宽调谐外腔式1.53μm近红外半导体激光器研究

采用闪耀光栅作为模式选择元件研制1.53μm外腔式半导体激光器,研究光栅衍射角、温度、电流对激光器输出特性的影响和P-I特性。利用单角度面SAF(Single-Angle-Facet)型芯片、改进型Littrow外腔结构实现了激光器宽调谐、单纵模激光输出,连续运转模式下最大调谐范围132nm(479cm~(–1)),最高输出功率60m W;脉冲运转模式下(占空比50%)最大调谐范围126nm(533cm~(–1)),最高输出功率26.8m W;连续模式下获得最窄线宽25pm。     

宽波段动态红外场景生成技术

针对红外成像制导半实物仿真系统对宽波段、大阵列规模的动态红外场景生成技术的需求,提出了基于微机电系统工艺制作的红外图像转换芯片的动态红外场景生成技术。采用微电机系统(MEMS)工艺实验制备了像元尺寸35μm×35μm、阵列规模大于1 024×1 024、直径为7.62 cm的柔性自悬浮式转换芯片,并研究了转换芯片的时间特性和光谱特性。实验结果表明:转换芯片光谱为黑体谱,覆盖3～5μm和8～12μm。转换芯片的时间常数随衬底厚度和制冷温度的降低而变小,帧频为100 Hz。该技术具有波段范围宽、阵列规模大的优势,可以将其作为红外场景模拟器应用于半实物仿真系统中。     

中远红外高功率量子级联激光技术研究进展

量子级联激光器具有体积小，重量轻，波长可调谐，以及光源能够覆盖中远红外和太赫兹波段等特点，使其在痕量气体检测、定向红外对抗、自由空间光通讯以及红外成像和光谱等领域有着广泛的应用。自从1994年第一个量子级联激光器问世以来，大功率、高电光效率以及室温下连续工作的量子级联激光器一直是人们追求的目标。首先介绍了量子级联激光器的有源层设计、波导设计和器件散热设计方面的研究进展；其次重点讨论了4 μm~5 μm 中波红外和 8 μm~12 μm长波红外高功率室温下连续量子级联激光器的发展和演变、以及大功率脉冲量子级联激光器研究情况；最后简要介绍了大功率量子级联激光器芯片的外延制备技术。     

计算火箭发动机尾喷管红外特性的封闭腔-净辐射法

为计算火箭发动机尾喷管的红外特性,建立了封闭腔-净辐射法,推导了光谱透射因子和光谱吸收因子,以及封闭腔表面辐射净热流-表面及气体温度的方程。作为验证,计算了一个充满均匀辐射性介质的轴对称柱形封闭腔的辐射换热,与文献的计算结果比较有很好的一致性;还计算了一火箭发动机尾喷管的辐射特性,分析了该喷管在中波红外波带2~6μm和长波红外波带8~14μm及全波长的有效辐射和净辐射热流。结果表明,在气体辐射作用下,火箭发动机喷管进出口平面的辐射有一定的光谱差异性;壁面有效辐射沿轴向的分布取决于壁温变化,平直段和收敛段有效辐射较强,扩张段有效辐射较弱;中波红外波带2~6μm喷管的辐射热流占全波长辐射能量的60%以上。     

陨星和月球土壤的光谱识别

文章研究了使用符号检验法和秩和检验法等数理统计方法在短波红外-长波红外光谱范围(2．0795～14．011μm)内选择识别陨星和月球土壤光谱波段的问题，并对所选出的波段进行了相关性分析，最终选择了5个多光谱遥感波段，它们是：2．23～2．66μm，3．52～3．74μm，6．97～7．12μm，8．63～9．09μm和12．84～13．64μm。该项研究对中国探月计划具有参考价值。     

全自动CO2激光光声检测器检测痕量有毒化合物

运用激光技术检测有毒化合物的CO2激光光声自动检测器，能够自动适时监测空气中低于100μg／L的多种有毒化合物。在航天技术领域。可用于检测混合物中浓度低于5μg／L并含有其它干扰气体的肼类化合物。     

利用全光纤Mach-Zehnder干涉仪对二极管激光器瞬态特性进行表征

可调谐二极管激光器在电流调谐过程中的瞬态特性,包括瞬态输出波长和线宽等光学参数,在TDLAS系统中是一个重要的参数需要进行实时准确的测定。而常规的测量方法无法同时满足高精度与高速度的要求,因此,对短光纤延迟差拍法测量TDL的动态特性进行了理论分析和实验研究,搭建测试系统,确定了光纤延迟线长度与调谐率对差拍信号纯度的影响,并分别对DFB型TDL的动态调谐特性进行了实时测量,由差拍信号得到激光器在一个电流调谐周期内对应于不同注入电流的瞬态输出波长及其线宽,即电流调谐瞬态特性。实验结果与由光谱仪测得静态特性比较后发现两者误差在0.003nm范围内,光纤延时自外差法可以对TDL瞬态特性进行快速实时而准确的监测。将其应用于TDLAS系统可提高测量精度,且可以根据监测的瞬态特性最终实现对TDL实时监控与优化。     

