期刊基本信息
创刊:
1980年 • 双月刊
名称:
应用光学
英文:
Journal of Applied Optics
主管单位:
中国兵器工业集团公司
主办单位:
中国兵工学会 中国兵器工业第二○五研究所
主编:
王小鹏
ISSN:
1002-2082
刊号:
CN 61-1171/O4
电话:
029-88288172
邮箱:
地址:
西安市电子城电子三路西段9号(西安123信箱)
邮编:
710065
定价:
50元/期

本期栏目 2011, 32(4)

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应用光学 第32卷 第4期

作者单位
摘要
1 国防科技大学 机电工程与自动化学院,湖南长沙410073
2 西安应用光学研究所,陕西西安710065
3 空军装备研究院雷达所,北京100085
反射镜稳定技术通过控制光学通道中反射镜的姿态以实现视轴惯性稳定,广泛应用于飞机、舰船和车辆等载体上的光电侦察装备中。为了进一步提高反射镜的稳定性能,综合介绍了国内外反射镜稳定的结构形式和应用特点,通过运动学分析描述了反射镜光路特性和基于半角机构的反射镜稳定原理,着重分析了几种捷联式反射镜视轴稳定的系统配置方式与伺服控制机理。讨论了影响反射镜稳定性能的关键因素,为工程进一步应用提供参考。
光电侦察 反射镜稳定 视轴稳定 陀螺稳定 快反镜 复合轴稳定 electro-optical reconnaissance mirror optical stabilization line of sight stabilization gyro stabilization fast steering mirror combined axes stabilization 
应用光学
2011, 32(4): 591
作者单位
摘要
1 空军装备研究院装备总体论证研究所, 北京 100076
2 西安应用光学研究所, 陕西 西安 710065
介绍了卫星制导**直接瞄准攻击方式在对地精确打击中占据的关键位置,阐述了卫星制导**直接瞄准攻击方法的原理。由于卫星制导**直接瞄准攻击对目标定位要求较高,采用常用定位手段已不能满足系统对目标定位的要求,分析了使用相对GPS制导成为卫星制导**直接瞄准攻击的关键的原因。相对GPS制导误差主要包括采用载机和**相对GPS定位误差以及传感器对目标的相对定位误差,分别对两者的定位精度进行了分析和推导。仿真结果表明:这两者的综合误差理论值小于7.5 m,满足卫星制导**在直接瞄准攻击中对目标定位的需求。
卫星制导** 直接瞄准攻击 目标定位 相对GPS制导 satellite guided weapon direct attack target position relative GPS guidance 
应用光学
2011, 32(4): 598
作者单位
摘要
西安应用光学研究所, 陕西西安710065
惯导系统的硬件组成直接影响到系统的体积和解算速度,构建合理的硬件系统直接关系到惯导系统的精度指标。针对某小型惯导系统对体积和解算精度的特殊要求,解决已有微型惯导系统的方案缺陷,提出一种工程实用强的惯导系统。该系统用FPGA作为采集控制惯性传感器的核心芯片,设计了并行采集方案,32位浮点型高速DSP实现惯导解算。经过转台测试与外场试验表明:系统具有抗干扰能力强、实时响应迅速、惯性单元标定简便、易实现等优点,系统指标完全满足原设计要求。
惯性系统 捷联式 DSP DSP FPGA FPGA inertial navigation system MEMS micro-electro-mechanical system (MEMS) strapdown 
应用光学
2011, 32(4): 602
张军 1,2,*郭丹 1,2陈哲 1,2蔡昌 2
作者单位
摘要
1 暨南大学广东省高等学校光电信息与传感技术重点实验室,广东广州510632
2 暨南大学理工学院光电工程系,广东广州510632
为了提高手机侧背光照明导光板的亮度及亮度均匀性,对上表面为41 mm×26 mm的楔形导光板进行了模拟仿真,并对导光板底面不同的印刷式散射网点排布、不同的楔形导光板底面角度及不同的球缺形凸包网点排布进行了研究。结果显示,导光板底面排布印刷式散射网点时,导光板上表面亮度分布的均匀性较差,而出射光通量的百分比小于26%;当导光板底面排布球缺形凸包网点时,导光板上表面亮度分布的均匀性得到提高,出射光通量的百分比提高10%。楔形导光板底面角度81°时的出光效果优于85°时的效果。
侧背光导光板 光通量 亮度均匀性 side backlight light guide plate LCD LCD luminous flux brightness uniformity 
应用光学
2011, 32(4): 607
作者单位
摘要
陕西科技大学 电气与信息工程学院,陕西 西安 710021
