波前编码光学系统其成像过程由光学成像和图像复原两部分组成,光学成像过程探测器上所成的编码图像含有噪声,该噪声在图像复原过程将被放大,为了分析探测器噪声对波前编码系统在图像复原过程中产生的影响,通过添加高斯随机噪声来模拟探测器噪声,使用直接逆滤波、维纳滤波和Lucy-Richardson滤波算法,对波前编码成像系统焦点位置和离焦位置的中间模糊图像进行图像复原,并对复原图像评价分析。实验结果表明探测器噪声对波前编码系统的图像复原有较大的影响,验证了波前编码系统对离焦不敏感,并给出含噪声情况下复原滤波器性能的变化。

针对星图中空间点状目标占有像素数少、信噪比低的问题,提出一种基于生物侧抑制原理的星图点目标检测方法。首先通过多级滤波对图像进行预处理,对信噪比较低的星图进行杂波抑制,其次采用一种基于生物视觉侧抑制理论的背景抑制网络模型进行二次滤波,最后采用二维熵分割提取图像中点目标。实验结果表明,该方法能够在有效地抑制图像中的强杂波背景的同时较好地增强目标强度,并且具有较高的检测率和较好的抗噪能力。

卷云一般分布在对流层上部到平流层下部,主要由各种形状的冰晶粒子组成。卷云散射特性的研究利用了前期建立的单个冰晶粒子散射性质数据库,并且假定卷云中粒子谱分布符合Γ分布,计算得出可见光波段卷云平均散射性质:消光效率因子、吸收效率因子、单次散射反照率、非对称因子与有效尺度以及波长的变化关系。其次对计算得出的变化曲线进行分析得出了对应结论。卷云散射特性的研究对MODIS卫星遥感反演卷云的光学厚度,以及其他卫星遥感数据校正具有非常重要的指导意义。

介绍了一种能对场景进行稳定锁定的算法,该算法在传统场景锁定算法的基础上进行了改进。当目标进入红外(电视)摄像机视场时,首先对视频图像进行角点检测,提取出具有特征的角点,根据角点间的距离关系,对相邻两场图像的角点进行匹配得到角点对。然后根据角点对间的对应关系解算出相邻两场图像间的全局运动参数,把此参数输入到控制系统,让控制系统对锁定进行闭环,从而实现场景锁定。实验证明,对于传统匹配算法无法稳定跟踪的场景,改进后的算法能够对场景进行稳定跟踪。

红外光学系统是红外系统的关键组件,而焦距是光学系统重要的参数之一,它的测量直接影响到红外系统的定位精度和打击目标的准确率。传统的测量焦距的方法一直沿用可见光照明的放大率法,其测量精度受很多因素的制约。研制的测量红外光学系统焦距的系统,采用倒置放大率法测量方式,直接用红外光源照明放置在被测光学系统物方焦面上的玻罗板,用线阵CCD探测器置于准直物镜的焦面上接收信号,计算机显示测量结果。该测试系统对实际红外光学系统进行了测试,测试结果表明系统稳定性好,测试精度满足设计要求。

提出了一种五步非等步相移算法,并成功应用于在线三维测量中。仅投影一固定正弦光栅条纹到物体上,通过物体在线运动产生等效相移,在一个条纹周期范围内任意采集五帧变形条纹图,通过像素匹配使各帧条纹图中的物点一一对应并计算出相应的等效相移量。采用所提出的五步非等步相移算法,即可重构物体。计算机模拟与实验验证了该方法的可行性和有效性,表明非等步相移算法在在线三维测量中更具适应性,有利于提高三维测量精度。

在舰船上,不少设备需要导航仪器提供姿态信息,船体变形会引起设备之间的姿态传递误差,导致设备效用降低。为了修正误差,获得精确的设备姿态测量结果,需要一套测量装置对船体变形进行测量。基于CCD的船体变形测量具有非接触性、精度高的优点。但当测量的两设备安装基座之间光路不能通视时,需要采用接力测量方法。阐述了CCD接力测量船体变形方法的原理和模型,并进行了模拟试验。试验结果表明,CCD接力测量船体变形方法可以高精度测量设备之间的相对姿态变化量。

