材料中粒子的结构、分散性及其化学功能对其性质起着决定性的作用。采用C60和POSS等粒子自组装成新型高功能材料,致力于该领域的科学和基础研究,包括发展新的合成技术,以及有效和精确地控制材料中粒子的结构与分散程度。现已用C60和POSS纳米颗粒制得聚合物和卟啉杂合物。这些聚合物能够在溶液中组装成聚合物单晶或胶束。同时,卟啉复合物可自组装成圆盘柱状结构。最后,C60-POSS聚合分子结晶形成导电和绝缘层交互的结构。因此,将颗粒有机地整合在材料中对推动技术进步具有重要的意义。

介绍了激光陀螺(RLG)读出信号高速采集系统的设计和实现方案。该系统包括板卡和相应的应用软件,提供两路最高60 MHz采样频率、14位精度的数据采集通道,能够同时对RLG两路光强拍频信号进行高速高精度数据采集,为RLG特性分析提供重要依据。该系统通过上位机软件控制板卡的工作状态、设置和切换采样模式。板卡利用FPGA接收计算机指令并协调控制模数转换器、SDRAM和USB接口芯片,完成RLG输出拍频信号的采集、缓存和传输。FPGA设计中结合了硬件逻辑高速灵活的优点和NIOS Ⅱ软核处理器在控制方面的优势。SDRAM完成海量数据缓存,USB接口芯片工作在SlaveFIFO模式下,实现板卡与计算机的通信。实验证明该系统工作稳定,在RLG测试和性能分析中具有很好的实用性。

复杂背景下目标检测存在诸多困难,主要为背景对目标检测的干扰,大量噪声存在导致传统导数边缘检测方法的失效等。针对上述两点,提出了分割区域图像、利用形态学方法检测目标的新算法。首先利用目标与背景灰度差异性来确定目标的大致区域,将其分割出来,然后再结合多结构元素法进行目标的精确检测。通过与原图像分割、聚类算法分割实验比较,该算法具有较好的抗干扰性和抗噪性能。

高清图像跟踪系统是一种可以实时显示运动目标、并对目标进行跟踪的高新技术设备。HDMI是Silicon Image等八家公司推出的针对高清电视机终端的开放式高清晰度多媒体接口,它采用一种独特的TMDS编码机制,具备在单一线缆上同时传输音视频数据的能力。基于高清电视的图像跟踪系统,充分利用其高分辨率特性,既可以实现运动目标地精确跟踪,又可以实时高速地显示图像。HDMI体系结构紧凑,使得图像跟踪系统更小巧轻便。

时间同步系统是光电对抗设备中非常重要的配套设备之一,其精度的高低将直接影响光电对抗的战术效果。给出了一种以现场可编程门阵列(FPGA)器件为核心的高精度时间同步系统。此系统成本低廉,精度高,可以很好地满足应用要求,并已经成功应用于某光电对抗项目中。

基于电力设备巡检机器人平台，提出了一种电力设备外观异常检测方法。该方法使用SIFT特征点提取算法，进行特征匹配，使用基于RANSAC的方法求解单应矩阵进行配准。在经过配准后，对像素的差值使用Mean Shift分割算法提取异常区域。实验证明该方法对于光照有较高的鲁棒性，且受匹配误差和拍摄角度偏差、位置偏差影响较小，能够有效的将变化区域提取。

利用两对光电对管对胶囊的体帽局部红外图像特征信息进行了提取和识别。将体现胶囊体帽微小几何尺寸差别特征的弱模拟信号转变成数字信号,提高了检测的准确率,增强了抗干扰能力。根据射流附壁效应,设计了具有流线型结构的胶囊滑道及胶囊气动加速翻转机构,提高了胶囊翻转速率及准确率,实现胶囊体帽方向的调整。

阐述了一种利用光电检测方法对透明容器内的液位进行监控的系统设计。系统利用激光平行于液面射入后被凹液面反射的光学现象实现了非接触式测量。实验证明该系统抗干扰能力强,具有良好的稳定性,监测误差仅为0.3%,能广泛应用于医疗、工业、家电等领域。Technology

针对激光对红外制导的反舰导弹干扰问题,建立了激光对反舰导弹红外探测器的干扰链路模型,推导了激光海上传输的大气透过率,计算了1.06 μm激光在海上大气传输时仰角、能见度与大气透过率的关系,估算了对不同距离的反舰导弹红外探测器实现有效干扰所需发射的激光能量。

印刷电路板(PCB)微孔技术是实现高密度互联技术的关键,我国在这方面的研究还刚刚起步,所采用的激光器基本依赖进口,投资成本高,后期维护费用昂贵。研究了聚焦透镜焦距、激光腔内结构、外光阑、扩束系统及其组合方式对PCB激光微孔特性的影响,通过对国产的TEA CO2脉冲激光器的激光光束输出模式进行改善、光学系统进行优化,得到了直径在 170 μm以下、孔形良好的微孔。

针对激光光束的能量均匀化研究,先后出现了多种方法,基于“不等步长采样”原理设计了包含非球面镜的光学系统。首先从理论上分析了其可行性,然后对实际激光光束进行了能量均匀化的设计。模拟分析结果表明,出射光束发散度小于0.02°,照度均匀度达92.9%,证明了此方法的可行性。

目标识别功能是现代鱼雷**应具有的基本功能。针对水下激光成像系统的特点,提出了将该系统应用于鱼雷自导/引信系统的设想并对其可行性进行了论证。蓝绿激光技术在鱼雷**上的应用将有效增强鱼雷的目标识别能力和水下对抗能力,大大增强鱼雷**的作战效能。