LED自身的发光特点限制了其在照明领域的应用,如何合理分配LED的能量,在目标面上形成理想的照度是一个值得研究的问题。就不同应用场合下如何进行光学设计进行分析,通过采用非成像光学设计中光学扩展度守恒方法得到透镜的方程,分别实现圆形均匀照明和矩形均匀照明,其中圆形照明面照度均匀性达到85%,矩形照明面照度均匀性达到75%,并建立了自由曲面透镜三维模型,结合Tracepro进行光线追迹。仿真结果表明:提出的方法满足相应的照明标准,验证了理论设计的合理性。
光学设计 自由曲面透镜 非成像光学 均匀照度 optical design freeform lens LED LED non-imaging optics uniform illumination 
应用光学
2011, 32(4): 613
作者单位
摘要
军械工程学院光学与电子工程系, 河北石家庄050003
为了使在空间光调制器上易于实现的三元相位振幅滤波器在畸变容限、噪声抑制能力和相关峰尖锐度这3个指标上均能取得较好的性能,在最优折衷最大相关高度滤波器的基础上提出了最优折衷三元相位振幅滤波器,并研究了其设计方法。它只需最大化单个准则就能确定最优的临界线角度和支撑区域,简化了优化设计过程。实验结果表明:与二元纯相位滤波器相比,这种滤波器对于在30°的旋转畸变范围内并存在复杂背景的目标能给出更尖锐的相关峰。这将提高相关峰探测的准确性。
信息光学 光学相关识别 空间光调制器 二元纯相位滤波器 三元相位振幅滤波器 information optics optical correlation recognition spatial light modulators binary phase-only filters ternary phase-amplitude filters 
应用光学
2011, 32(4): 618
作者单位
摘要
聊城大学 物理科学与信息工程学院,山东 聊城 252059
通过使用正方格介质柱二维光子晶体设计了带有环形谐振器的一种插分滤波器ADF(add-drop filter)结构,该结构具有1个输入端口和2个输出端口,采用时域有限差分法研究了带有1个环形谐振器和2个环形谐振器的ADF结构传输性能。结果表明:该ADF结构在第三通信窗口具有优良的滤波作用,能够根据需要将电磁波信号沿着波导向前后上下4个方向传输,ADF结构还具有可调性开关波长、宽频带、高传输率等特点,在光子晶体集成化、光器件制作等方面具有潜在价值。
插分滤波器 光子晶体 时域有限差分法 环形谐振器 宽频带 可调性开关波长 add-drop filter photonic crystal time domain finite difference method ring resonator large bandwidth tunable switch wavelength 
应用光学
2011, 32(4): 623
作者单位
摘要
1 中国科学院 西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
2 中国科学院 研究生院,北京 100039
CCD交汇测量作为一种非接触式坐标测量技术,在对空间目标进行坐标定位的应用中显示出其独特的优越性。建立公共诊断搭载平台双CCD交汇瞄准系统模型,设计了瞄准成像系统和瞄准调节系统,其中瞄准光学系统物高8 mm,物方分辨率8.3 μm,在61 lp/mm时MTF高于0.5,瞄准调节系统采用双脚万向节机构,完成系统二维指向的调节,通过对采集视频图像的处理,为搭载的诊断设备提供精确的指向。误差分析结果表明:该系统的瞄准精度可以达到16 μm,可安装在公共诊断搭载平台前端。
公共搭载平台 交汇瞄准 光学系统 CCD成像 public diagnosis carrying platform intersection collimation optical system CCD 
应用光学
2011, 32(4): 630
作者单位
摘要
西安应用光学研究所, 陕西 西安 710065
针对周视光电观瞄系统中机械传动装置实现光学消像旋的情况,分析了传统光学消像旋的利弊。通过简化机械装置,建立了控制对象的数学模型,根据系统实时控制处理的要求,设计了数字控制和模拟控制的混合电路,提高了系统的稳定性和可靠性。运用MATLAB/SIMULINK对控制系统的典型情况进行仿真。仿真结果表明,该电路系统都能满足精度和实时性等指标要求。
消像旋 PID调节器 位置传感器 直流电机 位置控制器 image de-rotation PID regulator position sensor DC motor position controller 
应用光学
2011, 32(4): 636
作者单位
摘要
国防科技大学光电科学与工程学院光电工程系,湖南长沙410073
