介绍了一种采用组合红外阴极和静电聚焦电子光学系统的新型红外扫描变像管.组合红外阴极是利用电子俘获材料的快速红外上转换特性,并将其制成红外上转换屏与可见光阴极耦合构成的.这种新型红外扫描变像管的波长响应范围可延伸至800～1600 nm,转换效率的峰值波长为1165 nm,时间分辨率优于15 ps.

根据散射理论,描述了多种物质对红外入射的吸收问题.首先通过计算单个粒子的有关参数,推导出了一定条件下气悬体粒子随参量变化时的透射关系,进而计算出一定入射波长条件下某些远红外材料的最低透射率,从绘制的透射率曲线看出,每个连续的透射率曲线都有一个最小值.显然,选择对应的粒子直径可以为烟幕加工提供理论上优化的依据.最后给出了实验结果.

论述了红外热像技术及其在温度(场)测试方面的特点,红外热像设备的研究发展历程及国内外的最新进展.对红外热像技术在材料或构件的无损检测与评价,电力和石化设备的状态热诊断,构(建)物的状态检测与节能评测,电子元器件、PCB板及整机的自动测试,地震、岩爆等自然灾害防治等方面的国内外应用研究进展的情况进行了简要评述,并展望了红外热像技术的应用前景.

采用Matlab语言进行仿真并对Mie理论中消光率(归一化消光截面)的数学性质进行理论分析与数值计算,讨论了消光率曲线的波纹结构与尺寸参数x的关系以及波纹结构的峰值与Mie散射振幅an(x,m)、 bn(x,m)的对应关系.研究了消光率曲线波纹结构的近似周期与相对折射率m的关系,并给出了计算机仿真运行结果.结果表明,消光率随x的变化曲线具有波纹结构,当相对折射率m增大时,这一现象变得不明显;当m为实数,且m≤2时,消光率曲线的波纹结构具有单一周期性,并且波纹结构的峰值出现的?恢糜隦e[an(x,m)]、Re[bn(x,m)]的峰值出现的位置相对应;当m为复数时,只要满足|Im(m)|＜0.01,波纹结构仍具有相同的近似周期,只是振荡的振幅减小了,|Im(m)|越大,波纹结构的振荡振幅越小.计算机仿真结果可为微球体光学性质的研究提供参考.

针对激光**中的一些关键问题,研究了海上激光低仰角大气传输的特性.通过对海上激光大气传输特性的分析,计算了1.06 μm激光的低仰角大气传输的大气透过率,并对强激光大气传输作了定性的分析,给出了激光大气传输的补偿技术.最后得出了关于1.06 μm激光海上低仰角大气传输的数据和结论.这对激光**的研究具有一定的参考价值.

针对成像激光雷达的应用背景,利用Klett迭代方法求解水平路程激光大气传播的消光系数,并采用Monte-Carlo方法对典型应用背景下的接收信号进行了模拟,结果表明:采用该方法求解的消光系数的理论误差小于6%;在考虑大气湍流起伏的情况下,消光系数的起伏变化明显,但是与理论模型的变化趋势吻合.

由于无线光通信有通信容量大,保密性好,抗电磁干扰,结构简单等优点,近年来随着适合无线光通信应用的先进通信电子设备等技术的成熟,又掀起了对其研究的热潮,无线光通信被视为下一代光通信的发展方向之一.首先指出了无线光通信的技术优势并回顾了其发展史,阐述了大气对近地面无线激光通信系统链路的影响,重点研究了大气的衰减和大气湍流效应中的光强(大气)闪烁、光束弯曲和漂移及光束展宽,并对大气闪烁进行了仿真.最后对近地面无线光通信进行了展望.

激光引信在弹道导弹上的作用是控制弹头战斗部的爆炸高度,由于弹道导弹面临的作战环境复杂、战术使用要求高,因此装备在其上的激光引信应达到一些特殊的技战术指标要求,如高重复频率、远测程等.为此采用了二极管泵浦固体激光器、高灵敏探测组件,运用优化背景抑制、抗干扰信号处理和目标识别等多种先进技术,设计了一种适用于弹道导弹的激光引信方案,所设计的激光引信具有体积小、质量轻、抗干扰能力强、测距精度高等优点,能够较好地满足弹道导弹爆炸高度控制的要求.