利用激光照射高折射率玻璃微珠下形成的二次彩虹现象,以艾里的虹理论为基础对玻璃微珠折射率进行了测量。推导了玻璃微珠尺寸对折射率影响的计算公式,表明半径差异在10 μm时,折射率的测量误差为10-3数量级。此外,通过软件模拟计算玻璃微珠的二次彩虹现象,并对微珠的折射率进行了测量,验证了二次彩虹方法的正确性,同时也表明玻璃微珠半径的变化对最小偏向角位置的偏移影响很小。实际测量结果表明,折射率随着半径的减小而增大,但是折射率变化很小,因此,引入折射率测量误差较小。统计测量方法能为玻璃微珠折射率的准确测量提供可靠的依据。

利用自行研制的水下距离选通成像系统在实验水池中对水下靶板进行成像探测,通过改变探测激光能量和像增强器增益,研究了不同系统参数对实际成像探测效果的影响。通过对实验数据的分析,得出了只是提高探测激光能量与ICCD增益不能继续改善探测图像质量,系统参数与探测结果之间存在最优化关系的结论,为水下距离选通成像系统设计提供了有益的结论和指导。

针对光纤线圈较容易受温度影响的问题,从热至应力的角度,推导了由热应力导致的光纤陀螺的相位差离散数学公式,并在此基础上,对四级对称绕法绕制的无骨架光纤环建立了有限元模型。结合光纤陀螺工作环境的载荷和边界条件对其不同温度下的热应力分布进行仿真分析。仿真分析结果表明,光纤环内侧受到的热应力较大,高低温下热应力值分别达到最大和最小,与实际实验结论相符,验证了分析方法与建模的正确性。此研究方法具有通用性,还可用于分析其他绕制方法绕制的光纤环热应力及温度的相关问题。

采用单槽电化学腐蚀法在预置有倒金字塔结构的n型单晶硅上制备用于二维光子晶体的多孔硅。利用基于LabVIEW的虚拟仪器技术对实验仪器编程,搭建实时测控系统,实现对反应过程中所需电源的控制,并且实时显示采集到的随时间变化的电压和电流信号,将采集的数据存储在计算机里。实验表明,恒电流供电模式下致使电压剧烈变动,导致多孔硅侧向腐蚀严重,然而,恒电压供电模式下,能够有效地抑制侧向腐蚀。

在近轴近似的条件下，采用标量衍射积分的方法，对电磁场的双孔干涉进行了研究，并对干涉场中产生偏振奇点的情况进行了推广。在研究中通过双孔的光电场为线偏振状态，具有不同的偏振方向。数值计算结果表明，即使通过双孔的光电场的相位相同，只要双孔的尺寸存在一定的差异，干涉场中除了能够产生普通的的线偏振外，圆偏振奇点也会出现。

对轴对称折叠组合腔CO2激光器进行了相关的实验研究。主要用线图的方式研究了在两种不同混合气体比例条件下,输出功率与放电电流之间和输出功率与放电气压之间的关系。引入辅助气体Xe后,输出功率有很大的提高,能够达到35%左右。根据模型结构的实际参数,运用数值计算的方法模拟画出其输出光强和光斑分布图。以三维5根、7根和9根放电管同时放电时的输出光斑分布情况为例与实验光斑拍摄图进行对比,对轴对称折叠组合腔CO2激光器输出进行理论与实验验证,结果表明实验和理论是一致的。通过以上实验研究,可以为CO2激光器的生产提供参考。

