近年来,国内外在大功率半导体激光器方面的研究均取得了很大的进展.其中,大功率半导体激光器列阵的研究和应用成为最大的亮点,如超高电光转换效率、高亮度和高可靠性等主要光电特性均实现了巨大的突破.针对国内大功率半导体激光器主要研究内容和关键技术进行了总结,在外延片结构中广泛采用应变量子阱结构、无铝有源区宽波导大光腔结构及非对称波导结构来提高端面光学灾变损伤光功率密度,还从腔面光学膜、器件封装、器件可靠性、光束整形与耦合以及器件应用等几个方面给予介绍.

介绍了飞秒激光的发展和相关的应用.重点讨论了产生飞秒激光脉冲的几种方法;激光脉冲色散的物理机制及补偿方法;获得变换极限脉冲的条件等.还介绍了超短超强激光脉冲的放大与压缩技术,获得高功率窄脉冲的基本条件和啁啾脉冲放大原理;详细地讨论了基于非线性效应实现高信噪比、宽光谱、高效率脉冲放大的光参量啁啾脉冲放大技术,在飞秒激光脉冲放大中的应用和发展前景.最后还阐述了阿秒光脉冲产生与测量的新技术.

直接调制和外调制的半导体激光光源在现代光纤通信系统中有着重要的应用.首先介绍了应用于10 Gb/s接入网系统的直接调制A1GalnAs多量子阱DFB激光器.由于AlGalnAs量子阱的导带不连续性较大,因此基于该材料的半导体激光器具有良好的温度特性,其特征温度达到了88 K.同时,该直接调制激光器的3 dB小信号调制响应带宽超过15 GHZ.随后介绍面向40 Gb/s干线传输系统的高速DFB激光器/EA调制器集成光源.该集成光源采用同一外延层集成方案,并采用Al2O3高速微波热沉进行了管芯级封装,在3 V反向偏压下获得大于13 dB的静态消光比,3 dB小信号调制带宽超过40 GHZ.

采用激光二极管(LD)泵浦c轴切割的Nd:GdV04晶体,声光调制器作为主动调Q开关,GaAs饱和吸收体作为被动调Q开关,实现了声光-GaAs主被动双调Q、KTP内腔倍频0.53μm绿激光运转,获得了双调Q绿激光的平均输出功率、脉冲宽度、峰值功率与泵浦功率的依赖关系.为了比较单一声光主动调Q、GaAs被动调Q、声光-GaAs主被动双调Q激光脉冲渡型的对称性,定义了脉冲前沿上升时间与脉冲后沿下降时间的比值为对称因子来描述脉冲波型的对称性.对称因子越接近1意味着脉冲的对称性越好.实验结果表明,与单一调Q激光相比,双调Q绿激光产生的脉冲波型前后沿更对称、脉冲宽度更窄、峰值功率更高.

一般的干涉现象为"反射镜每移动半个波长,出现一个干涉条纹".介绍了利用激光回馈获得纳米级宽度干涉条纹的方法.系统构成:He-Ne激光器,使用近于全反射的球面介质镜作激光器的回馈镜,且该回馈镜法线和激光束夹分量级的小角度.回馈镜沿激光束位移移动时,激光器的功率发生周期类正旋波动,即产生回馈干涉条纹.回馈镜离激光器越近,条纹越窄,以至于半波长位移中出现40个条纹.对波长为632.8 nm的He-Ne激光器而言,每个条纹宽度为7.91 nm.同时,当回馈镜的运动方向发生变化时,激光的偏振态将在两个正交的方向之间发生跳变.利用此效应,可以实现纳米分辨位移测量和回馈镜运动方向的识别.

