针对1 024×768元长波非制冷式焦平面探测器的应用需求,设计了一款4×连续变焦高分辨率光学系统,并利用ZEMAX宏语言编写的宏程序,对该系统的变焦过程进行了分析。该系统采用机械补偿变焦方式,在6片锗单晶镜片上设计了3个非球面和1个衍射面,矫正了高级像差,实现了在25～100 mm范围内的平滑连续变焦,视场角可达32°×24.3°～8.2°×6.15°；从宏程序输出的变焦凸轮曲线、弥散斑变化曲线和视场畸变变化曲线上看,该系统在整个变焦过程中运动平滑、成像稳定、弥散斑和视场畸变变化均较小。综合而言,该系统具有结构紧凑、相对孔径大( F#/1～1.4)、视场畸变小、成像质量高、变焦凸轮机构加工难度小,具有较高的应用价值。

飞机尾喷CO2浓度扩散场是飞机不可隐藏的目标特性之一,为间接探测飞机提供了可能。采用数值模拟方法对典型工况下简化飞机模型的尾喷CO2浓度扩散场进行了仿真,利用仿真数据模拟了激光雷达系统探测目标并获取CO2浓度分布的过程,对不同参数条件下激光探测系统的探测性能进行了仿真分析。结果表明,飞机尾喷CO2扩散具有可探测性；选择合适的激光发散角、扫描角间隔和空间积分距离可探测到飞机,且在参数组合(0.5 mrad,4.4°,20 m)和(5 mrad,4.4°,20 m)下计算得到CO2浓度扰动中心与设定目标间的距离为2.9 m。本研究可为实际应用提供参考。

研究了多重边激光时空网络之间的同步及参量识别问题。设计了较为实用的网络控制器,并运用Lyapunov稳定性定理,构造合适的Lyapunov函数,从而获得了多重边时空网络之间的同步准则。同时,对网络节点的未知参量以及网络控制器中的耦合矩阵元进行了有效的识别。最后,用环形腔激光器模型作为网络节点进行数值模拟,验证了同步效果,并对模拟图像进行了分析与讨论。

进行了异结构离散型时空网络的聚类同步研究。首先,利用Lyapunov定理构造合适的Lyapunov函数,从而实现了离散型时空网络与目标系统的聚类同步。其次,设计了网络中变化参量的识别函数和网络同步控制器。最后,在数值模拟中,选用具有时空混沌行为的激光相位共轭波空间扩展系统、Gibbs电光时空混沌模型、Bragg声光时空混沌模型作为三个聚类的网络节点的状态方程,以单向耦合映像格子的动力学方程作为目标系统,通过仿真模拟验证其同步原理的可行性。文中设计的同步技术既适用于同结构网络的同步也适用于异结构网络的同步,因此,具有一定的普适性。

研究了具有自适应标度函数的一类节点数不同的离散型不确定激光时空网络的标度函数投影同步问题。通过设计适当的控制器,不但实现了节点数不同的离散型不确定时空网络的投影同步,而且表示网络拓扑结构的耦合矩阵元、反馈强度以及标度函数也被同时确定。选取一维环形腔激光器模型和电光双向耦合格子模型构成的时空网络为例进行了仿真实验,网络节点数目根据实际需要任意设定,发现不确定时空网络的同步性能非常稳定,说明该方法具有一定的可行性。

由于独特的非线性光学特性,量子点在激光防护领域受到了广泛的关注。但是,量子点易团聚变质的特点,使得其在应用过程中非线性光学效应大打折扣。为解决该问题,研究了三元量子点有机高分子复合材料的制备方法,并在532 nm激光条件下使用Z扫描技术对制备的CdxZn1-xSe/PMMA量子点有机高分子材料进行了非线性光学性能研究。结果表明,以甲基丙烯酸甲酯为聚合物单体,过氧化苯甲酰为引发剂,采用改良的“共混法”成功制得了均一、稳定、透明的CdxZn1-xSe/PMMA量子点有机复合材料；其最佳三阶非线性吸收、三阶非线性折射系数分别达到了7.90×10-8 m/W与-0.99×10-8 esu,非线性光学特性显著。因此,CdxZn1-xSe/PMMA量子点有机高分子复合材料在激光防护材料中具有重要的潜在应用价值。