针对高功率激光装置的特点,提出基于光纤激光的标准光源产生方法,以1 053 nm单模光纤激光为点源、以空间滤波器透镜为准直透镜获得了口径为300 mm×300 mm、不均匀性优于4%的均匀光源,成功实现了对神光Ⅲ原型装置近场诊断系统的在线标定。

利用三极管的雪崩效应获得高电压、快速电光调Q脉冲存在雪崩效应不稳定、输出电压调节范围小、供电电压高等缺点。针对以上不足，采取在三极管基射极加电感使雪崩效应稳定,用高压场效应管替代两个三极管提高输出电压调节范围,利用Marx Bank电路,降低供电电压。实验结果表明:电光调Q脉冲前沿2 ns,幅度3 500~6 000 V连续可调,供电电压600 V。

在分析了目前常用的机载光电设备隔振系统的基础上,针对两轴四框架的结构特点,提出了一种基于多框架的两级隔振方案,克服了目前隔振系统体积、重量大，加工装配要求高的缺点。基于隔振模型的理论计算表明,根据系统给定的质量比和频率比,优化选择内外框架的刚度比,即选择合适的内外框隔振器可达到理想的隔振效果。通过某型光电吊舱的扫频实验证明该隔振系统原理正确,设计合理,能够满足高精度光电吊舱的使用要求。

光电稳定平台常采用两轴四框架的结构形式扩大稳定跟踪范围和提高跟踪精度，内外框架之间由于机械结构连接产生耦合,为建立稳定解算方程,分析两轴四框架光电稳定平台的工作原理,通过各框架转轴坐标旋转关系,利用转移矩阵,推导出稳定解算方程和甲板坐标系的角位移解算公式,在典型工程实际条件下,比较公式计算的理论值与直接利用测角量累加值之间的差别,结果表明在外框架不能很好随动于内框架时,稳定解算时平台相对载体的姿态是内外框架测角量的非线性函数,这对伺服系统位置回路的控制非常关键。

研究了以He-Ne激光器作为记录光源,以He-Ne、Nd∶YAG和He-Cd激光器作为读出光源的亚甲基蓝敏化的PVA/AA体系光致聚合物的全息衍射光锥现象。衍射光锥现象的产生是由于入射光透过全息记录材料内部的不均匀结构或缺陷所产生的噪音光栅所致。运用Ewald球对此现象产生的机理进行了解释,利用全息光散射理论结合三角学知识对不同波段的激光器写入及复现情况下的入射角与衍射光锥锥角的依赖关系进行了讨论。依据全息光散射的尺寸效应与入射光的瞬态能量转移理论对PVA/AA体系中红敏光致聚合物产生的噪音光栅及衍射光锥现象进行了抑制,使该光聚物的复现光表现出较高且稳定的衍射效率。

昆虫复眼是一种理想的小型化、多孔径、大视场的视觉系统,具有智能特征,虽然由于每个复眼的孔径尺寸和数值孔径都很小,使昆虫复眼的视力较差,但是其对运动目标却有很高的探测灵敏度,且对光的强度、波长和颜色等都有较强的分辨力。长期以来,人们一直致力于昆虫复眼的特性以及仿生昆虫复眼的研究。对目前常见的复眼类型和现有的各种类型的仿生复眼系统研究进展进行了深入分析,对比了各种类型仿生复眼系统的结构和技术特点,并对仿生复眼系统的发展趋势进行了展望。

以三氯化钌、2-2联吡啶为主要原料,甲基丙烯酸甲酯为基质,制备了钌联吡啶/聚甲基丙烯酸甲酯发光温敏漆,并对其温度猝灭特性进行了研究。扫描电镜观察发现钌联吡啶为规则的层状六边形结构;差热-热重测试表明钌联吡啶在320 ℃发生分解。紫外吸收光谱分析发现,温敏漆的适合激发光波长区间为410 ~500 nm。荧光光谱测试结果表明温敏漆的发射波长为583 nm,并且随着温度的升高,发光强度逐渐减弱,说明该温敏漆具有较好的温度猝灭特性。