影响增益预泵浦被动调Q DPL频率稳定性的因素很多,其中预泵浦电流和主泵浦电流与其关系最为密切.在此基础之上,提出了用于增益预泵浦被动调Q DPL的台阶式电流跳变电源设计方案,完成了外部控制电路.将预泵浦电源分为控制电路和受控电源两部分,这种分离式的设计保证了受控电源与控制电路的独立性,有利于提高各自的稳定性.并通过实验获得了跳变斜率K=0.5A/μs时,激光电源系统频率2 kHz下较为理想的满足预泵浦技术要求的电流输出波形,满足了设计要求,为提高被动调Q DPL频率稳定性奠定了基础.

2.79 μm激光器在医疗、非线性光学、**等方面具有重要的应用价值,介绍了Cr,Er:YSGG晶体的物理、化学及激光特性,重点分析了2.79μm Cr,Er:YSGG固体激光器的发展现状,以及存在的主要问题.阐述了其可能的发展前景.Cr,Er:YSGG激光器可以使用脉冲闪光灯或激光二极管泵浦,并使用电光、声光、被动调Q等方法调Q输出高峰值功率2.79μm激光,二极管泵浦时激光器可以连续输出.Cr,Er:YSGG晶体的热导率低,泵浦过程中热透镜效应严重,因此,激光器不适合高重复频率工作,输出功率受到一定的限制.实现稳定可靠的2.79 μm调Q巨脉冲激光输出需要解决的关键技术是获得对2.79 μm激光吸收系数小,破坏阈值高的Q开关材料.

大功率DPL泵浦源LD的热管理技术是制约二极管泵浦固体激光器工程应用的瓶颈之一.介绍了二极管泵浦固体激光器的工作过程,设计通过半导体制冷片对LD实施温度控制.主要针对DPL的高温应用环境,对泵浦源LD的散热通道进行分析和计算,设计了可以在高温环境下正常工作的DPL工程样机.该样机主要性能指标:输出峰值功率大于100 kW,激光脉宽为5 as,重频10 kHz.对该样机进行高低温环境试验,获得试验数据并得出结论:在高温50℃情况下,LD可以连续稳定工作30 min以上.

采用光栅谐振腔,对基于Pulser/Sustainer技术的紫外预电离长脉冲TE CO2激光器的调谐特性进行了实验研究.在增益体积为1.17 L,激光混合气体比CO2:N2:He=1:5:19的条件下,比较了刻槽密度分别为80、120、150 line/mm的光栅在不同工作气压和激励电路条件下的激光器调谐特性,其中,120 fine/mm的光栅谐振腔可以输出75条激光谱线,4条主要谱线(9R(20)、9P(20)、10R(20)、10P(20))输出能量与采用全反铜镜的非调谐谐振腔激光器输出能量相当.深入实验研究了120 line/mm光栅谐振腔激励电路和工作气压对长脉冲TE CO2激光器调谐特性的影响.

为了获得较高的激光输出功率,介绍了射频激励扩散冷却全金属板条波导CO2激光器,放电区域由左右两个铝合金壁和上下两个铝合金电极构成,放电区域高2 mm,宽20 mm,长386 mm,工作气体混合比CO2:N2:He:Xe=1:1:3:0.26,该技术代替了过去的金属陶瓷结构,结合纵向电压均匀分布技术和面增比技术,获得了127 W的激光输出功率,光电转换效率高达14%.实验中,照相机放在激光器的纵向轴心上,清楚地记录了CO2激光器的放电现象.实验结果表明,该激光器小信号增益1%/cm,饱和光强1 200 W/cm2.促进了CO2激光器的发展.

随着新型高质量的非线性晶体的出现,准相位匹配技术成为非线性频率变换的最有效的方法.从周期极化晶体准相位匹配二次谐波发生器(QPM-SHG)的基本原理出发,简要介绍了实现周期极化晶体的方法和技术,总结了准相位匹配技术在光子学微结构晶体材料和波导材料中的最新研究进展和发展趋势,展望了用微结构波导QPM-SHG实现飞秒光纤光源的发展应用前景.