采用中心波长为942.4 nm,线宽大于3.6 nm的半导体激光器,使用Littrow型自准直光栅外腔结构,得到功率恒定、模式单一稳定、线宽优于1.2 MHz(Δλ＜3.5×10-6 nm)的激光输出;使用正弦光频调制方式完成了对远距离的微小振动(纳米量级)的测量,对振动的辐值和频率都具备良好的探测效果.

介绍了半导体可饱和吸收镜的锁模原理和制作方法,通过分析超短脉冲激光与半导体材料作用原理,阐述了提高半导体可饱和吸收镜抗激光损伤阈值的方法,如吸收区掺杂、退火、扩大低温生长区、表面热沉等.实验中通过退火和镀介质薄膜使半导体可饱和吸收镜由不能工作转为能够工作,并且获得稳定的连续锁模脉冲激光输出.

激光回波脉冲探测在对地观测的地物反射率反演、高度测量和形态测量等方面具有极其重要的用途. 引入了对地观测激光成像基准回波脉冲的概念,并指出了它在对地观测激光成像系统中的重要意义.提出了获取基准回波脉冲的方法,通过实验,采集了一系列激光回波波形,经过处理,获取了对地观测激光成像系统的基准回波脉冲.最后对基准回波脉冲进行了理论分析,讨论了它的若干应用.

使用Beam Profile2350光束诊断仪测量了氦氖激光和半导体激光两种典型光源的光束特性,并分析了将它们作为激光尘埃粒子计数器的光源时,其在光敏区所产生光场的不均匀性.同时讨论了光场不均匀对计数器性能的影响,计算了两种不同光源下,计数器计数效率和分辨比率的差异.结果表明,以半导体激光作为计数器光源时,光敏区的光强均匀性更好,计数效率更高,粒径的分辨比率较氦氖激光作用时提高了17%,增大了粒径的有效测量范围.

以激光功率P、光斑直径D、扫描速度V等为输入参数,非相变硬化处理、相变硬化处理和熔凝处理等为输出参数,对材料为20CrMo合金结构钢进行激光强化处理工艺控制优化研究.通过大量试验与计算机模拟分析和对比,建立了激光工作参数与材料表面强化关系的BP神经网络工艺优化模型.经过与实验数据的比较,运用该模型可以方便、准确地选择激光工艺参数,控制材料表面强化类别和保证工作表面的质量,真实反映了激光加工工艺规律.

介绍了一种新型材料加工技术--激光清洁技术.对其优点、作用机理和分类都进行了详细阐述,并分析了激光功率密度,脉冲数量,入射角和波长等因素对其清洁效果的影响.此外,还介绍了激光清洁的应用实例,结果表明:激光清洁的效果令人满意.

夜间图像匹配中,实时夜间图像中的斑状噪声影响了边缘相关匹配的性能.在分析了斑状噪声特点的基础上,提出了一种新的基于标记的噪声预处理方法,先标记出图像中的斑状噪声点,在匹配时被标记的噪声点不参与相关统计,从而达到消除斑状噪声对匹配影响的目的.该方法与传统的中值滤波、均值滤波等方法相比,更能提高相关匹配的性能,试验结果验证了该方法的有效性.

根据红外图像的特性,对常用的图像增强算法进行了详细分析,提出了采用平台直方图均化和增强高通滤波加权平均的红外图像增强算法.该算法具有良好的图像增强能力,且易于采用FPGA达到实时图像增强的效果.

提出一种针对复杂场景的基于图像边缘强度的阈值分割算法.首先进行边缘检测,然后根据边缘强度进行像素灰度值加权平均计算出图像的分割阈值.该算法简单、实用,可对海上及空中目标进行准确分割,并已在实际的跟踪系统中进行了应用,结果表明目标分割正确,系统实时性强、稳定可靠.

