1 深圳大学电子与信息工程学院, 广东 深圳 518006
2 深圳大学物理与光电工程学院光电子器件与系统教育部重点实验室, 广东 深圳 518006
3 哈尔滨工业大学光电子技术研究所可调谐激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150080
4 湖南科技学院电子与信息工程学院, 湖南 永州 425100
实现目标实时动态追踪与识别是条纹管激光成像雷达中亟待解决的问题,针对条纹管激光成像雷达峰值探测三维重构算法运算时间长的问题,提出一种抽样插值目标三维重构算法,以一定的抽样率对条纹图像等间隔抽样并插值运算,再进行峰值特征提取运算。当抽样率为4%时,对于探测距离为706 m的目标,抽样双线性插值重构法的运算速度比原重构法提高了2.3倍,三维重构矩阵的相关系数约为0.99;抽样最近邻插值重构法的运算速度比原重构法提高了3.5倍,三维重构矩阵的相关系数约为0.98。实验结果表明所提算法可以提高目标三维重构速度,并且目标条纹图像帧幅数越多,目标三维重构速度改善效果越好。
遥感 光电子学与激光技术 条纹管激光雷达 超快光学 目标三维重构
中国电子科技集团公司第五十五研究所, 南京 210016
分别介绍了不同类型的条纹管超高速探测器件、组件的工作原理、结构组成和基本性能参数。详细论述了两种典型结构条纹管器件的结构特点,工作原理, 空间分辨率和时间分辨率测试。此外, 还介绍了两种条纹管组件的结构, 工作原理和实际测试结果。条纹管器件和组件采用独特的结构设计、实现超高速时空转换, 获得了皮秒级乃至飞秒级的时间分辨率, 是目前时间分辨率最高的光电探测器件。基于高时间分辨率性能的拓展, 条纹管器件和组件在惯性约束、激光雷达和科学研究等超高速探测领域具有广泛的应用前景。
条纹管 条纹相机 时间分辨率 高速信号探测 激光雷达 streak tube streak camera temporal resolution high speed signal detection laser radar
1 中国电子科技集团公司第五十五研究所,南京 210016
2 中国电子科技集团公司第二十七研究所,郑州 450047
3 郑州市激光雷达技术重点实验室,郑州 450047
基于条纹管激光雷达原理与组成,对条纹管探测器输入、输出光学系统进行了小型化和高传输效率设计;针对激光雷达特点,对条纹管峰值响应波长进行了优化,对电子光学系统、偏转系统进行了高分辨率设计,给出了整管的性能参数测试典型值;开发了包括门控电源、扫描电源、高精度同步控制电路在内的电子控制系统,给出了测试典型值。对研制的整个条纹管探测器尺寸、性能参数、接口等作了介绍,并对探测器进行了外场激光雷达试验,获得了清晰的灰度像和三维距离像,证明了条纹管激光雷达体制的可行性和广泛应用前景。
条纹管 激光雷达 三维成像 streak tube Lidar 3D imaging
中国电子科技集团公司第五十五研究所, 南京 210016
采用激光焊接技术进行了条纹管偏转接头与不锈钢金属管壳的对焊拼接。研究了焊接能量、离焦量和保护气体等参数对焊接质量的影响。通过焊接气密性的检验和焊接面形貌的分析, 优化了激光焊接工艺参数。结果表明, 在最优参数下, 条纹管偏转系统符合真空器件气密性的要求。此外, 整管表现出较高的可靠性。
激光焊接 偏转系统 条纹管 laser welding deflection system streak tube
中国电子科技集团公司第五十五研究所,南京 210016
研制了一种阴极有效直径为15 mm、荧光屏输出面直径为40 mm的可见光条纹管。利用光学纤维面板作为阴极输入光窗,实现了光学上零厚度的目标,提高了光能传输效率和图像传输质量。依据阴极和荧光屏显示面积设计了一种放大率适中的电子光学系统,实现了较大探测狭缝的目标。测试结果显示,条纹管的静态空间分辨率达到25 lp/mm以上,时间分辨率优于20 ps,满足高速信号探测中较大狭缝尺寸条纹管的应用需求。
皮秒级条纹管 长狭缝条纹管 空间分辨率 时间分辨率 picosecond streak tube long-slit streak tube spatial resolution temporal resolution
1 深圳大学 光电工程学院,广东 深圳 518052
2 西安应用光学研究所, 西安 710065
为得到更为精细的三维重构, 提出一种基于信赖域法高斯拟合的峰值探测法, 对每帧图像单时间通道的回波进行高斯建模, 建模结果可有效减小噪声干扰, 具有唯一峰值, 该结果作为新的回波波形, 再对其进行峰值探测, 并基于空中目标实验数据对本文方法进行验证.实验结果表明, 基于高斯拟合的峰值探测法可将特征数据的提取误差降至10%以内; 利用该方法提取特征数据进行目标三维重构, 可实现探测深度方向上最小30 cm的空间分辨力, 提高了条纹管激光雷达的三维成像精度.
条纹管激光雷达 高斯拟合 数据提取 图像处理 三维重构 Streak tube imaging lidar Gaussian fitting Data extraction Image processing 3-D reconstruction 光子学报
2017, 46(12): 1211002
深圳大学光电工程学院光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室, 广东 深圳 518060
等离子体诊断由于其持续时间为皮秒量级, 故要求在X射线条纹相机单次测量过程中尽可能多地获取信息, 其中一个有效的途径是增大其成像面积。为了解决大物面成像质量问题, 基于二电极同心球静电聚焦系统, 设计了一种大物面X射线条纹管。通过蒙特卡罗法仿真电子发射和龙格-库塔法追踪电子轨迹, 计算得到该管型阴极有效工作面积直径为50 mm, 中心静态极限空间分辨率可达50 lp/mm, 边沿静态极限空间分辨率31 lp/mm, 放大倍率为1.1, 整管长度600 mm, 管径100 mm。结果显示, 该条纹管满足大物面成像的要求, 可用于超快事件过程中大量信息的获取。
成像系统 X射线光学 条纹管 静电聚焦 空间分辨率 同心球 大物面 激光与光电子学进展
2017, 54(5): 051101
1 中国电子科技集团公司第五十五研究所, 南京 210016
2 中国工程物理研究院流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
研制了一种全新结构的可见光条纹管。该条纹管采用全新的电子光学系统、高气密性金属陶瓷管壳结构、高传输带宽偏转系统, 最终实现了5 ps的时间分辨率、34 lp/mm的静态空间分辨率等关键指标。该条纹管在超快探测领域具有广阔的应用前景, 可用于实现超高时间分辨率、较高空间分辨率的探测。
条纹管 条纹相机 时间分辨率 空间分辨率 streak tube streak camera time resolution spatial resolution