高时空分辨率的大气风场探测对提高数值天气预报的准确性、大气动力学过程的研究、气候研究等具有很重要的意义.介绍了基于双Fabry-Perot标准具的直接接收激光多普勒测量原理.提出了40 km的高低空大气风场同时观测的技术方法.给出了利用大气气溶胶和分子散射信号的Mie Raylei曲多普勒测风激光雷达的系统结构,并分析了工作波长、望远镜口径、扫描天项角和标准具参数等激光雷达系统参数.研究了扫描角度误差、气溶胶后向散射信号、大气温度对风场探测精度的影响.分析了雷达系统的总体性能,得出在40 km高度处,当距离分辨率为500 m、时间分辨率为30 min时,水平风速探测精度优于6 m,s,可以满足有关应用的要求.

激光束与扫描镜对准误差是影响机载LIDAR定位精度的因素之一.以摆动扫描方式机载LIDAR系统为例,将激光束与扫描镜对准误差分解为水平和垂直对准误差,从机载LIDAR定位原理出发,定性和定量分析了两误差分量对LIDAR定位精度的影响.研究分析表明,激光束与扫描镜对准误差对摆动扫描LIDAR定位精度的影响随高度和扫描角的增加而增大,其中水平对准误差对X坐标产生的影响导致扫描线在航线方向产生抛物线型变形偏移;垂直对准误差对Y坐标的影响导致扫描线整体向左或者向右偏移,对Z坐标产生的影响与偏心角中侧滚角误差对高程产生的影响相似,两者影响在常规标定方法中难于区分,应在仪器出厂时通过严格检校消除或削弱激光束与扫描镜的对准误差.

针对早期热红外场景模拟基于机载热像仪图像或随机产生场景的情况,提出针对高分辨率卫星图像进行热红外场景模拟的方法.基于高分辨率卫星图像,采用ISODATA法进行非监督分类,得到土地分类专题图,通过地物光谱数据库获得场景地物温度及发射率,以及大气辐射传输软件MODTRAN对其进行大气修正,从而获得地面场景辐亮度图像.场景仿真结果表明:利用高分辨率卫星图像进行热红外场景模拟是一种全新而有益的尝试,对伪装效果检验等相关研究工作具有一定的参考价值.

双模制导是导弹**系统实现精确打击的关键技术之一,对双模制导跟踪融合算法进行优化研究具有一定的理论价值和工程应用价值.根据红外/毫米波雷达双模制导跟踪融合算法的工程应用要求,从算法的实时性、鲁棒性、抗干扰性等要求出发,设计了跟踪融合算法优化方案:一是构造基于特征层的空情特征,并利用决策层提供的决策可信度因子,对跟踪融合算法进行了相应改进;二是根据模糊神经网络及双模传感器在飞行中的不同特征提供的决策信息,对跟踪融合算法进行了优化调用.进行了相应的仿真分析,证明了方案的可行性.

自从分置式斯特林制冷机出现以来,工程设计对可靠的整机理论模型有着迫切需求.给出狭缝调相式气动分置式斯特林制冷机热动力学模型及控制方程,直线压缩机采用了绝热模型,压缩活塞的运动规律采用了试验修正,模型中考虑了活塞驱动电机运动特征和回热不完全、轴向导热、穿梭运动、气体泵热、辐射等主要冷损,排出器运动采用单自由度强迫运动模型,并运用数值计算方法模拟整机性能.该模型可用来对整机性能进行预测并帮助设计者深入理解整机物理过程.

为了提高碲镉汞红外探测器的性能,对ZnS钝化的碲镉汞光导型探测器进行了氢化处理研究,发现处理效果与氢等离子体密度和ZnS钝化层的厚度密切相关.对于ZnS层厚度固定的器件,通过改变氢等离子体密度发现低等离子体密度条件氢化处理更有利于提高器件的性能,表现在处理后器件响应信号提高且噪声下降,从光谱响应上表现为器件短波方向的响应抬高;对于同样的氢化处理条件,通过改变ZnS钝化层的厚度,发现具有较大厚度ZnS层的器件的氢化效果更好.SIMS测试发现氢化过程中氢离子可以穿过ZnS层到达znS与碲镉汞的界面处,分析认为氢离子对界面态起到了钝化作用,降低了界面态密度,提高了器件的性能.

