实现保护通道的自适应干扰抑制, 支撑干扰条件下的自适应旁瓣匿影。实验表明, 子阵划分非均匀性越强, 子阵数越多, 扫描角越小, 有源相控阵天线的旁瓣匿影率越高, 旁瓣匿影性能越好。
子阵划分 保护通道 旁瓣匿影率 方向图 subarray partition guard channel side-lobe blanking ratio pattern 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(9): 1117
1 上海大学 微电子学院,上海 201800
2 中科院上海微系统与信息技术研究所,上海 200050
针对集成光子滤波器在3~5μm大气窗口波段的应用,文章提出了一种基于切趾光栅辅助反向耦合器(contra-DC)的中红外上下话路滤波器。采用互补光栅错位的方法进行相位调制,实现光谱旁瓣抑制,同时消除了传统光栅错位调制方法造成的光谱变形。仿真结果表明,文章所提器件可以实现22 dB的高旁瓣抑制比(SLSR),并且带通滤波谱顶部平坦,滤波谱线接近箱形。器件具有较低的插入损耗,直通端口插入损耗约为0.4 dB,下载端口插入损耗约为0.45 dB。
大气窗口 中红外 切趾 反向耦合器 旁瓣抑制比 atmospheric window mid infrared apodized contra-DC SLSR
1 河北工业大学 人工智能与数据科学学院,天津 300401
2 河北工业大学 电子与信息工程学院,天津 300401
太赫兹波由于其高分辨率、高穿透性和高安全性等特点,太赫兹MIMO阵列雷达结合了多输入多输出(Multiple-Input Multiple-Output,MIMO)阵列技术,能够实现实时高分辨率成像,在人体安检等领域得到了广泛应用。然而,由于太赫兹波波长更短以及稀疏布阵使阵元间距远大于发射信号半波长,使阵列雷达波束方向图中出现高栅旁瓣电平问题,影响成像质量。针对该问题,文中在差分进化算法的基础上提出了一种双策略自适应差分进化算法(Dual Strategy Adaptive Differential Evolution,DSADE)用于阵列优化:首先,改进种群初始化方法,使用Kent混沌序列生成初始种群,该方法能够使初始个体基因在解空间中分布更加均匀;其次,提出了一种双变异策略,使算法能够根据迭代次数和个体适应度值选择合适的变异策略;最后,对参数进行了自适应改进,使参数能够根据个体进化情况进行自主调整。为验证DSADE算法收敛性选取了8组标准函数对算法进行了测试,DSADE算法在所有测试函数上均能取得最好的收敛效果。此外,使用DSADE算法对太赫兹MIMO雷达进行了仿真优化实验,该算法比优化效果最好的人工蜂群算法的归一化峰值旁瓣电平比值降低了1.21 dB。实验结果表明:文中提出的DSADE算法能够有效抑制太赫兹MIMO阵列雷达的峰值旁瓣电平,优化后的阵列雷达具有更低的旁瓣电平水平。
差分进化 MIMO 太赫兹雷达 峰值旁瓣电平 differential evolution MIMO terahertz radar peak sidelobe level 红外与激光工程
2023, 52(8): 20230244
战略支援部队信息工程大学信息系统工程学院,河南 郑州 450000
单光子雪崩二极管(SPAD)阵列探测器常被用作空间远距离目标的测距和三维成像。为快速获取光子数据,SPAD阵列探测系统一般选用高重复频率的探测体制。目前,主要采用随机序列对脉冲进行编码的方法来抑制高重复频率引起的距离模糊效应。为了在接收端对阵列像素实现有效区分,而且各周期内的编码波形不相互串扰,需要数量庞大且可保持相互正交的随机编码序列。本文提出了使用混沌序列对SPAD阵列进行编码的思路,并通过分析Lyapunov指数的值域变化,提出了复合型Logistic序列的优化编码方案。为确保阵元间的互扰不会影响最终的探测效果,提出了峰值旁瓣差(PSLD)的概念,并对阵列间互相关积累的影响进行了定量分析。依据峰值旁瓣差对生成的混沌序列进行了筛选,以保证其能够满足所需阵列规模的抗互扰要求。最后给出了具体的编码流程。
探测器 单光子探测阵列 混沌序列 峰值旁瓣差 级联编码 中国激光
2023, 50(19): 1906004
长春理工大学高功率半导体激光国家重点实验室,吉林 长春 130022
半导体激光器发射光谱中的边模存在恶化了其光束质量,严重限制了其在通信领域中的应用。基于分布布拉格反射器(DBR)半导体激光器中光栅的占空比、耦合系数、材料折射率三者之间的关系,研究了光栅占空比分布对边模抑制的影响,同时对矩形均匀光栅和矩形渐变占空比光栅结构的边模进行了分析与比较。优化了DBR光栅结构,分析了矩形均匀光栅与锥形渐变占空比光栅结构的旁瓣强度大小。利用时域有限差分(FDTD)法对器件结构进行仿真模拟,在不同光栅占空比分布下,分析了光栅的占空比和反射率的关系,并讨论了渐变占空比光栅反射峰值与光栅长度的关系。结果表明,渐变占空比光栅相比于矩形均匀光栅,边模得到有效抑制。当注入电流为63 mA时,在温度300 K下,矩形渐变占空比光栅结构的器件边模抑制比达到48 dB,并且渐变占空比光栅的反射峰值达到96%。通过分析矩形均匀光栅和锥形渐变占空比光栅结构在远场侧向切面上的光场分布,发现利用锥形渐变占空比光栅制作DBR有助于降低DBR半导体激光器的旁瓣强度。
激光器 分布布拉格反射半导体激光器 边模抑制 渐变占空比光栅 旁瓣 中国激光
2023, 50(11): 1101022
强激光与粒子束
2023, 35(5): 053002
红外与激光工程
2023, 52(1): 20220281