介绍了一种基于高性能定点数字信号处理器(DSP)TMS320C6201的图像处理系统,该系统主要包括驱动电路模块、A/D和D/A转换模块、数字信号处理模块和视频显示模块.由于该系统采用了高性能、低功耗的处理芯片,使整个系统具有实时性高、性能稳定、精度高、体积小、功耗低等优点,在红外热成像系统中有着广泛的应用前景.

有效地从含有噪声的非平稳信号中提取特征是进行非平稳信号分类等研究的基础.应用流域算法,对含有高斯白噪声的非平稳信号的时频分布图进行分割,并根据能量占优的准则对其合并,提出了一种基于能量的特征提取方法.仿真结果表明该方法能有效地提取特征量,且对高斯白噪声具有很好的抗噪性能.

结合粗糙集理论和K-均值聚类算法,提出了一种图像分割方法.将原图像按等价关系进行划分,基于属性约简的概念对不同区域按照不可分辨关系分类.分割结果表明,文中方法是一种有效的图像分割方法,具有良好的鲁棒性.

针对低信噪比下红外小目标的特点,提出一种改进的实用动态规划算法,通过适当的预处理抑制背景噪声、多帧图像灰度累加以提高信噪比,并由虚警和检测概率确定分割门限,检测出小目标位置及状态.详细地叙述动态规划的计算过程及分割门限的确定方法,以简单的步骤实现对低信噪比小目标的检测.实践证明,改进的动态规划算法不仅能完成检测的任务,而且并行性好,易于硬件实现,为下一步的目标跟踪打下了良好的基础.

提出了一种红外图像序列中运动弱小目标检测的新方法.该方法在时间剖面上采用数学形态学滤波和中值滤波来抑制杂波背景干扰,并对去除背景后的图像进行分割,然后利用序列图像中目标运动的连续性和轨迹的一致性来检测出真正的目标.利用实测数据进行了仿真,实验结果表明了该方法的有效性.

基于人工免疫聚类机制和免疫进化算法,提出了一种新型的设计RBF网络的混合算法.该方法利用人工免疫聚类机制,根据输入数据集合自适应地确定RBF网络核函数的数量及其中心的初始位置.采用免疫进化算法训练RBF网络,进一步缩小了标准进化算法搜索空间的范围,提高了算法的收敛速度.计算机仿真表明,这种RBF网络结构精简并具有较强的泛化能力.

提出了一种新型离轴照明系统,它由一个半球-椭球型反射镜、一个双曲面反射镜和一个倾斜的匀光杆组成.半球-椭球型反光镜收集灯弧发出光能,双曲面反光镜将光束再次聚焦到匀光杆的前端面.用LightTools软件建模的结果显示,当光调制器尺寸为1.4或1.3 m时,在满足高均匀性的前提下,光收集率能够提高20%.

光子晶体是一种具有光子带隙的新型功能材料,它独特的物理性质使得光子晶体具有理论研究价值和广泛的应用前景.主要介绍了光子晶体的基本概念和三维光子晶体的制备技术,并综述了光子晶体的一些物理特性及其在光学、通信、微波方面的应用.

多路合成彩虹全息图可以在白光点光源照射下显现出360°伴有动作的立体影像,在许多领域具有广阔的应用前景.为适应市场的需求,研制了多路合成彩虹全息图复制设备和适用于复制多路合成彩虹全息图的超微粒卤化银全息胶片.对多路合成全息图和一般彩虹全息图再现时表面光强分布进行了研究和分析;介绍了多路合成彩虹全息图复制设备和适用于复制多路合成彩虹全息图的超微粒卤化银全息胶片的特性.使用研制的系统和全息胶片复制出的360°的圆筒状多路合成彩虹全息图不仅噪声低,而且衍射效率高.该系统使批量制作多路合成彩虹全息图的工效提高了几十倍.

阐述了光折变多重体全息光栅作为滤波器实现波长解复用的原理,分析了滤波器的波长和角度选择特性,对器件设计中要考虑的问题进行了讨论.提出了实现多重体全息光栅波长解复用的实验方案和实用化要解决的问题.