建立了计算轻微非共面腔输出光椭圆度的数学模型,分析了R. H. Moore专利中的理论计算错误,计算分析了输出片的应力作用对输出光椭圆度的影响,发现:输出镜片的应力作用对环形激光器顺时针方向和逆时针方向输出光椭圆度的非对称有影响。通过实验验证了理论计算的正确性。得出R. H. Moore, S. W. Hammons等人在专利中提出的调腔方法存在错误,它不能有效地消除环形激光器中由腔体轻微异面所引起的磁效应。
环形谐振腔 环形激光器 应力作用 椭圆度 ring resonator ring laser stress effect ellipticity 
应用光学
2011, 32(4): 641
作者单位
摘要
1 海军驻西安二十所军事代表室,陕西 西安 710068
2 西安应用光学研究所,陕西 西安 710065
针对遮挡、光照变化、尺度变化等复杂环境中的视觉跟踪问题,提出一种基于后验概率度量的粒子滤波跟踪算法。由于后验概率指标与Bhattacharyya系数指标相比具有更强的峰值特性,采用后验概率指标作为相似性度量函数,通过粒子的更新、推广、观测、估计等步骤实现跟踪算法。通过对实际视频图像序列进行目标跟踪实验,实验结果表明:传统算法只有约50%的图像能够实现尺度自适应,而本文算法采用传统算法25%的粒子就能够收敛逼近目标的真实轨迹,达到更强的抗遮挡能力,90%以上的图像序列都能够实现良好的尺度自适应效果。
后验概率 Bhattacharyya系数 粒子滤波 视觉跟踪 posterior probability Bhattacharyya coefficient particle filter visual tracking 
应用光学
2011, 32(4): 646
作者单位
摘要
1 中国科学院西安光学精密机械研究所,西安 710119
2 西昌卫星发射中心,西昌 615000
干涉光谱技术的优点是可以获取高分辨率的目标光谱图,再通过光谱匹配,可以实现目标的识别和分析,但它须经过从干涉图到光谱图的傅立叶变化过程。针对快速目标识别的应用,提出了基于干涉图匹配的光谱识别技术。在干涉光谱探测设备得到目标干涉图后,通过对其干涉图的匹配操作,可以确定待识别目标和期望目标的相似程度。由于目标识别中省去了傅立叶变化,使目标光谱识别的速度得到了提高。仿真计算结果表明,干涉图匹配技术从理论上是完全可行的。
干涉光谱技术 光谱匹配 干涉图 目标识别 interferential spectrometer spectral matching interferogram object recognition 
应用光学
2011, 32(4): 652
作者单位
摘要
1 中国华阴兵器试验中心,陕西华阴714200
2 中国兵器工业第206研究所,陕西西安710100
采用摄像测量方法获取目标的飞行姿态是目前靶场主要测量手段之一。目标姿态可以用目标轴线在空间的方位来描述,即姿态的判读处理就是要提取线的空间位置。在进行图像判读处理时除采用传统的基于点的判读处理手段外,还应根据不同的目标类型采用不同的判读处理方法,文中给出了基于首尾两点的判读处理、基于线的判读处理和基于模型的三种判读处理方法,有效解决了不同类型目标的判读处理问题。
摄像测量 目标姿态 图像判读 photography measurement targer attitude image interpretation 
应用光学
2011, 32(4): 657
作者单位
摘要
西安应用光学研究所,陕西西安710065
基于距离选通原理,采用波长为532 nm、脉冲宽度为20 ns的Nd∶YAG激光器和距离选通ICCD成像系统,通过脉冲激光照射水下目标,ICCD系统同步选通接收,对漫射衰减系数约为0.45的8 m水深内的水下目标的成像能力进行了实验研究,获得了10 ns的图像选通效果和7 m的探测能力。实验结果表明,距离选通成像方法是一种快速、有效的水下目标探测和识别手段。
成像系统 距离选通 水下目标探测 imaging system range-gated ICCD ICCD underwater objects detection 
应用光学
2011, 32(4): 662
作者单位
摘要
南京理工大学电子工程与光电技术学院,江苏南京210094
针对微光成像中噪声较大及视距较短的问题,提出了一种自适应时域递归滤波算法。该算法通过自动调节时域递归的滤波系数来提高信噪比和延伸视距。实验显示当滤波系数分别为0.50、0.75和0.875时,视距分别能延伸至原始的1.73倍、2.64倍和3.87倍,所得到的视距延伸与理论值基本保持一致。实验结果表明该算法在保持图像运动部分清晰的同时,还能有效地消除噪声并延伸微光成像系统的视距。
微光成像 递归滤波 视距 LLL imaging temporal recursive filter visual range 
应用光学
2011, 32(4): 667
作者单位
摘要