陨星和月球土壤的光谱识别

文章研究了使用符号检验法和秩和检验法等数理统计方法在短波红外-长波红外光谱范围(2.0795~14.011μm)内选择识别陨星和月球土壤光谱波段的问题,并对所选出的波段进行了相关性分析,最终选择了5个多光谱遥感波段,它们是:2.23~2.66μm,3.52~3.74μm,6.97~7.12μm,8.63~9.09μm和12.84~13.64μm。该项研究对中国探月计划具有参考价值。     

利用全光纤Mach-Zehnder干涉仪对二极管激光器瞬态特性进行表征

可调谐二极管激光器在电流调谐过程中的瞬态特性,包括瞬态输出波长和线宽等光学参数,在TDLAS系统中是一个重要的参数需要进行实时准确的测定。而常规的测量方法无法同时满足高精度与高速度的要求,因此,对短光纤延迟差拍法测量TDL的动态特性进行了理论分析和实验研究,搭建测试系统,确定了光纤延迟线长度与调谐率对差拍信号纯度的影响...     

用于地表和亚地表探测的多频极化合成孔径雷达

本文介绍了用于地表和亚地表观测的机载多频极化SAR“IMARC”。改进的SAR系统包括了4个频段（X、L、P和VHF），相应的波长分别为4cm、23cm、68cm和254cm。这种SAR能以不同线性的极化（VV、HH、VH和HV）从飞机的左右两侧进行测量。空间分辨率在X波段为1．5～3m，L波段为4～6m，P波段为6～8m和VHF波段为8～16m。该系统采集并处理雷达数据以获得实时图像。这种SAR系统将用于测定土壤水文表面，调查植被、雪、冰层和冻土的特征，对人造目标和自然目标以及各种自然界异常现象进行定位亚地表探测。     

红外系统节流制冷器用氮气纯度的试验研究

<正>红外制导武器系统,特别是小型红外制导导弹多采用3～5μm、8～12μm波段工作的InSb、HgCdTe红外探测器。它们要在70～100K范围内的低温下工作(一般80K左右),以获得足够高的灵敏度。也就是说低温制冷是这一类红外探测器不     

空芯光纤光热干涉法用于痕量氨气传感研究

空芯光纤中传输光能以较高能量密度与气体分子发生长距离的相互作用,为光谱学气体传感和分析提供了高性能的平台。文章基于空芯光纤法布里–珀罗干涉结构和光热光谱方法,开展了痕量氨气传感技术研究。该技术通过探测空芯光纤中的传输光在待测气体光谱吸收热效应作用下产生的相位变化来进行气体传感。使用一段长度约4 cm的空芯光子带隙光纤作为气体传感探头,在近红外光通信波段实现了吸收系数3.3×10-7 cm-1的痕量氨气传感系统。该系统能对波长间隔39 pm的氨气吸收事件进行有效区分,对应1532.538 nm吸收峰可达到4.93 ppmv噪声等效探测极限。这种光纤光热干涉技术具有光谱学技术的一系列固有优势,在航空航天领域的泄漏探测和气体分析等方向具备工程应用潜力。     

硫化锌基底增透膜工艺研究

叙述了在硫化锌(ZnS)基底上制备8～12μm波段红外增透膜的工艺研究,包括膜系设计与选择、薄膜制备工艺试验和研究,并给出了相应的红外增透膜透过性能的测试结果。     

红外空间观测卫星

已获欧空局资助的红外空间观测卫星(ISO)将使天文学家在2.5～200μm的波长范围内以前所未有的灵敏度更详尽地探测从太阳系到遥远的银河系以外的天体。卫星主要由一台大型液氦低温恒温器,一台主镜直径为60cm的望远镜和4台科学仪器构成。仪器部分包括:成像光偏振计(2.5～200μm)、相机(2.5～17μm)、短波光谱仪(2.5～45μm)及长波光谱仪(45～180μm)。这些仪器将由欧空局联合研究机构研制。然后交付欧空局使用。ISO定于1995年发射,工作寿命达18个月以上。作为天文观测卫星,其观测时间的三分之二将供天文研究机构使用。     

