期刊基本信息
创刊:
1959年 • 月刊
名称:
光学 精密工程
英文:
Optics and Precision Engineering
主管单位:
中国科学院主管
主办单位:
中国科学院长春光学精密机
出版单位:
科学出版社
主编:
曹健林
副主编:
白雨虹
ISSN:
1004-924X
刊号:
CN 22-1198/TH
电话:
0431-86176855
邮箱:
地址:
长春市东南湖大路3888号
邮编:
130033
定价:
100元/期

本期栏目 2006, 14(5)

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光学 精密工程 第14卷 第5期

申高 1,2,*檀慧明 1刘飞 3
作者单位
摘要
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院,北京 100039
3 长春理工大学,吉林 长春 130022
通过优化腔型设计,实现了LD端面抽运Nd:YVO4腔内三次谐波转换全固态连续355 nm紫外激光器高效率输出。选用平-凹腔结构并考虑到Nd:YVO4晶体的热透镜效应、模式匹配、倍频晶体位相匹配等因素对输出功率的影响,对谐振腔长进行了详细的分析计算。在激光谐振腔内,1 064 nm的基频波经KTP晶体倍频产生532 nm激光,二者再经LBO晶体和频获得了355 nm紫外激光。当LD抽运功率为3 W时,355 nm连续紫外激光输出功率达6.4 mW。与折叠腔进行比较,发现在小功率抽运情况下,直腔结构紧凑、易于调节、输出功率较大。
连续紫外激光器 全固态激光器 355 nm激光 LD抽运 和频 continuous-wave ultraviolet laser all-solid-state laser 355 nm laser LD-pumping sumfrequency 
光学 精密工程
2006, 14(5): 731
作者单位
摘要
1 长春理工大学,吉林 长春 130022
2 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
研制了一种由激光二极管阵列端面泵浦的Nd∶YVO4晶体腔内双波长和频连续波大功率橙黄光激光器。利用I类临界相位匹配LBO,由1 064 nm和1 342 nm内腔和频获得了593 nm橙黄激光。在12 W注入泵浦功率下,获得了1.1 W的TEM00模和低噪声橙黄激光输出,光光转换效率为9.2%,M2因子<1.2,4 h功率不稳定度<±2%。该输出功率是目前腔内和频593 nmNd∶YVO4激光器中最高的。
激光二极管阵列 和频 全固态激光器 橙黄光激光器 laser diode array sum-frequency all-solid-state laser orange-yellow laser 
光学 精密工程
2006, 14(5): 736
作者单位
摘要
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130022
2 中国科学院 研究生院,北京 100049
给出了一种基于高斯光束的平凹激光腔对准方法。在高斯准直光束后加一透镜系统,恰当地调整准直高斯光束到某一种汇聚发散的状态。在这种状态下,可使由平凹腔凹面镜和平面镜反射回来的光斑直径大小相仿,解决了不加透镜系统时,两反射回来光斑直径相差很大,难于对准的问题,提高两光斑的对准精度。实验使用束腰为0.6 mm的氦氖光,其后加一优化好的透镜系统,在889 mm的距离下,对凹面镜曲率半径为50 mm的平凹腔进行对准。得到由凹面镜和平面镜反射回来的光斑直径分别为4.8 mm和5.1 mm,平凹腔的角度对准精度达到了3.18′。对准好的腔体在点亮LD后,均能出基模光斑。实验结果与理论分析相符,证明了该对准方法结构简单,执行方便。
高斯光束 光学对准 平凹腔 Gauss beam optical adjusting plane-concave laser resonator 
光学 精密工程
2006, 14(5): 740
作者单位
摘要
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室,吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院,北京 100039
3 江苏曙光光学电子仪器厂,江苏 扬州 225009
通过系统地分析影响LD稳定性的主要因素,设计出了计算机实时检测反馈、闭环控制、脉冲稳流的高频LD驱动电源。采用抑制浪涌,减小纹波以及加入延时和软启动电路等多项安全设计及措施确保LD工作的安全性。并且采用半导体制冷片,结合计算机实时检测电路对LD工作温度进行精确控制。初步测量得到LD激光稳定输出功率150 W,温度稳定电路的控温精度达到0.2℃,激光频宽为6 GHz的实验结果。
半导体激光器 驱动设计 LD电源 稳定性 semiconductor laser driving design LD power supply stability 