北京理工大学光电学院,光电成像技术与系统教育部重点实验室,北京100081
随着图像融合技术的快速发展,科学的图像融合质量客观评价对选择合理的融合算法以及研究新的融合算法具有重要的指导意义,成为图像质量评价研究的热点。理想的图像质量客观评价方法可以给出与人主观感受相一致的量化指标。对目前已提出的多种图像融合质量客观评价算法进行综述。简要介绍了基本的客观评价指标;将基于边缘保持度、基于结构相似度、基于信息论以及基于对比度的4类客观评价算法分别进行了介绍,着重分析和比较了各类算法的思路及特点;总结融合图像质量客观评价算法的研究趋势,指出无参考图像与彩色融合图像的质量评价方法是未来重要的发展方向。
图像融合 图像质量 客观评价 image fusion image quality objective evaluation 
应用光学
2011, 32(4): 671
作者单位
摘要
1 西安科技大学 理学院, 陕西 西安 710054
2 西安科技大学 通信与信息工程学院, 陕西 西安 710054
针对标准中值滤波方法存在的不足,结合均值思想提出两种改进的中值滤波算法,即加权快速中值滤波算法和加权自适应中值滤波算法,MATLAB实验证实两种方法均能更好地保存原始图像的细节和边缘。比较两种新方法得出以下结论:加权改进中值滤波算法对低密度的脉冲噪声去噪效果明显,对于高密度脉冲噪声去噪效果不理想,但能大大提高中值滤波的运行速度,对数字图像实时处理意义很大;加权自适应中值滤波算法能够有效地消除被污染图像中的高密度脉冲噪声,较标准中值滤波具有更优良的滤波性能,较加权快速中值滤波算法在去噪方面有更好的鲁棒性。
脉冲噪声 中值滤波 加权自适应中值滤波算法 加权快速中值滤波算法 impulse noise median filtering weighted adaptive median filtering weighted fast median filtering 
应用光学
2011, 32(4): 678
作者单位
摘要
国防科学技术大学光电科学与工程学院,湖南长沙410073
针对车载摄像平台序列图像拼接中存在畸变、数据量大的问题,提出一种车载摄像平台序列图像快速拼接方法。首先对图像进行预处理来消除畸变的影响,然后对图像检测SURF特征点,定义特征点匹配率作为图像的相似性度量,根据特征点匹配率提取关键帧,再采用改进的配准策略得到全局配准模型,避免了配准误差的累积,最后采用一种最大值融合法得到序列图像的拼接图。实验结果表明:该方法具有较强的鲁棒性、更为快速。
序列图像快速拼接 车载摄像平台 特征点匹配率 fast image sequence mosaic vehicle-borne camera platform SURF SURF feature match-ing rate 
应用光学
2011, 32(4): 683
作者单位
摘要
中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西 太原 030051
便携式X光机应用越来越广,因而对其所成图像的降噪也显得尤为重要。本文首先讨论和分析了便携式X光机成像系统噪声的来源及其特性,针对传统单一降噪算法存在的不足,提出了一种新的复合式降噪算法。该复合算法不仅对高斯噪声和脉冲噪声有很好的滤除效果,同时也能有效地保护图像的细节部分。仿真实验证明,该算法切实可行。
X射线图像 自适应中值滤波 小波变换 阈值降噪 X-ray image adaptive median filtering wavelet transform threshold de-noising 
应用光学
2011, 32(4): 688
作者单位
摘要
1 西安工业大学 光电工程学院测控技术与仪器系,陕西 西安 710065
2 西安应用光学研究所,陕西 西安 710119
长焦距测量的Talbot-Moiré法是研究热点,目前很多方法虽然都是基于Talbot现象和Moiré技术,但基本原理和实验方案各不相同,因此焦距计算公式也不相同。基于透镜位相变换作用,利用Talbot效应和Moiré条纹,通过图像处理的方法获得条纹的斜率变化,根据焦距与莫尔条纹斜率之间的关系求得透镜焦距。由于长焦透镜的焦距相对于被测透镜厚度大得多,完全可以看作是薄透镜对光束的变换,可用薄透镜对球面波的变换作用来近似表示其对高斯光束的变换。因此,该方法测量长焦透镜焦距对于高斯光束与非高斯光束焦距测量结果无差别,均适用。最后全面分析了该测量方法的误差及精度极限。在影响测量精度的各个误差因素中,光栅节距误差对焦距测量的影响最为显著。
焦距测量 Talbot效应 莫尔条纹 精度 focal length measurement Talbot effect Moiré fringes precision 
应用光学
2011, 32(4): 693
作者单位
摘要
1 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏南京210094