针对目前一些红外焦平面阵列(IRFPA)成像系统动态范围较小的问题.分析比较了国内外在系统动态范围扩展方面的研究及其优缺点.介绍了通过自适应调节系统积分时间的工作方式来调整动态范围的方法.包括3个方面的内容:采用对获得图像进行特征判断的方法获取调整依据;结合LMS自适应滤波技术给出了调整算法;由于积分时间的变化会对系统非均匀性产生影响,结合两点校正法提出了一种简单可行的非均匀性问题的解决方案.最后,对整体方案进行了实验验证,通过实验证明了自适应动态范围调整方法的可行性.并获得了较好的效果,成像质量有明显提高.

用能量为0.8 MeV的电子对非故意掺杂的GaN材料进行了辐照,光致发光谱(PL谱)表明,辐照使PL谱的强度随电子注量依次降低,且主发光峰蓝移,在注量较高时,在3.36 eV附近,出现新的发光峰.制备了SiN/GaN的MIS结构,并对其进行电子辐照,通过测量C-V曲线计算得到SiN/GaN之间的界面态随着电子辐照注量的增加而增加.制备了GaN基p-im结构可见盲正照射紫外探测器并进行电子辐照,测量了辐照前后器件的I-V曲线和光谱响应曲线.实验表明,小注量的电子辐照对器件的反向暗电流影响不大,当电子注量≥5x1016n/cm2时才使器件的暗电流增大一个数量级.辐照前后器件的光谱响应曲线表明,电子辐照对器件的响应率没有产生明显的影响.利用GaN材料和MIS结构的辐照效应分析了器件的辐照失效机理.

研究适用于近距格斗空空导弹的滚-仰式导引头跟踪原理.根据导引头探测器上目标的位置信息,导引头稳定平台状态及导引头与弹体间的相对运动关系,导出了导引头跟踪框架角误差信号的数学模型,以实现导引头的闭环控制.然后结合导引头的控制特点,完成了导引头控制系统的设计.结合工程实际应用,研究了导引头跟踪框架角误差简化公式的适用性,研究表明,简化公式和精确公式给控制系统性能带来的主要差别在于由简化公式得到的俯仰通道控制系统较精确公式得到的俯仰通道控制系统稍慢.其造成的影响可以通过俯仰通道与滚转通道带宽比的优化设计来补偿.分析表明,实际应用中可以采用简化公式求导引头跟踪框架角增量,实现导引头的闭环控制.

研究了基于奇异值分解的图像匹配和目标跟踪问题.由于图像的奇异值特征具有良好的稳定性,可以将奇异值当作一种有效的代数特征来描述并表征图像.根据所定义的奇异值缩放不变量提出了一种基于奇异值分解的模板更新算法.在算法中,根据奇异值向量的缩放不变特征来度量当前模板内的目标信息,然后根据所定义的置信度自动计算更新后所需的模板大小,从而使更新后的模板更有效地包含目标.试验表明:提出的模板更新算法在序列图像的目标跟踪中具有较好的实用性.

景象匹配定位是精确制导的重要技术,通过对景象匹配定位和蚁群算法的研究,提出一种基于蚁群算法的匹配定位方法,蚁群算法具有快速全局寻优能力,应用蚁群算法计算模版图像在基准图像中的匹配位置,根据匹配定位参数的特点,建立二维的蚁群搜索空间,定义图像的归一化积相关作为相似性度量并更新蚁群的信息素,利用信息素及启发信息来计算状态转移概率,蚁群最终聚集到适应度函数最大的路径上.实验结果表明:蚁群算法可以准确有效地估计匹配位置.