光学 精密工程
2006, 14(5): 745
作者单位
摘要
重庆大学 光电技术及系统教育部重点实验室,重庆 400030
提出了一种基于微光机电系统的可用于投影显示及相关器件的新型光栅光调制器,介绍了其结构、工作原理和加工流程。对器件进行光学分析,优化和仿真,得出器件结构参数与光学特性之间关系。器件的可动光栅占空比e=0.5,光栅常数d=6μm,长度L=39μm,宽度w=36μm,边距w0=1.5μm时,理论上±1级衍射效率η=37.0%,对比度V=625;可动光栅与下电极在开态和关态时间距分别为0.65μm和0.78μm,器件单像素尺寸为51μm×51μm。
微光机电系统 空间光调制器 光栅衍射 光学分析 仿真 Micro Optical Electromechanical System(MOMES) spatial light modulator grating diffraction optical analysis simulation 
光学 精密工程
2006, 14(5): 749
作者单位
摘要
1 重庆大学测量工程系,重庆 400045
2 重庆大学光电工程学院,重庆 400044
研制了一种椭圆弯晶谱仪用于测量0.44~0.81 nm激光等离子体X射线光谱。该谱仪采用X射线CCD作探测器,用PET(2d=0.874 nm)晶体作色散和聚焦元件,将晶体弯曲并粘贴在离心率和焦距分别为0.9586和1350 mm的椭圆形不锈钢基底上。对该谱仪在“星光Ⅱ”激光装置上进行了打靶实验,实验结果表明其光谱分辨率接近1000。
X射线谱仪 椭圆弯晶谱仪 光谱测量 激光等离子体 惯性约束聚变 X-ray spectrometer elliptically bent crystal spectrometer spectral measurement laser-produced plasmas inertial confinement fusion 
光学 精密工程
2006, 14(5): 754
作者单位
摘要
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
利用凝胶注模(gel-casting)成型工艺制备了φ620 mm和700 mm×300 mm的碳化硅(SiC)轻型反射镜素坯,经过脱模、干燥、脱脂和反应烧结等工艺,制备了反应烧结SiC(RB-SiC)镜体。镜体经过加工和测试,结果表明:制备的RB-SiC内部结构均匀致密;力学性能和热学性能优异,抗弯强度、断裂韧性和热膨胀系数分别达到了350 MPa、4.1 MPa·m1/2和2.67×10-6/K;镜体经抛光后的表面粗糙度RMS值可优于3 nm,适合用于制备空间用大尺寸轻型反射镜。
凝浇注模 轻型反射镜 反应烧结碳化硅 Gel-casting light-weight mirror reaction-bonded SiC 
光学 精密工程
2006, 14(5): 759
作者单位
摘要
1 大连理工大学 精密与特种加工教育部重点实验室,辽宁 大连 116024
2 大连理工大学 三束材料改性国家重点实验室,辽宁 大连 116024
以KrF准分子激光器为激光源,对目前工业上常用的硅片研磨抛光液的主要成分Al2O3颗粒进行激光清洗的试验和理论分析。建立一维热传导模型,利用有限元分析软件MSC.MarC模拟硅片表面的温度随激光作用时间和能量密度的分布。通过理论计算,量化了颗粒所受到的清洗力以及其与硅片表面之间的粘附力,理论预测出1μm Al2O3颗粒的激光清洗阈值为60 mJ/cm2。在理论分析的指导下,利用 248 nm、30 ns 的KrF准分子激光进行单因素试验,研究激光能量密度、脉冲个数、激光束入射角度对激光干法清洗效率的影响,并且实验验证了清洗模型以及场增强效应对激光清洗结果的影响。
激光清洗 硅片 清洗效率 Al2O3颗粒 laser cleaning silicon wafer cleaning efficiency Al2O3 particle 
光学 精密工程
2006, 14(5): 764
作者单位
摘要
1 北京邮电大学 电子工程学院 光通信与光波技术教育部重点实验室,北京 100876
2 马哈那空科技大学 通信工程系,曼谷 10530 泰国
3 北京机械工业学院 电子信息工程系,北京 100085
除掉光纤布拉格光栅的包层,可以使它的布拉格波长对外界环境的折射率变化敏感。采用氢氟酸腐蚀掉光纤布拉格光栅的包层,获得了直径约为6μm的布拉格光栅。实验研究了布拉格波长对化学溶液的浓度敏感性特征,结果表明:采用10 pm分辨率的光谱仪,丙二醇溶液在低浓度时的浓度分辨率为0.7%,在高浓度时的分辨率为0.32%;糖溶液在低浓度时的分辨率为0.55%,高浓度时为0.1%。采用商用的分辨率为1 pm的高精度波长解调系统,它们的分辨率可以提高一个数量级。
光纤布拉格光栅 化学传感器 生物传感器 折射率 fiber Bragg grating chemical sensor biosensor refractive index 