2 南京理工大学弹道国防科技重点实验室, 江苏南京210094
无论在民用钢铁冶炼、焊接技术或者军用近代动力学发射系统中,对于目标火焰的辐射温度测量一直有着重要意义,其对钢铁冶炼成分的判定、焊接工艺的提高和动力系统轨道烧灼的研究都有着重要的影响。该情况下火焰不仅温度极高,而且在某些场合其产生是一个瞬态过程。因此,传统的接触式测温方法不再适用。基于经典的普朗克黑体辐射定律在测量时受到光谱发射效率的影响也难以准确得到最后结果。以经典的普朗克黑体辐射定律作为理论基础,结合多波长光谱辐射方法,研制了新型的多光谱辐射瞬态高温测温计。该高温计最快响应时间可达到2 ns。通过采用高分辨率衍射光栅和光纤连接的方式,保证多光谱提取的准确性。同时将经典的普朗克黑体辐射定律结合多波长提出新型辐射温度算法,不仅解决对该目标辐射温度的精准计算,更可以同时求得目标在该温度下的实时光谱发射效率。通过对高速发射目标和可调节亮度的溴钨灯测量的实验表明,该方法满足测量动力发射目标表面辐射温度分布的同时,也保证了较高的精度,满足了对于发射瞬间物体表面瞬态温度测试的要求。
光谱学 辐射温度 瞬态温度 普朗克黑体辐射定律 光电探测器件 spectroscopy radiant temperature transient temperature measurement Planck′s 
应用光学
2011, 32(4): 698
作者单位
摘要
1 海军装备部,航空装备科研订货部
2 北京 100841
3 西安应用光学研究所,陕西 西安 710065
折射率是光学材料基本参数之一,采用直角照射法折射率测量原理,以光电瞄准法紫外光信号探测、气浮轴承构成精密测角仪角度精确测量、锁相放大器微弱信号检测、软件分析角度值与光强度变化的数据处理模型、计算机自动控制等手段,完成了一套光学材料紫外波段折射率测量仪,实现了光学石英玻璃紫外波段折射率自动测量,并实际测量得到了250 nm~450 nm波长下光学石英玻璃的折射率值。
折射率 紫外 测量装置 直角照射法 refractive index ultraviolet band measuring device right angle illumination method 
应用光学
2011, 32(4): 705
作者单位
摘要
长春理工大学 光电工程学院,吉林 长春 130022
设计的动目标实时测试系统,主要用于检查**系统在“零飞”工作方式下的系统联动精度,测试被测系统的跟踪瞄准误差。在对远距离、动目标的监测中,采用双光路设计,长焦距、短焦双筒结构,电切换方式等实现对远、近目标的实时观测, 双光筒安装在同一机体上,通过偏心镜框、偏心圈等保证两者的同轴度要求,夹具具有俯仰、方位的微调机构,方便在校炮时光轴与炮轴线一致性调节,并可实现数据的高精度、高保真测量。对焦距为50 mm和300 mm的镜筒静态测角精度进行了测试。实测结果表明:系统测角精度分别小于0.4 mrad和0.2 mrad,完全满足指标要求。该测试系统采用模块化设计,满足可靠性与通用性要求,可广泛应用于**和民用等诸多领域。
应用光学 动目标 跟踪精度 测量系统 applied optics moving targets tracking accuracy measurement system 
应用光学
2011, 32(4): 709
作者单位
摘要
长春理工大学 光电学院, 吉林 长春 130022
在长焦距大口径平行光管的应用中,平行光管物镜的定位精度以及在装调过程中高灵敏度的调试环节十分重要。介绍大口径离轴光学平行光管主镜结构及其检测方法,给出3种不同口径下的光学系统的装调方法,详细分析Φ700 mm的平行光管的主镜结构及精调装置,并利用4D干涉仪来检测装调装置对面形的影响。结果表明,该装调装置为自由移动装置,在移动过程中不影响面型精度;俯仰及转动精度优于3″,且具有6个自由度。
大口径 离轴平行光管 精调装置 灵敏度 large aperture off-axis collimator precision adjusting devices sensitivity 
应用光学
2011, 32(4): 714
作者单位
摘要
1 西安工业大学,陕西西安710032
2 中国航空工业洛阳电光设备研究所, 河南洛阳 471009
针对平视显示器调试过程中视差检测主观性大,不能给出精确量的问题。基于机器视觉,研制了一套平视显示器视差检测装置。装置采用传统光学系统,利用CCD光电耦合器件手动调节,将大视场平行光管十字分划成像,对图像做处理,计算给出视差值。用装置和摆头法测试结果进行比较,结果表明该测试系统提高了平视显示器视差检测的精确度,整个系统的测量精度为28″。
平视显示器 CCD器件 视差 机器视觉 head-up display CCD parallax machine vision. 