景象匹配中,实时目标图与基准目标图之间的亮度、对比度、噪声水平以及旋转等差异是造成误匹配的重要原因.针对这个问题,引入对数极坐标变换运算,根据它的旋转不变性,提出了一种新的基于对数极坐标变换的景象匹配方法.与已有的抗任意角旋转的圆投影算法相比,提出的算法不仅具有更高的匹配准确率和更强的适应性,而且实时性较好.仿真实例验证了算法的优势与有效性,在巡航导弹和弹道导弹景象匹配末制导中有很好的应用前景.

针对可见光与红外图像差异较大导致的匹配困难的实际问题,提出了一种基于蒙特卡罗估计改进Hausdorff距离(MCM-HD)的景象匹配方法.该方法在MCHD的基础上,使用蒙特卡罗方法来估计改进的Hausdorff距离(M-HD),并定义了MCM-HD,即采用随机抽样的特征点子集来计算MHD,从而有效地减少了计算量.为了提高匹配精度,采用分层MCM-HI)与Nprod相结合的方法,在求出距离最小κ个点之后采用Nprod相似性度量得出最终匹配位置.与MCHD算法相比,该算法有效提高了匹配精度,同时缩短了匹配时间.

为实现火炮试验中炮弹运动参数的自动检测,采用数字高速像机采集炮弹的运动图像,应用数字图像处理技术研究了此类图像的通用提取算法,实现了炮弹特征图像的准确提取,结合炮弹运动参数的测量原理,设计图像检测系统实现了炮弹运动参数的自动检测.对多次火炮试验获得的炮弹运动图像检测结果表明,研究的图像提取算法简单易用,通用性较强,提高了参数测量的精度.目前,已将该图像检测系统应用于火炮试验的数据分析中,取得了较好的效果.

在基于区域的匹配方法中,匹配窗口一般是方形或长方形,如果存在变形,如旋转等,匹配将变得十分困难.提出了一种基于圆形窗和HNCC的匹配方法,首先把实时图分成几个方形窗口,以方形窗的内切圆作为匹配窗口,利用提出的HNCC方法在参考图中找出这些小窗口对应的控制点,并进行一致性检查去除误匹配点.根据坐标的转换模型和最小二乘方法,求出参考图与实时图的对应坐标关系.与现有的基于特征的匹配方法相比,此方法很容易得到控制点而不需要图像中有明显的特征,同时此方法简单、有效、容易理解.仿真试验证明了此方法的有效性.

红外图像的非均匀性是制约红外成像系统成像质量的限制性因素,非均匀性校正是红外成像领域中的核心技术.改进了传统的神经网络非均匀性校正方法,在探测元的期望输出中加入图像均值分量,使该算法对空间相关性较强的低频非均匀性成分也具有较强的校正能力.在以TMS320C62x DSP为核心的硬件平台上,采用中波凝视红外探测器,图像帧频为50 Hz,并在实验室及室外环境分别对该算法进行了测试,非均匀性从最初的5%左右降至2%.以下,验证了改进后的算法具有校正精度高、实用性强等优点,能够满足实际应用的需要.该算法也可应用于红外成像的应用领域.

针对数字视频帧间平移抖动的稳定问题,介绍一种基于局部求精位平面匹配运动估计和约束卡尔曼滤波运动校正的视频稳定算法.运动估计首先结合了灰阶比特平面匹配和菱形搜索策略得到初步的估计结果,然后在其附近再以最小绝对差(MAD)为测度,搜索更为准确的运动估计结果.这种运动估计方法在保证估计精度的前提下,显著地减少了运动估计需要的计算量.运动校正则考虑到实际稳像系统对校正量可能存在的某些约束,对绝对帧位移曲线采用约束卡尔曼滤波,得到平滑的位移曲线,有效地降低了帧间抖动的幅度,同时保证了校正矢量不超过稳像系统的实际校正能力.仿真实验表明,该算法具有精度高、速度快的特点,尤其适用于实时视频稳定.