光学 精密工程
2006, 14(5): 771
作者单位
摘要
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室,吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院,北京 100049
为了研究紫外辐照对星载太阳辐射监测仪的绝对辐射计锥腔吸收率的影响,进行了实验室模拟测量实验。用相当于太阳紫外辐照总量的汞灯照射绝对辐射计的锥腔,定期用可同时测量镜、漫反射率的全半球反射比吸收率测量装置测量其吸收率,监测其随时间变化情况。实验结果表明:太阳辐射监测仪在风云三号卫星上例行工作一年接收的紫外辐射量,使其吸收率下降0.002%,最大下降0.003%,该结果同国外星上测量结果基本一致。本实验反映出紫外辐照对绝对辐射计锥腔的吸收率是有影响的,可为将来的星载太阳辐射监测仪优化、实验、测量和校正提供必要的参考。
太阳辐射监测仪 绝对辐射计 锥腔 紫外辐照 吸收率 solar irradiance monitor absolute radiometer cavity UV radiation absorptivity 
光学 精密工程
2006, 14(5): 775
作者单位
摘要
1 哈尔滨工业大学 自动化测试与控制系,黑龙江 哈尔滨 150001
2 黑龙江大学 电子工程学院,黑龙江 哈尔滨 150080
提出了一种新型的高速光偏振仪。使用一个既能产生反射光衍射又能产生透射光衍射的特殊金属光栅作为分光器,将入射光分为多束。利用光电探测器将其中的四束1级衍射光的光强线性地转换为电信号,将它们作为神经网络的输入,入射光Stokes参数作为神经网络的输出,建立多层线性神经网络模型。通过网络训练,得到电信号与入射光Stokes参数之间的映射关系。测出电信号后,通过训练后的网络可以计算出入射光待测的Stokes参数。测试结果表明:工作波长为632.8 nm时,Stokes参数测量值与理论值的平均偏差小于2%。该仪器结构紧凑、易于安装,具有测量速度快、精度高和非破坏性等优点。
光偏振仪 神经网络 振幅分割 数据处理 photopolarimeter neural network division-of-amplitude data processing 
光学 精密工程
2006, 14(5): 781
李隆 1,2,*史彭 1刘小芳 3甘安生 1[ ... ]贾森 2
作者单位
摘要
1 西安建筑科技大学 理学院,陕西 西安 710055
2 西北大学 光子学与光子技术研究所 光电子省级重点开放实验室,陕西 西安 710069
3 黄河集团有限公司,陕西 西安 710043
在全固态激光器中使用了复合结构的激光晶体,通过端面泵浦复合晶体工作特点分析,提出了矩形截面复合晶体热分析模型。在热模型中,考虑了复合晶体具有轴向加热、周边恒温,耦合后的泵浦光束具有高斯分布的特点。利用热传导方程,得出了YVO4-Nd:YVO4复合晶体内部温度场及端面热形变的一般解析表达式。研究结果表明,若用输出功率为20 W的激光二极管端面泵浦YVO4-Nd:YVO4复合晶体(其中复合晶体中YVO4晶体长为2 mm,Nd:YVO4晶体长为6 mm,钕离子掺杂质量分数为0.5%),泵浦光斑为0.2 mm时,复合晶体内最大温升为324.5℃,泵浦端面具有3.61 mm的热形变量。在相同泵浦条件下,采用复合晶体替代Nd:YVO4晶体,可将其最大温升降低23.4%,这对于消弱激光晶体热效应的影响,解决激光二极管端面泵浦激光晶体引起的非均匀温升以及热折裂问题,提高激光器性能有着重要的意义。
激光二极管 YVO4-Nd:YVO4复合晶体 解析方法 热效应 diode laser YVO4-Nd:YVO4 composite cryst analytical solution thermal effect 
光学 精密工程
2006, 14(5): 786
作者单位
摘要
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院,北京 100039
凹球面网栅激光直写系统采用同心结构,应用调节角速度的控制算法以及周期纬线纬纬相交形成网栅的图形结构,确保激光直写光斑在不同的纬度以不同角速度扫描,始终保持线速度和曝光量恒定,实现了在凹球面上以恒定曝光量激光直写网栅。分析了网格周期、角速度和纬线弧长等关键参数,设计了控制程序。在通光孔径60 mm的普通玻璃凹球面上进行了多组激光直写试验,设定周期450~800μm,线速度1~20 mm/s,经显影、定影后由微米级读数显微镜测得网格实际周期与设定周期误差在±3%以内,原子力显微镜测得线宽小于5μm。结果表明:采用同心结构及稳光、调速控制保证凹球面网栅激光直写系统的曝光量不变,线条侧壁陡直、平行,具有较好的均匀性,满足了设计要求。
凹球面 激光直写 网栅 concave spherical substrate laser direct writing mesh PMAC PMAC 
光学 精密工程
2006, 14(5): 792