应用光学
2011, 32(4): 718
作者单位
摘要
中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理实验室,四川绵阳621900
基于光电通讯领域中不断涌现出的高性能与带宽的光电仪器与器件,利用激光光束遮断原理,针对一级气体炮、二级轻气炮及火药炮等动高压加载手段,开展了内弹道弹速精密测量技术的实验研究,并研制一套紧凑型全光纤激光精密测量实验系统(简称:AFOBB-All fiber optical beam breakout)。通过百余发实验的工程应用,以及对实验数据的统计处理与分析表明,AFOBB系统完全满足精密物理实验的测试精度及可靠性要求,其速度测量的相对扩展不确定度小于0.8%,精确测量能力涵盖了几十m/s~7.0 km/s的弹速范围。
内弹道 弹速测量 不确定度分析 interior ballistics projectile velocity measurement uncertainty analysis 
应用光学
2011, 32(4): 723
作者单位
摘要
1 北京航空航天大学 电子信息工程学院,北京 100191
2 中国空间技术研究院,北京100094
研究了马赫曾德尔单频干涉仪对可调谐激光器进行频率监测时非理想1/4波片和偏振分光镜引入的非线性误差。借助琼斯矩阵对干涉仪建模,理论推导了系统误差公式。理论分析和数值仿真发现:系统的非线性误差为一次谐波误差和二次谐波误差的线性叠加;系统中2个偏振分光镜倾斜角度的非对称主要导致一次谐波误差;波片倾斜角度误差、偏振分光镜倾斜角度误差以及波片相位延迟误差主要导致二次谐波误差,总二次谐波误差近似表现为此3类误差源独立产生的误差的线性叠加;当偏振分光镜消偏比较大时,其产生的误差可忽略。
光学测量 非线性误差 马赫曾德尔干涉仪 波片 偏振分光镜 optical measurement nonlinear errors Mach-Zehnder interfereometer wave plate polarizing beam splitter 
应用光学
2011, 32(4): 730
作者单位
摘要
1 陕西科技大学理学院,陕西西安710021
2 西安工业大学光电学院,陕西西安710032
提出了一种对大尺寸物体进行三维重构的方法。将一正弦光栅投影到物体表面,通过摄像机得到有变形条纹的二维子区域强度像。在频域中完成各二维子区域强度像之间的相关, 根据输出的相关峰值位置即可得出平移量,通过图像拼接获得有变形条纹的整个物体的二维强度像。运用傅里叶变换轮廓术可得到大尺寸物体的三维型面,给出了实验结果。
光学测量 条纹投影 位相相关 傅里叶变换轮廓术 optical measurement fringe projection phase-correlation Fourier transform profilometry 
应用光学
2011, 32(4): 736
作者单位
摘要
中国工程物理研究院流体物理研究所冲击波物理与爆轰物理实验室,四川绵阳621900
动态线性是辐射高温计的一项重要技术指标与对高温计的测量精度、测量结果有重要影响。为了解影响辐射高温计动态线性的因素,采用LED脉冲光源和高线性光电探头发展了一种脉冲线性测量方法,并对一种基于光电倍增管(PMT)的瞬态辐射高温计在不同工作条件下的动态线性响应进行了测量。结果表明,PMT的结构、分压器电路和工作电压对动态线性响应范围有显著的影响。测量和研究结果为研制高性能瞬态辐射高温计及其使用提供了重要的设计和参照依据。
动态线性 瞬态辐射高温计 光电倍增管 冲击温度 dynamic linearity instantaneous radiation pyrometer photomultiplier tube shock temperature 
应用光学
2011, 32(4): 739
作者单位
摘要
1 中国空间技术研究院北京空间机电研究所, 北京100190
2 西北工业大学理学院, 陕西西安710072
传统光纤包层中仅存在泄漏的倏逝波,能量较小,不利于包层传感的应用。增大包层中的能量,实现整体包层导光是提高光纤传感灵敏度的有效途径。从理论上分析了利用空芯带隙型光子晶体光纤(HC-PCF)包层进行导光的机理。在实验上选用带隙外的冷光源和激光对一种典型结构的HC-PCF进行了空气孔包层的导光实验,并利用折射率引导型光子晶体光纤和单模光纤进行对比实验。结果表明,带隙范围外光波在HC-PCF中传输时将不受禁带效应的约束泄露至包层中重新分布。包层中SiO2与空气孔的周期型结构将光波约束在高折射率介质中,实现HC-PCF整体空气孔包层中光波的稳定传输。PBG-PCF包层的整体导光在传感上有提高灵敏度的潜在价值。
光纤光学 光子晶体光纤 光子带隙 光纤传感 倏逝波 fiber optics photonic crystal fiber photonic band gap fiber sensing evanescent wave 
应用光学
2011, 32(4): 744
作者单位
摘要
1 西北大学 物理系, 陕西 西安 710069
2 宝鸡文理学院 物理与信息技术系, 陕西 宝鸡 721007