针对红外图像特别是红外弱小目标图像的特点,提出了一种基于双平台的直方图均衡算法.在对统计直方图设置两个不同的平台阈值的基础上,对修改后的直方图进行均衡化处理,然后对得到的图像进行灰度间距上的均衡化处理.算法中的上限平台阈值对背景和噪声进行了适当抑制,下限平台阈值对小目标和细节进行了适当放大,从而克服了一般直方图均衡化在对红外图像增强时的缺点.相对单平台直方图的均衡算法,能够增强图像整体效果,同时较好地保持了图像细节.

在低温光学系统内建立两级温区是红外弱目标双波段探测的基础和关键,采用氦气压缩式制冷技术,通过精密的结构、热、光学设计和分析,实现了低温光学系统内两个低温温区的隔离与建立,一级温区80～100 K,二级温区40～80 K,控温精度±0.5 K,温区内最大温差2.4 K,两温区独立控温、互不干扰,克服了国内低温光学研究受液氮制冷对温度和使用条件的限制,使国内低温光学的研究达到了具有更低工作温度和双温区同时工作的水平.

成像光学系统中的杂散光会引起像质模糊和对比度下降,在对像质要求较高,或被探测的光能量微弱的情况下,必须对杂散光进行消除.RC(Ritchey-Chretien)系统是卡塞格林系统的一种形式,在地面光电探测和空间对地观测等方面都有广泛应用.以焦距为2 m,相对孔径为1/4的RC系统为例,介绍了利用计算机仿真技术进行消杂散光设计和评价的原理.结合CAD建模进行了主镜内遮光罩、外遮光筒、次镜百叶窗式遮光罩的设计.使用光线模拟追迹软件TRACEPRO建立的测试系统进行仿真测试,得到R-C系统的杂光系数为6.4%,证明了设计的可行性,为应用和进一步的优化设计提供了依据.

与一般光学系统相比,航空遥感光学系统具有长焦距、大口径、宽波段等特点.因此,广泛使用反射式光学系统.常见的离轴三反系统已不能满足系统小型化、轻量化的要求.介绍了一种无中心遮拦的离轴四反射镜系统,由离轴三反系统改进而成,结构更加紧凑.带一次中间像面的离轴三反系统的中间像位于次镜和三镜之间,为了进一步折叠光路,在中间像面处加入球面反射场镜,从而成为离轴四反.分析了离轴四反的设计步骤,设计了一个焦距为1 200 mm,视场为0.8×0.8°,相对孔径为F/6的光学系统,系统总长只有300 mm,并达到很好的光学性能,具有长焦距、小尺寸、良好的杂散光抑制能力等特点.

半实物仿真导引头光学系统性能的好坏是影响仿真实验效果的关键.介绍了激光半主动导引头及其光学系统的结构、特点.详细分析了光学系统的能量接收灵敏阈值、瞬时视场、动态视场等参数.根据光学系统设计的一般原则和半实物仿真导引头对光学系统的特殊要求,基于实际导引头光学系统的技术参数要求,利用ZEMAX优化设计出了具有较高成像质量的激光半主动寻的制导的半实物仿真导引头的光学系统.实验结果表明,该系统满足各项参量要求,具有较高成像质量,为相关光学系统的分析和设计提供了参考依据.

采用光学发射光谱(OES)原位检测技术,对等离子体刻蚀机中的等离子体状态进行实时监控,讨论了其在故障诊断、分类、刻蚀终点的判断及控制方面的应用.实验平台为在新研发的高密度等离子体刻蚀机,采用化学气体HBr/Cl2为刻蚀气体进行多晶硅刻蚀工艺实验,实验过程中所采集的OES数据通过PCA法进行分析,得到与刻蚀过程相关的特征谱线.实验结果表明:OES技术适合于深亚微米等离子体刻蚀工艺过程的终点检测及故障诊断.最后就OES技术未来发展面临的挑战进行了讨论.