作者单位
摘要
四川大学 制造学院激光技术应用研究所,四川 成都 610065
介绍了磁光/涡流成像检测系统的基本工作原理及组成,给出了初步的实验结果,并对试验结果进行了相应的图像处理,实现了对表面及亚表面细小缺陷的可视化无损检测,克服了传统的涡流检测方法中探头尺寸相对较小而检测面积大,检测工作要消耗大量时间且不易操作的缺点,并具有探测结果可视化且直观易懂;易于保存;检测难度低;检测前不需要清除油漆等表面覆盖层,只需要保证待检测表面具有较好的反射性能;可对亚表面以及表面缺陷进行实时成像检测等优点。试验结果进一步验证了系统的正确性和重要性。
磁光效应 涡流 可视化 成像系统 magneto-optic effect eddy current visualization CCD CCD imaging system 
光学 精密工程
2006, 14(5): 797
作者单位
摘要
南京信息工程大学 电子工程系,江苏 南京 210044
提出了一种利用前向散射光束和透射光束测量近地大气横向能见度的方法。以阶跃折射率光纤作为空间滤波器限制散射光束和透射光束接收的视场角以及前向散射测量光束和大气散射辐射的背景干扰;采用相关检测法,排除测量通道视场角内的大气背景干扰,提高洁净大气条件下散射光强度信号测量的信噪比;对测量装置结构进行优化设计,减小热形变的影响;另一方面引入阶跃折射率光纤,使投射到光电探测器接收表面的光束光斑位置保持不变,进一步减弱形变对测量精度的影响。能见度的值用散射光强度和透射光强度之比表示,光源强度的变化和光学元件的污染对测量的影响可不考虑。用此方法测得的能见度与按严格定义的透射法所测能见度的相关系数约为98.2%。
光电探测 能见度 散射系数 时-空滤波法 photoelectric detection visibility scattering coefficient time-spatial filtering 
光学 精密工程
2006, 14(5): 802
作者单位
摘要
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
介绍了TEA CO2激光器火花针紫外预电离与主放电之间的延迟时间对激光器输出电光转换效率影响的实验研究结果。通过改变放电回路中的感抗值,可以改变预电离与主放电之间的延迟时间。实验结果表明:当预电离与主放电的延迟时间在200~600 ns范围变化时,激光器输出的电光转换效率存在最佳点,在注入能量相同的情况下,单脉冲能量从24.0 J提高到45.6 J,激光器的电光转换效率从8%提高到15%。经过进一步的参数优化,该激光器的电光转换效率最高可以达到17%以上。
TEA CO2激光器 预电离 延迟时间 转换效率 TEA CO2 laser preionization delay time conversion efficiency 
光学 精密工程
2006, 14(5): 807
作者单位
摘要
1 西安石油大学 理学院,陕西 西安 710065
2 西北大学 光子学与光子技术研究所,陕西 西安 710069
在介绍光纤光栅波长调谐原理的基础上,设计了一种环形腔掺铒光纤激光器。利用光纤光栅(FBG)作为波长调谐元件,在20~170℃的温度范围内,实现了输出激光波长在1 547.7~1 556.5 nm内的连续可调,调谐线性度达99.96%,激光光谱的3 dB带宽均小于0.05 nm,20 dB带宽均小于0.08 nm,边模抑制比大于52 dB,输出功率可达21.2 mW。结果表明:可调谐掺铒光纤激光器具有可用带宽较宽、功率高、线宽窄、与光纤元件天然兼容等优点。
光纤光学 掺铒光纤激光器(EDFL) 光纤光栅(FBG) 波长调谐 fiber optics Er-Doped Fiber Laser(EDFL) fiber Bragg grating wavelength tuning 
光学 精密工程
2006, 14(5): 811
作者单位
摘要
1 天津大学 精仪学院,天津 300072
2 辽宁工程技术大学,辽宁 阜新 123000
选择耳垂作为测量部位,建立了多层耳垂组织仿真模型,利用Monte-Carlo方法研究了不同光源特性(光束半径,入射能量大小及分布等)及模型参数下耳垂组织模型的光透射能量及分布规律,由透射光能量分布、光电二极管光敏面积和探测灵敏度推出特定测量信噪比要求的入射光能量。研究结果表明,耳垂组织的实际入射光能量能够满足动态光谱检测的要求,获得了更高的动态光谱测量精度,可满足动态光谱法的血液成分检测的要求。
动态光谱法 组织模型 耳垂 Monte-Carlo法 dynamic spectroscopy tissue model earlap Monte-Carlo method 
光学 精密工程
2006, 14(5): 816
作者单位
摘要
1 北京市地理信息研究所,北京 100011
2 中国科学院研究生院,北京 100039
3 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室,吉林 长春 130033