设计了一种聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基的单偏振单模(SPSM)微结构聚合物光纤(MPOF)。利用全矢量有限元法和光束传播法相结合分析了这种光纤的偏振特性和约束损耗。通过优化光纤结构参数,发现在0.51 μm~0.62 μm的可见光波长范围,由于基模两个正交偏振模的截止波长不同,这种微结构聚合物光纤只能传输基模中的一个偏振模,从而实现单偏振单模运转。该11圈圆空气孔六角排列光纤结构的传导偏振模在0.57 μm波长处约束损耗仅为1.13 dB/m,这种低损耗的单偏振单模微结构聚合物光纤可有效消除传统保偏光纤固有的偏振串扰和偏振模色散。
波导与光纤光学 微结构聚合物光纤 约束损耗 单偏振单模光纤 guided wave and fiber optics micro-structured polymer optical fiber confinement loss single-polarization single-mode fiber 
应用光学
2011, 32(4): 749
作者单位
摘要
国防科技大学机电工程与自动化工程学院, 湖南长沙410073
离子束修形技术具有精度高、确定性好等优点,应用越来越广泛。介绍了离子束修形技术的原理和特点,以及国外离子束修形技术的发展历程和现状,并介绍了国内离子束修形技术的发展现状。针对当前离子束修形技术的研究热点,如中高频误差控制技术、驻留时间求解算法和加工工艺等方面,综述了国内外的研究现状。
离子束修形 抛光 驻留时间 光学加工 ion beam figuring polishing dwell time optical processing 
应用光学
2011, 32(4): 753
作者单位
摘要
成都精密光学工程研究中心, 四川成都610041
以正硅酸乙酯(TEOS)和六甲基二硅氮烷(HMDS)为前驱体,研究了引入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)对膜层的影响,在碱催化条件下制备了改性的二氧化硅溶胶,并采用提拉涂膜的方法在石英基底上涂膜。对不同组分的薄膜,先经热处理或紫外辐照处理,然后用十八烷基三氯硅烷(OTS)/甲苯溶液对膜层表面进行化学修饰,制备出疏水性能良好的纳米二氧化硅自组装薄膜,分析了不同后处理方法对膜层透过率、接触角、膜层表面微观形貌和激光损伤阈值影响。实验结果表明:溶胶中加入PVP提高了膜层的平整度,经OTS改性后膜层疏水性和激光损伤阈值均得到提高。
溶胶-凝胶 疏水性 自组装 十八烷基三氯硅烷 二氧化硅 sol-gel hydrophobic self-assembly OTS SiO2 
应用光学
2011, 32(4): 761
作者单位
摘要
天津津航技术物理研究所,天津300192
提出切换式双视场光学系统的结构形式,探讨了切换式双视场光学系统的被动无热化设计理论。在此基础上,设计了工作波长为7.7 μm~10.3 μm的被动无热化切换式双视场望远镜。采用衍射面和非球面减少光学元件数量并提高像质,切换式双视场望远镜在-55℃~+70℃全温度带内MTF@18 lp/mm≥0.45。最后对设计结果进行了扩展,给出2个以该结构形式和材料分配为基础的镜头设计结果,结果表明该结构形式和材料分配具有一定的普适性。
切换式 望远镜 无热化 双视场 switch-zoom telescope athermalization dual FOV 
应用光学
2011, 32(4): 767
作者单位
摘要
军械工程学院光学与电子工程系,河北石家庄050003
针对传统航迹起始算法在红外凝视跟踪系统应用中存在的弊端,提出了一种适用于凝视跟踪系统的多规则快速航迹起始算法。该方法通过深入分析红外凝视系统中目标自身特点及其运动特性,给出了能够对低速甚至静止的大威胁概率目标和断续点迹目标进行威胁概率判断和航向方差判断的起始规则,实现了凝视系统下对大威胁概率目标和断续点迹目标航迹的快速起始。仿真结果表明该算法能够将虚假航迹起始概率控制在10%以下,并且只需要3至4个采样周期即可准确地起始航迹。同时,实际应用表明了该算法在杂波环境下的有效性和稳健性。
红外凝视系统 多目标跟踪 航迹起始 断续航迹 威胁目标 infrared staring system multi-target tracking track initiation fragmentary plots threat target 
应用光学
2011, 32(4): 773
作者单位
摘要
1 山西省光电信息与仪器工程技术研究中心,山西太原030051
2 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室,山西太原030051
3 中北大学机电工程学院,山西太原030051
被动动态傅里叶变换红外光谱(FTIR)仪可用于周围环境红外辐射的光谱分析,其中红外信号检测是光谱仪中的重要组成部分。基于高信噪比、高灵敏度、温漂小和抗干扰能力强的电路设计原理,采用滤波电源供电,使用高速低噪声高精度的运算放大器,通过合理的电路布局和元器件选择来设计红外信号检测电路。在大气环境和室内气室的实验条件下,红外信号检测电路组成的红外光谱仪对目标气体进行红外遥感,并对实验结果进行了分析和探讨。实验结果表明:在系统中运行的检测电路具有较高的信噪比和较好的稳定性,测量精度高,可实现对大气环境的红外遥感。
检测电路 红外探测器 微弱信号 低噪声设计 detection circuit infrared detector weak signal low noise design 
应用光学
2011, 32(4): 779
作者单位
摘要
1 中国人民解放军94503部队,山东济南250117
2 空军工程大学电讯工程学院,陕西西安710077
3 西北大学公共管理学院,陕西西安710127