运用分子动力学模拟的方法,采用LAMMPS程序模拟了六方晶格结构的4H-SiC材料辐照下级联碰撞过程。先建立4H-SiC晶体结构模型,再模拟了不同能量的初始碰撞原子(PKA)级联碰撞产生点缺陷的演化。模拟结果表明,总的点缺陷包括空位缺陷、间隙原子和反位缺陷,并以空位缺陷和间隙原子为主,给出空位缺陷与间隙原子的空间分布图；级联碰撞产生的空位缺陷数量与PKA能量成线性关系；空位缺陷与间隙原子的空间分布,特别是空位缺陷与间隙原子聚集区域,与PKA能量有密切关系。上述结果为分析4H-SiC基材电子器件在辐照环境下电学性质变化提供理论基础。

对日盲紫外预警和红外预警的相关发展现状进行了综述。针对当前对临近空间导弹预警载荷的应用需求,提出了一种覆盖日盲紫外(250~280 nm)、中波红外(3 000~5 000 nm)双波段预警系统。系统采用双波段实现对导弹等**目标的探测和预警,可以有效的减少虚警率。该光学系统利用一个离轴三反系统作为主光学系统,利用分束器分别实现对两个波段的分光。根据两个波段光学系统所使用的探测器以及相应的应用需求,完成了对两个波段光学系统结构计算与光学设计工作。设计完成之后,两个波段光学系统的MTF在奈奎斯特频率分别为: 日盲紫外MTF＞0.8@39 lp/mm,中波红外MTF＞0.8@17 lp/mm,两个光学系统最大RMS光斑直径小于一个探测器的尺寸,单个像元能量集中度大于80%。

在大规模生产太阳能电池板过程中,由于生产工艺的影响,部分电池板表面会产生颜色深浅不同的花纹(又称为晶花)。用户常常要求厂家对不同花纹的电池板进行分类供应。为此,提出了一种人工智能分类识别系统。系统以太阳能电池板的表面花纹深浅程度为分类依据,对太阳能电池板进行分类识别。系统首先使用局部二值模式(LBP)算子作为分类特征,将电池板分为“有晶花”和“无晶花”两类,然后使用局部对比度作为分类特征,对 “有晶花”一类细分为“强晶花”和“弱晶花”两类。为了满足生产线快速、准确分类的要求,系统使用了BP神经网络作为分类器。实验结果表明,分类系统速度快、准确率高,能够满足实际的生产线需求。

为了解决低照度环境引起的彩色图像退化问题,提出一种新的彩色图像增强算法。首先在YUV色彩空间下采用彩色双边滤波估计照度分量；然后在提取反射分量时,构造一个与累积分布相关的对比度调节函数,自适应地增强图像的细节信息；最后采用线性彩色恢复算法恢复增强图像的色彩信息。实验结果表明,该算法能够明显地提高低照度彩色图像的整体视觉效果,细节鲜明突出,色彩真实自然。

Logistic混沌序列是一种加密序列,增强了信息序列的安全性,将LDPC信道编码方案应用于Logistic混沌序列中。首先随机产生混沌序列,用混沌序列置乱水印,然后对水印信息进行LDPC编码调制,嵌入宿主图像DCT域中,最后实现了双重加密,从而提高了信息传输过程中的抗干扰能力,降低了误码率,增加了传输系统的稳定性。

针对光学电动位移台的精确控制要求,以ATMEG16A单片机为控制器,设计了一款位移台绝对位置寻址系统。位移台电机采用步进电机,其驱动器采用L293D,寻零开关采用KW6A微动开关,单片机通过IO口向L293D传送步进电机电平,实现位移台的精确移动,通过微动开关,可以固定位移台零位,实现绝对位置寻址。由位移台的重复定位精度测量结果可知,重复定位精度达25 μm,实现了位移台的绝对位置寻址精确定位控制。

对于物体位移的测试一直是工程领域中不可避免的问题。应用传统全息干涉术测试物体位移的方法处理过程复杂,测量结果精度低。数字全息是传统全息与现代电子技术相结合的一种数字化的光信息处理技术。文中将电荷耦合器件CCD与电寻址液晶EALCD相结合,实现数字全息的记录和再现过程。用数字的方式记录和处理全息图像,避免了传统全息照相的化学处理,利用数字图像处理技术来改善再现图像质量和提取有价值的信息。在数字全息实验理论分析的基础上,对反射式的被测物体进行了菲涅耳全息图的记录与再现,再现图像的清晰度和干涉条纹的对比度都得到了显著的改善。