分析了成像光谱仪遥感观测数据中包含的地物光谱特征、仪器参数和大气传输特性等的信息结构。研究了成像光谱仪辐射定标的物理过程和测量链,应用1993年国际标准化组织(ISO)颁布的《测量不确定度表示指南》,分析了辐射定标11项影响量的测量不确定度和合成标准不确定度。遥感辐射定标的绝对精度就是不确定度。辐射定标需要辐射标准、积分球光源、光谱辐射计以及遥感器上设置星上定标装置等专用设备和技术,并经过多级测量链的测试过程才能完成。光谱辐照度标准的不确定度在3%~5%,辐射定标中其它影响量的测量不确定度限制在1%~2%,成像光谱仪辐射定标的绝对精度才能达到5%~8%,这需要相当好的仪器设备和光辐射测试技术。
光学计量与测量 辐射定标 不确定度 精度 成像光谱仪 optical metrology and measurement radiometric calibration uncertainty precision imaging spectrometer 
光学 精密工程
2006, 14(5): 822
崔建丰 1,2,3,*赵晶 4樊仲维 1,3,5赵存华 1,2,3[ ... ]亓岩 5
作者单位
摘要
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
2 中国科学院研究生院,北京 100049
3 北京国科世纪激光技术有限公司,北京 100085
4 有研半导体材料股份有限公司,北京 100035
5 中国科学院光电研究院,北京 100085
基于激光切片原理的分析,给出了厚硅片的高速激光切片方法,采用平凸腔补偿工作物质的热透镜效应,利用Nd:YAG棒本身的自孔径选模作用,获得了光束质量因子M2等于4.19的50 W 1.064μm激光输出。选取合适的扩束倍数、重复频率和出气孔直径,当切割0.75 mm厚的硅片时,切片速度达400 mm/min;当切割两层叠放的0.75 mm厚的硅片时,切片速度达到100 mm/min。切片的切口光滑,切缝较窄,重复精度高,切片质量好,达到用传统方法难以达到的切片效果。
激光技术 全固体激光器 声光调Q 激光切片 硅片 laser technology all solid-state-laser acoustooptical Q-modulation laser cutter silicon chip 
光学 精密工程
2006, 14(5): 829
作者单位
摘要
国防科技大学 机电工程与自动化学院,湖南 长沙 410073
研制了一种基于柱面坐标系的新型专用非球面坐标测量机,通过测量非球面多条子午截线实现对非球面形的全口径检测。在结构设计方面,采用了龙门框架加回转运动的形式,利用高精度气浮导轨实现水平运动,利用端齿盘实现对工件的精确分度,通过点位测量的方式实现对非球面形的高精度检测。在软件方面,建立了系统的数学模型和柱面坐标系下回转对称非球面形全口径检测算法,并在VC++6.0和Matlab平台上编制了测控软件和数据处理软件。系统最大测量口径为600 mm,测量高度为25 mm,最小测量步长为1 mm,经过系统误差补偿后,系统精度优于1 μm,满足了精磨、粗抛阶段非球面形检测要求。试验表明:系统运行良好,精度满足要求,同时具有良好的通用性,可用于非球面精磨、粗抛阶段的检测。
光学非球面 接触式测量 全口径检测 坐标测量机 Zernike多项式 optical aspherics contact-measurement full-aperture test Coordinate Measuring Machine(CMM) Zernike polynomial 
光学 精密工程
2006, 14(5): 835
作者单位
摘要
哈尔滨理工大学 测控技术与通讯工程学院,黑龙江 哈尔滨 150080
采用“摸扳法”以对甲基苯酚、4-硝基邻苯二晴为原材料,以N,N二甲基甲酰胺为溶剂,在N2保护和碳酸钾的催化作用下,合成了酞菁分子碎片,通过质谱分析确定了相对分子质量为243(理论值为243.34),验证了工艺过程的正确性。以共溶技术将分子碎片与氯化钯在正戊醇、DBU作用下合成墨绿色四取代对甲苯氧基PdPc,通过红外吸收光谱分析验证了其吸收峰的测量值与理论值基本吻合,确定了合成反应终产物,进而以一定比例将PdPc、H2PtCl6共溶在甲醇溶液中,在30~50℃下48 h杂化合成为有机半导体气敏材料。依据欧姆定律,并以激光微加工、半导体技术设计、制作了多孔电极平板结构,增大电极面积,降低了电极间距,比常用叉指电极结构的电阻降低了103倍以上,使其电导率接近无机半导体数量级,利于后续电路信号采集。通过电镜观察了多孔电极的微观SEM形貌,确定其为连续、多孔的表面态,气孔在φ0.1~φ2μm,既保证了导电,又有透气的特征。以真空镀膜技术将气敏材料形成气敏膜,电镜观察其气敏膜的微观SEM形貌,基本层膜厚2μm,并有φ0.1~φ5μm微球结晶体嵌入,分布匀一,呈现继续互融生长趋势。以静态法测量其气敏多特性,结果表明传感器对NO2呈N型半导体,0.010%气体浓度下灵敏度为7.45倍;对NO呈P型半导体,0.010%气体浓度下灵敏度为0.25倍;响应时间为90s。对气体不同的变化规律说明其的气敏机理与气体性能有关。