对液滴透镜面形的精确测量是用液滴法制作非球面液滴透镜的关键问题之一.提出了一种基于数字图像处理的测量非球面液滴微透镜轮廓的方法,利用光学成像系统将非球面液滴透镜的轮廓成像在CCD接收面上,通过图像采集卡读入计算机,并经图像处理得出透镜面形表达式,以便研究液滴微透镜在不同电场强度下轮廓的变化规律.图像处理的主要步骤包括:对特定区域采取平滑预处理,去除噪声;利用阈值法将灰度图二值化;对二值化后的图像进行轮廓检测;提出了一种简单有效的方法矫正图像的水平偏转;对矫正过后的液滴轮廓的数据进行多项式拟合,分析液滴透镜在不同电压下的各个拟合参数的变化.实验证明:这种方法用于测量非球面液滴微透镜简单、有效,解决了非球面微透镜制作过程中的液滴轮廓的实时测量问题,有助于低像差非球面液滴微透镜的研制.

轴系是决定光电经纬仪测量精度的关键组件,过去常将球面三角学方法做某些简化后来推导轴系误差引起的光电经纬仪测量误差,存在适用局限性.根据光电经纬仪的测量坐标系,采用坐标变换方法,将轴系误差出现的过程看作坐标系的旋转过程,并用旋转矩阵来表示各个轴系误差,最终建立了轴系误差引起测量误差的数学模型.采用MATLAB与VB混合编程的方法对该误差模型进行了仿真分析,通过比较仿真结果与单项误差法计算的结果,验证了该轴系误差模型的正确性,为光电经纬仪的精度分析和误差修正提供了参考.

为解决T型架光电经纬仪精度检测难题,通过分析动态精度靶标与光电经纬仪的空间位置关系,计算出动态精度靶标编码器与光电经纬仪的方位和俯仰角度的关系式,分析误差原因并对其进行修正.根据实际检测的需要计算出三者角度变化量之间的关系,建立数学模型,同时根据T型架光电经纬仪的结构特点,设计了偏心方法对其静态精度进行检测,并在检测过程中验证了该数学模型和此偏心检测方法的正确性.

基于三级像差理论提出了一个求解两镜反射系统的初始结构的方法.在仅仅知道系统的焦距长度f,两镜之间的间隔d和后工作距离l'2时,利用该方法能够方便而有效地计算出系统的初始结构参数.该方法的显著优点是以两镜之间的距离作为求解系统初始结构的条件,在系统的几何尺寸受到限制时,非常方便和有效.同时,由已知参数可以方便地计算主镜遮拦比和次镜放大率.最后分析了4种典型的两镜反射系统,并给出了设计实例,结果表明,此方法是相当精确的.

CVD ZnS是中长波前视红外窗口和整流罩的合适材料,文中从折射率、热应力、透射波段和附着力等方面考虑,由实验设计出HfO2,非晶膜双层结构作为ZnS与金刚石保护膜问的过渡层,采用射频反应磁控溅射技术在ZnS表面制备过渡膜层,并采用划痕法研究了薄膜的显微结构对其与衬底间附着力的影响.结果表明,金刚石能够在HfO/非晶膜过渡层上形核、生长,得到优质的保护膜,同时过渡层也缓解了金刚石膜与ZnS衬底间由于热膨胀系数的较大差异而引起的膜层脱落问题,单面沉积过渡层的ZnS在2～12μm范围具有增透膜的作用.与A1N/非晶膜组成的过渡层相比,HfO2/非晶膜组成的过渡层具有更小的残余应力.在典型实验条件下,该过渡层与ZnS衬底附着性良好,研究发现薄膜的显微结构对附着力的大小有重要影响,形成细小致密的柱状纤维结构,有利于提高附着力.