为了研究水与纳秒激光相互作用的现象,利用相机拍摄了经显微镜放大之后的击穿区域的图像。激光射入水中后,若激光功率超过击穿阈值,水被击穿,在传播方向上形成纺锤形状的等离子体光点,同时在纵向上出现光束分裂和多丝现象。增大入射能量,传输方向上光点变密,纵向上多丝现象更加明显。利用B-T理论模拟了一维光场经调制之后的光场分布,与实验结果吻合较好。

利用遥感图像进行海上目标检测,关键的问题之一就是陆海分离。如果采用传统的阈值分割方法,在陆地一些灰度较低的区域容易造成误分割。分裂合并算法可以解决误分割的问题,但是这种算法对于海面上的船只、珊瑚礁等干扰因素会产生一些空隙及孤立区域,所以要采用一些数学形态学的方法去干扰。而数学形态学的方法会损失图像的边缘信息量。为此提出了分步区域增长算法进行图像自动分割,通过海面陆地两次区域增长,成功地提取出了主体陆地区域。实验结果表明,该方法可以很好地分离出图像上的主体陆地区域,并有较快的处理速度。

根据激光对抗中引偏干扰的特点,提出了适应于引偏干扰效果评估的准则,对其合理性进行了分析,并设计了干扰效果评估试验方案,模拟试验结果表明指向角度的变化反映了“干扰”激光的存在。

为了解决空间相机高分辨率与大视场的难题，在共轴三反的基础上，通过对以往离轴三反系统改进设计，提出了一种长焦距、大视场、大相对孔径无中心遮拦的离轴三反系统设计方法，并利用ZEMAX软件设计了一种焦距为1 200 mm，视场角11°×3°，相对孔径F/4,工作谱段在0.4~2.5 μm的光学系统，该系统在全视场空间频率 50 lp/mm处，MTF均值大于0.42，接近衍射极限，弥散斑直径RMS值小于10 μm，表明其具有良好的成像质量。

介绍了红外成像系统中冷反射形成的原因。通过对实际的光学系统的近轴光路分析,分析了在红外扫描成像系统中容易出现冷反射的两种主要情形,描述了针对这两种主要的冷反射,在光学系统的设计中,所采取的抑制冷反射的措施。最后根据光学系统的设计实例,分析了镀膜对冷反射的影响,给出透镜镀制不同反射率的膜层时,该光学系统中冷反射的计算及分析数据。

针对高速船常用夜视设备所存在的安全隐患,提出了一种基于激光照明的高速船用夜视系统的解决方案,通过研究近红外激光夜视技术,开发出具有夜间大角度照明、作用距离远、成像清晰的全天候高速船用夜视设备,多次海上测试效果良好,可为高速船夜间安全航行提供可靠保障。

光学窗口是光电设备中必不可少的光学元件,对处于大视场成像或全方位扫描工作模式的光电系统,常采用曲面形式的同心球罩作为光学窗口。球罩加工过程中的球心偏差和装配过程中与光电系统入瞳中心的偏差都会对光电系统的视轴角度带来误差。推导了球罩加工、装调误差对光电系统视轴影响的数学表达式,分析了各误差对光电系统视轴的影响,得到了球罩的各误差环节对光电系统视轴影响的规律,对球罩的设计和在光电系统中的使用具有重要的意义。

设计了一种基于光学偏置并以有机聚合物PMMA/DR1作为光波导材料的新型Mach-Zehdner调制器。利用有效折射率法(EIM),分析了脊波导的有效折射率随脊波导结构参数变化情况,包括脊宽w、脊高b和芯层厚度d,以及上下包层厚度。采用微带线单电极调制方式结合脊波导的结构设计,实现了微波和光波的速率匹配。针对优化的结构参数,采用BPM方法进行光场和功率传输的模拟仿真,完成了非等臂Mach-Zehnder调制器的结构设计,实现了两臂89.84°的初始相位差,消光比约为27dB。

基于角锥互注入锁相相干合成方案,利用光纤Bragg光栅(R=85% @1 064 nm)作为两路光纤激光器的共用腔镜,实现了两路光纤激光器相关联,进一步提高了激光的互注入能量。采用外腔结构,较容易实现了两路光纤激光器的能量互注入锁相。在实验上观察到了远场清晰稳定的干涉条纹(可见度超过0.8),获得了功率合成效率约为80%的线偏振相干激光输出。

用化学方法合成了四苯基卟啉(TPP)、四苯基卟啉乙酸合锰(TPPMn)、四对羟基苯基卟啉(THPP),并用太赫兹时域光谱技术研究了室温条件下这三种化合物的光谱特征,得到了各自的时域谱和透射谱。结果表明不同的卟啉化合物在太赫兹波段有不同的吸收,四苯基卟啉与四苯基卟啉乙酸合锰透射峰的位置相同,可能由于金属原子在大分子环内部配位,对分子的振动模式无影响,只是增强了物质对THz的吸收。通过比较样品的透射谱,讨论了卟啉分子结构与THz光谱吸收的关系。

针对复杂背景下的彩色图像的目标提取,提出了一种基于单层感知器的目标提取方法。通过建立以颜色分量为输入、阈值型函数为输出的单层感知器网络并训练得到最适权重,实现彩色图像的目标与背景分离。与现有主流目标提取算法进行对比实验,结果表明,该方法能够更加准确、有效地分离目标和背景,且方法适用范围广,实现简单。

以正硅酸乙酯为前驱体,乙醇为溶剂,盐酸为催化剂,采用溶胶-凝胶法制备了用于压敏漆基质薄膜材料的SiO2溶胶。不同的成膜助剂对SiO2溶胶的涂膜性能影响较大,其中以异丙醇作为添加剂的溶胶涂膜性能最好。吸收光谱测试结果表明SiO2溶胶不吸收激发光,同时发射光谱研究结果表明SiO2溶胶发光波长为415 nm左右,不影响压敏漆探针分子的发光。