多孔电极 平板结构 有机半导体 杂化 毒气传感器 半导体传感器 porous electrode flat structure organic semiconductor hybridization poison gas sensor semiconductor sensor 
光学 精密工程
2006, 14(5): 840
作者单位
摘要
中国科学院,长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
给出了机载光电稳定平台的检测技术及方法,并提出了一种动态靶标的结构方案及原理,使其能够进行静态、动态的参数测试,尤其是可见光和红外成像系统同时工作时各种参数的测试。在此基础上为建立测量基准的传递方法、形成系统的光电侦察平台总体检测技术提供必要的准备和基础。着重阐述了机载光电稳定平台的静态、动态时的角度测量方法,首次提出了一种利用光线对接方法,实现可见与红外同时测量。还提出了一种数学计算方法,通过两个角度的测量和空间矢量法计算,得出动态靶标的空间坐标,以此作为机载光电稳定平台的指向坐标的真值,并给出了动态靶标的静态与动态精度的标定方法。
机载光电稳定平台 动态靶标 光线对接 参数测量 airborne photoelectric stabilized platform dynamic target light butt parameter measurement 
光学 精密工程
2006, 14(5): 847
作者单位
摘要
1 天津航海仪器研究所,天津 300131
2 哈尔滨工程大学 机电工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001
介绍了采用平行光管式光电位置探测器(PSD)测角的静电陀螺仪在伺服测试转台上测试时,陀螺坐标系与平台台体坐标系之间的两种对准误差,然后推导出由该对准误差引起的反射光斑中心点在PSD平面坐标系上的坐标变化公式,给出了当陀螺坐标系与台体坐标系之间存在对准误差时,计算伺服随动误差的步骤,并根据静电陀螺仪的结构及工作情况,选取一组数据进行了计算。结果表明:第一种对准误差比第二种对准误差约大两个数量级;为减小系统伺服随动误差,第一种对准误差应不大于4′。其结论对静电陀螺仪的设计与测试具有理论指导意义。
静电陀螺仪 对准误差 伺服随动误差 Electrostatic-Suspended Gyroscope(ESG) alignment error servo following error 
光学 精密工程
2006, 14(5): 853
作者单位
摘要
吉林大学 机械科学与工程学院,吉林 长春130025
将压电流体驱动技术和仿生技术、喷流推进技术结合,提出了一种新型的压电喷水推进装置,并对该装置的核心部件—压电喷流泵进行了研究。详细分析和介绍了泵的结构及工作原理,设计制作了实验用样机,并进行了性能测试。实验测试表明,该泵工作性能稳定,喷流量大,在正弦信号激励下,电压为190 V,工作频率为140 Hz时,最大喷流量可达到714 ml/min。
压电薄膜 喷流泵 喷水推进 压电振子 piezoelectric membrane jet pump water-jet thrust PZT actuator 
光学 精密工程
2006, 14(5): 858
作者单位
摘要
哈尔滨工业大学 机器人研究所,黑龙江 哈尔滨 150001
在对动力调谐陀螺刚度和漂移误差分析的基础上,建立了由内外挠性接头装配后铰链所形成的十字型铰链的模型,并利用伪刚度体理论对该模型进行了分析。得出了内外挠性接头两铰链的相对位置关系对十字型铰链模型的影响曲线。通过影响曲线的分析,得出内外挠性接头铰链方位上的偏差对十字型铰链模型的刚度的影响程度,而模型刚度变化则对整个陀螺的装配精度提出了同轴以及正交的要求,对整个陀螺仪的装配和调试起到了指导作用。
动力调谐陀螺 十字铰链模型 伪刚度体模型 Dynamic Tuned Gyro(DTG) cross-hinge model Pseudo-rigid-body Model 
光学 精密工程
2006, 14(5): 864
作者单位
摘要
1 安徽大学电子科学与技术学院,安徽 合肥 230029
2 中国科学技术大学 精密机械与精密仪器系,安徽 合肥 230027
建立了一种新型圆筒直线电机的有限元模型,并验证了有限元模型的正确性。基于正交和随机方法安排了有限元仿真试验,获得了用于非线性电磁建模的样本空间。进一步采用支持向量机回归建模方法,建立了直线电机的非线性数学模型,而后采用遗传算法进行了直线电机结构参数多目标优化,得出最优结构参数组合。有限元仿真验证表明,基于支持向量机和遗传算法的优化方法用于研究该种新型直线电机电磁结构参数优化是可行的。
直线电机 有限元法 支持向量机 遗传算法 linear motor Finite Element Method(FEM) Support Vector Machine(SVM) Genetic Algorithm(GA) 