为了获得理想的光纤陀螺性能,分析了驱动电流和温度对超辐射发光二极管(SLD)特性的影响,利用多项式回归的方法对其出射光功率、偏振度、中心波长建立了理论模型,并检验了模型的显著性;在对应电路中利用一个温度传感器和一个探测器去实时计算模型参数.在此基础上,根据光功率、偏振度和中心波长对光纤陀螺的影响机理,提出了补偿方案,最后进行了实验验证.结果表明,该方法能够较好地补偿各种因素导致的光功率变化,及其在补偿光功率过程中所带来的偏振度和中心波长变化对光纤陀螺的影响,从而提高了光纤陀螺的性能.

根据数字闭环光纤陀螺的方波调制、解调原理,指出调制方波的频率、相位和占空比不理想是造成方波调制误差的原因.讨论了周期脉冲干扰的频率和相位特征,利用周期脉冲干扰的傅里叶级数推导出了方波调制误差的数学模型.建立了带有方波调制误差的闭环光纤陀螺简化模型,推导出了方波调制误差和陀螺输出偏置误差的关系.通过仿真和测试分析了调制方波的周期、相位、占空比、光纤环的群延时以及放大电路的增益带宽对陀螺输出偏置的影响.最后,给出了一种利用周期脉冲干扰波形检测方波调制误差的简易方法.

采用实验观测与理论模拟相结合的方法对"一"字型保偏光纤进行了研究.对保偏光纤的应力区与芯区的形状进行了观测,获得了它们的实际几何形状.在此基础上运用有限元方法分析了"一"字型保偏光纤内的热应力分布,解释了光纤芯区形变的原因,得到了由于热应力引起的光纤横截面的双折射的分布,并与相同应力区厚度的熊猫型保偏光纤进行了对比.实验结果表明,"一"字型保偏光纤采用熊猫型保偏光纤1/5的应力区面积便能获得较高的应力双折射.同时,通过研究径向压应力与温度变化对"一"字型保偏光纤应力双折射的影响,得到了光纤能稳定工作的压应力与温度环境.

机械振动是光纤陀螺应用过程中无法回避的环境因素之一,如何提高机械振动条件下的精度是光纤陀螺设计和工程应用中必须考虑的内容.对机械振动影响光纤陀螺仪性能机理进行理论分析的基础上,在光纤环圈中引入了"匹配点"的概念,指出在光纤环中"匹配点"的空间位置越近越利于提高陀螺的振动性能,提出了通过采用四极对称缠绕技术是实现"匹配点"最小的一项有效措施,通过实例说明能否很好的控制四极对称绕法精度,对光纤陀螺的机械振动性能有很大的影响;实现了四极对称缠绕技术,很好的抑制了机械振动对光纤陀螺性能的影响.

现代信息化战争的特点决定了未来信息化作战中交战双方更加注重争夺制信息权、制空权.各类用于争夺制空权、制信息权的光电**装备纷纷投入战场,加之精确制导**的使用,彻底改变了现代战争的形式和方式,催生了新的作战模式.主要探讨了未来信息化战场光电子技术在夺取制信息权、制空权.精确打击中的一些典型运用,并就弱势一方如何进行有效手段进行光电对抗,在强大的光电**打击下如何取得战场生存,最后取得胜利进行了分析,并给出了结论.

为了实现快速精确对准,研究了绕任意轴捷联惯导系统(SINS)的两位置对准问题.首先建立了一种基于李雅普诺夫变换的SINS等价误差模型.应用该模型,对SINS分别绕方位轴、俯仰轴和横滚轴两位置对准时系统的可观测性进行了定量分析,明确了SINS绕3个正交轴旋转系统的可观测性.通过引入弹体坐标系与导航坐标系之间的旋转角速率代替姿态矩阵,使导航坐标系中的转动坐标轴可以指向三维空间的任意方位,得到了弹体绕任意轴旋转两位置对准时系统状态变量误差的变化规律.研究结果可为SINS静基座快速精确对准及其工程应用提供参考.