根据微波着陆系统的技术体制,应用电磁相似理论,建立机场的缩比模型,利用激光在缩比模型下的传播来模拟微波载波在实际机场场地环境下的辐射情况,采用MATLAB/RTW的快速原型化目标-xPC目标的方法,建立整个模拟试验系统,进行机载接收信号处理的实时仿真。以美国某机场环境为原型,得到了其缩比模型下的飞行检验的方位角误差曲线,试验结果与机场实际飞行检验结果吻合较好,证明了微波着陆系统激光模拟试验的有效性。
激光光学 模拟试验 微波着陆系统 xPC目标 laser optics simulation test microwave landing system xPC target 
应用光学
2011, 32(4): 784
作者单位
摘要
西安理工大学机械与精密仪器工程学院精密仪器系, 陕西西安710048
介绍了激光二极管(LD)端面泵浦1 064 nm单频Nd∶YAG激光器的工作原理和结构特点,分析了影响这种固体激光器输出功率稳定性的主要因素,设计并实验研究了一种用于稳定该激光器输出功率的控制方案。该方案在严格控制LD和Nd∶YAG晶体工作温度的条件下,当单频Nd∶YAG激光器的输出功率波动时,根据LD输出功率与其注入电流成正比这一变化规律,利用获得的功率误差信号反馈控制LD的注入电流,即可稳定单频Nd∶YAG激光器的输出功率。实验结果表明:当LD泵浦1 064 nm单频Nd∶YAG激光器的输出功率约为11.5 mW时,采用所设计的控制系统,可使激光输出功率稳定性在130 min内优于1.3%。
功率稳定性 单频激光器 Nd∶YAG晶体 反馈控制 ADuC848微处理器 power stability single-frequency laser Nd∶YAG crystal feedback control ADuC848 microprocessor 
应用光学
2011, 32(4): 791
作者单位
摘要
南京理工大学 电光学院,江苏 南京 210094
在传统光学扫描方法基础上,有效地将检流式与共振式光学扫描振镜结合起来,提出一种速度可达4 M/s采样率的高速激光扫描方法,并基于单片机系统设计搭建了系统控制硬件平台,编写了上位机端和下位机端应用软件。实验结果表明:该控制系统扫描速度快,性能稳定可靠,能够应用于共聚焦显微镜,实现实时扫描成像 。
激光扫描 共聚焦显微镜 单片机 控制系统 laser scanning confocal microscopy single-chip microcontroller control system 
应用光学
2011, 32(4): 797
王刚 1徐强 2刘洋 2王虎 3[ ... ]陈志学 3
作者单位
摘要
1 海军驻西安二十所军事代表室,陕西西安710065
2 西安电子科技大学 理学院物理系,陕西西安710071
3 应用光学研究所,陕西西安710065
光电探测器吸收激光后的温升以及因温升造成的各种现象,致使探测器遭受到不同程度的损伤。利用热弹性理论对CO2激光器辐照K9玻璃材料进行研究,建立激光辐照材料温升及热应力分布二维平面模型,通过解析计算得到由激光辐照半导体材料引起的温度场和应力场的瞬态分布。研究表明, K9玻璃材料的激光辐照损伤阀值与辐照时间和光斑半径相关。在同一条件下,造成的热应力损伤阀值较熔融损伤的低,故K9玻璃材料的破坏形态为热应力破坏。
光电探测器 激光辐照效应 温度场 热应力场 electro-optical detectors laser radiation effects temperature field thermal stress field 
应用光学
2011, 32(4): 801
作者单位
摘要
西安邮电学院电子工程学院, 陕西西安710121
研究了405 nm短波长激光作为照明光源、数值孔径0.65显微物镜组成的显微成像系统。采用该系统对CD-R及DVD-R盘片进行了显微成像,并对激光成像散斑进行了消除,同时利用CCD图像传感技术和图像采集技术对显微图像进行实时观察与存储,与卤素灯白光作为照明光源时的显微图像进行了比较。结果表明:该系统在卤素灯白光作为照明光源时对CD-R盘片信息点可清晰分辨,但对DVD-R盘片信息点的图像不可分辨;而在405 nm激光照明时信息点均可清晰分辨,系统分辨优于400 nm,明显高于普通卤素灯白光照明系统。
高分辨率 405 nm激光 CCD图像传感器 显微成像 high-resolution 405 nm laser CCD image sensor microscope imaging 
应用光学
2011, 32(4): 806
作者单位
摘要
江苏大学 理学院,江苏镇江212013
为研究多物理参数(耦合系数、电子热导率、电子热容、晶格热容)同时随温度变化对短脉冲激光辐照金属材料产生温度场分布的影响,基于双温耦合理论,建立了短脉冲激光辐照金属材料金的加热过程的有限元求解模型。在同时考虑脉冲激光的空间、时间分布和多参数同时随温度变化的情况下,得到短脉冲激光辐照金属材料金激励产生的温度场二维瞬态分布,并进一步比较了多物理参数同时随温度变化和采用室温物理参数两种情况下温度场分布的区别。数值结果表明:多物理参数同时随温度变化使电子温度和晶格温度的上升变快,最大值变大,而且使得材料中激光穿透直接辐照到的区域温度变高。
激光技术 飞秒激光 双温模型 有限元方法 laser technique femto-second laser two-temperature model finite element method (FEM) 
应用光学
2011, 32(4): 810