光学 精密工程
2006, 14(5): 870
作者单位
摘要
1 复旦大学 专用集成电路与系统国家重点实验室,上海 200433
2 荷兰代尔夫特理工大学 电子工程系,荷兰
超宽带(UWB)通信通过传输能量极低的极短脉冲和占用超大带宽来完成短距离的高速通信。由于其极高的数据传输率,抗多径衰落,低成本和低功耗等诸多优点,成为短距离无线通信系统的研究热点。在有诸多优点的同时,它的实现又面临着很多挑战,比如系统采样率极高,对同步精度要求极高,信道估计极为复杂。而跳时延发射参考(Delay Hopped Transmitted Reference—DHTR)系统是超宽带系统的一个低复杂度的实际可行的方案:通过在模拟域做相关操作,大大降低了系统的采样率和数字信号处理的数据量;把传输的参考脉冲作为信号脉冲的污损模板,绕过了复杂的信道估计问题。本文的工作是AIRLINK[4]项目演示任务的一部分。文中说明了DHTR UWB通信系统的工作原理;分析给出系统的框架结构;通过对文献[3]给出的接收信号数学模型进行简化,分析得到了同步解调的方法;并针对DHTR系统符号同步方法,提出了两种电路实现的结构—串行同步和并行同步结构;然后用FPGA实现了DHTR系统发射端和接收端的基带数字信号处理部分;最后搭建了一个完整的验证平台,对系统进行了功能验证。此系统的电路综合结果表明系统实现了低复杂度、低成本,证明了它在超宽带通信中的可行性和实用性。
高速通信 跳时延发射参考 超宽带 同步电路 high speed wireless communication Delay Hopped Transmitted Reference(DHTR) Ultra Wideband(UWB) synchronous circuit 
光学 精密工程
2006, 14(5): 876
作者单位
摘要
哈尔滨工业大学 自动化测试与控制系,黑龙江 哈尔滨 150001
提出了一种利用虚拟立体校准模板的有效相机校准技术。通过红外发光二极管按照预定路径在三坐标测量机上移动,构成精确的虚拟立体校准模板。校准过程中考虑了径向畸变和切向畸变。采用二次高斯曲面拟合,精确地提取像点的质心坐标。校准过程包括线性参数估计和基于最大似然估计的非线性校正。首先采用线性方法对部分参数进行初始估计,然后再通过基于最大似然估计的非线性最小化获得所有的参数值。该方法可精确获取图像点坐标和空间点坐标,能够实现快速、有效收敛。实验结果表明,该校准技术能够满足视觉测量系统的要求,也可以满足视觉测量系统对相机参数的特殊要求。
三维视觉测量 相机 校准技术 three-dimensional vision measurement camera calibration technique 
光学 精密工程
2006, 14(5): 883
作者单位
摘要
上海交通大学 信息检测技术与仪器系,上海 200030
利用遗传算法中的交叉因子作为禁忌算法的分散策略,提出了交叉禁忌算法(CTS)。分散策略用于开辟新的搜索空间,将所提出的CTS用于DGPS的整周模糊度解算问题中。首先用零空间约束法确定搜索空间,然后用CTS搜索整周模糊度的最优解。用CTS算法对一个实测算例进行解算,当搜索率为6%的时候,搜索可靠率达到了92%;而用传统的禁忌算法解算时,采用相同的搜索率,搜索可靠率只有45%。实验结果表明CTS的性能要优于传统的禁忌算法。
整周模糊度 标准禁忌算法 交叉算子 交叉禁忌算法 DGPS Double Global Positioning System(DGPS) integer ambiguity standard tabu search crossover operator crossover tabu search 
光学 精密工程
2006, 14(5): 891
作者单位
摘要
上海交通大学 电子信息与电气工程学院,上海 200030
讨论了BP神经网络模型在传感器非线性补偿中的应用。给出了相应的补偿方法,即采用两个相同的传感器对同一被测量进行不同的测量,其测量结果作为神经网络模型的输入,经过补偿后的传感器具有线性的输入输出关系。采用递推预报误差算法(PRE)训练神经网络,具有收敛速度快、收敛精度高的特点。以距离传感器为例,将基于BP神经网络的校正方法应用于减少距离传感器的非线性输出误差。实验结果表明,将训练后的神经网络接入距离传感器可以得到线性的输入-输出关系,增加神经网络隐层节点的数目可以提高校正精度。当隐层节点数取为40时,用于距离传感器非线性校正的神经网络模型在训练100步后的误差指数(EI)为9.6×10-6。结果表明:本文提出的基于神经网络模型的传感器非线性校正方法是行之有效的。
BP神经网络 RPE算法 传感器 非线性补偿 Back Propagation(BP) neural network Recursive Prediction Error(RPE) algorithm sensor nonlinear correction 
光学 精密工程
2006, 14(5): 896
作者单位
摘要