空-地激光通信链路地面站选址大气信道传输因素研究

对影响空-地激光通信链路地面站选址的大气信道传输因素进行了理论及数值模拟分析、研究。研究表明：(1)大气信道对不同波长激光传输的影响程度不同；(2)能见度越好，大气衰减效应对激光传输的影响越小；(3)激光传输在海拔较高的大气分层中受到的衰减比海拔低的层段小；(4)0．53μm、0．8μm、1．06μm波段激光传输受气溶胶衰减的影响比分子吸收和散射更严重；(5)大气湍流效应会降低直接探测系统的信噪比，恶化传输光束的空间相干性，降低相干探测系统的信噪比。结合部分我国气象统计分析资料及地理分布特点，建议我国空-地激光通信链路地面站选址可多考虑大气衰减及湍流效应影响相对较弱的高海拔、少雾、多晴的西部乡村地区。     

“高分五号”卫星概况及应用前景展望

"高分五号"卫星是中国高分辨率对地观测系统重大专项中实现高光谱分辨率观测的卫星,运行于高度705km的太阳同步轨道,装载可见短波红外高光谱相机、全谱段光谱成像仪、大气环境红外甚高光谱分辨率探测仪、大气主要温室气体监测仪、大气痕量气体差分吸收光谱仪、大气气溶胶多角度偏振探测仪等6台有效载荷,具备高光谱与多光谱对地成像、大气掩星与天底观测、大气多角度偏振探测、海洋耀斑观测等多种观测手段,获取从紫外至长波红外(0.24~13.3μm)高光谱分辨率遥感数据;载荷的光谱分辨率最高可达0.03cm~(–1),具备在轨定标功能,绝对辐射定标精度优于5%,光谱定标精度最高可达0.008cm~(–1)。卫星将在环境综合监测、国土资源调查和气候变化研究等方面发挥重要作用。     

光纤CO气体传感器的研究

基于近红外吸收光谱分析技术,采用1.57μm分布反馈式半导体激光器(DFB LD)作为光源,应用二次谐波检测技术,实现了CO气体的浓度检测,与中红外CO气体检测系统相比,系统的灵敏度和稳定性得到很大提高。     

光纤CO气体传感器的研究

基于近红外吸收光谱分析技术,采用1.57μm分布反馈式半导体激光器(DFB LD)作为光源,应用二次谐波检测技术,实现了CO气体的浓度检测,与中红外CO气体检测系统相比,系统的灵敏度和稳定性得到很大提高.     

卫星跟踪卫星测量模式中关键载荷精度指标不同匹配关系论证

本文基于改进的能量守恒法,对GRACE星载K波段星间测量系统、GPS接收机和SuperSTAR加速度计精度指标的不同匹配关系进行了系统论证。模拟结果表明：第一,各关键载荷精度指标呈线性匹配关系;第二,由于耗散能表现为累积变化特性,加速度计误差对恢复重力场的贡献不同于其它载荷;第三,以K波段星间测速精度指标1～10μm/s为标准并结合其它载荷匹配指标,在120阶处大地水准面累积误差为17.6～174.8cm,1.5°×1.5°重力异常累积误差为0.3～2.8mGal,其中K波段星间测速精度指标取1μm/s时,结果与德国地学研究中心（GFZ）公布的EIGEN-GRACE02S地球重力场模型符合较好;第四,建议我国将来采用的卫星跟踪卫星测量模式中关键载荷精度指标设计为星间测速1～3μm/s、轨道位置3～10cm、轨道速度0.03～0.10mm/s和非保守力 0.3～1.0 nm/s 2较优。本文的研究为将来GRAIL月球重力探测计划和太阳系其它行星探测计划（如火星）中全球重力场的精确和快速测量提供了理论基础和计算保证。
     

航空侦察中使用离轴3镜式反射光学元件的多光谱传感器

文章描述了地基多光谱传感器的设计与试验,该传感器使用离轴3镜反射光学元件作为成像光学元件,使用分光镜划分谱段。离轴3镜光学元件可在宽视场范围内提供一个光谱范围宽、空间分辨率高的无遮挡视场。3镜式像散透镜由2个非球面镜和一个球面镜组成,设计构成远心焦平面。分光镜将光谱范围划分为3个可见光谱段、1个近红外谱段、1个中波红外谱段、1个长波红外谱段。中继光学元件用于调整红外放大系数。CCD探测器上具有10000个元件用于可见光和近红外谱段,碲镉汞(HgCdTe)线列上具有960个元件用于中波红外和长波红外谱段。 试验结果表明这种多光谱传感器达到了设计目标,具有宽的光谱谱段(0.4～10μm),可见光、近红外谱段视场为5.7°时的空间分辨率为10μrad,在中波红外、长波红外谱段视场为5.7°时的空间分辨率为100μrad。所有谱段在尼奎斯特频率时视场中心总的MTF高于0.3。