哈尔滨工业大学 自动化测试与控制系,黑龙江 哈尔滨 150001
给出了将改进的两步法与精确控制点相结合来精确校准立体像机的新技术,像机镜头畸变模型考虑了径向畸变和切向畸变。利用红外发光二极管随三坐标测量机测头移动以确定间距来形成立体校准模板上的精确控制点。校准程序包括先使用位于图像中心的控制点来线性求取部分校准参数,然后再使用所有控制点来迭代优化所有参数。实验中使用非线性优化参数来反推控制点的空间位置,发现精度比线性求解参数提高了0.11 mm,结果表明,此技术可以满足像机精确校准和测量的要求。
像机校准 像机模型 镜头畸变 优化 控制点 camera calibration camera model lens distortion optimization control points 
光学 精密工程
2006, 14(5): 903
作者单位
摘要
海南大学 信息学院,海南 海口 570228
提出了一种基于重要系数确定及系数提升幅度计算的遥感图像压缩方法。根据图像小波域系数的熵估计值确定正常编码情况下图像编码所截取到的比特平面,然后对重要的系数进行比特平面提升,这样系统编码时就能够保留更多的小目标信息。本算法与感兴趣区域编码方法不同,重要系数的定义及其提升幅度大小是根据图像内容和输出码率确定的,可以认为本算法是任意区域的感兴趣区域编码的扩展,但更为灵活。仿真结果表明,本算法可以有效保留遥感图像中小目标的信息,系统重建图像质量略有下降,克服了现有图像压缩算法一般以均方误差最小为准则,在低码率时会失去小目标信息细节的局限。
遥感图像 图像处理 图像压缩 重要系数 熵估计值 比特平面提升 remote sensing image image processing image compression significant coefficient entropy estimation bit-plane scaling 
光学 精密工程
2006, 14(5): 910
作者单位
摘要
哈尔滨工业大学 超精密光电仪器工程研究所,黑龙江 哈尔滨 150001
基于传统转换测量卡尔曼滤波算法,提出了一种二阶去偏转化测量卡尔曼滤波算法。该算法对转换测量方程进行二阶泰勒展开,得到转换测量值误差的均值和方差表达式,并对转换测量方程进行去偏差补偿,再经转换测量卡尔曼滤波,从而显著减小传统滤波算法的线性化误差,提高远距离目标的跟踪精度。仿真结果表明:二阶去偏转换测量卡尔曼滤波(SCMKF)算法跟踪精度明显优于传统的扩展卡尔曼滤波(EKF)算法和转换测量卡尔曼滤波(CMKF)算法,收敛速度比EKF算法至少可提高1倍。
目标跟踪 二阶去偏转换测量卡尔曼滤波(SCMKF) 转换测量卡尔曼滤波(CMKF) 非线性滤波 target tracking Second-order Debiased Converted Measurement Kalman Converted Measurement Kalman Filter(CMKF) nonlinear filtering 
光学 精密工程
2006, 14(5): 917
作者单位
摘要
1 北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院,北京 100083
2 北京航天自动控制研究所,北京 100854
基于生物免疫系统的自我-非我识别能力,采用新的检测器生成方法和匹配规则,综合识别目标的先验信息,提出一种基于阴性选择的免疫识别算法。结合空中**目标的检测和识别问题,对提出的算法进行了应用研究。实验结果表明,基于阴性选择的免疫识别算法用于目标检测和识别可以识别已知类型和未知类型目标,漏判率为0.375%,误判率为0.006%,检测精度达99.563%,而且对不同的入侵目标表现出很好的鲁棒性。
人工免疫算法 自我-非我识别 目标识别 阴性选择 artificial immune algorithm self-nonself recognition target recognition negative selection 
光学 精密工程
2006, 14(5): 922
作者单位
摘要
1 天津大学 精密仪器与光电子工程学院,天津 300072
2 金日成综合大学 物理学院,朝鲜
在频谱光学相干析成像(频谱OCT)系统中普遍使用的CCD采样的数据是波长的函数。CCD对不同波长的信号具有不同的响应,而且图像重建进行的傅里叶逆变换所需要的数据是波数的函数,忽略这两个问题对频谱OCT成像质量的影响比较大。基于以上分析,提出了响应度补偿法和波长数据-波数数据转换线性补偿法,并对样品进行了实验验证。实验结果表明,该方法能够将OCT图像的信噪比(SNR)提高约30%,明显改善了图像质量。
光学相干层析术 CCD响应 信噪比 线性补偿 频谱OCT Optical Coherence Tomography(OCT) CCD response signal-to-noise ratio linear interpolation spectral-domain OCT 
光学 精密工程
2006, 14(5): 929