红外辐射测量系统内部杂散辐射建模与仿真

杂散辐射是影响光学系统性能的重要因素,对于红外光学系统,除了外部杂散辐射,还须考虑系统自身结构产生的内部杂散辐射。为提高红外辐射计内部杂散辐射分析的精度,建立了 1种基于复合蒙特卡洛法的内部杂散辐射数学模型。首先,将红外辐射计的内部杂散辐射源根据位置分为 2部分:遮光罩入瞳处的热辐射和辐射计内部光学元件、机械部分所发出的热辐射。对于遮光罩入瞳处和辐射计内部光机元件发出的杂散辐射,分别采用正向蒙特卡洛法和反向蒙特卡洛法进行追踪,得到探测器接收面入瞳处的杂散辐射辐照度分布,进而分析不同位置的发射源对接收面入瞳处的杂散辐射贡献。最后,与直接模拟仿真结果进行对比。实验结果表明,在追迹光线数相等的情况下,该方法的精度更高。仿真结果体现了红外辐射计各部分杂散辐射对探测器入瞳面接收到的杂散辐射造成的影响,对后期开展内部杂散辐射抑制提供了方向。     

基于全景光学的EVA航天员视场拓展技术研究

面向航天员出舱活动对视场拓展系统的需求,对现有环带全景透镜(PAL)通光孔口径小,成像质量受限等问题进行了讨论。使用ZEMAX光学设计软件,为环带全景系统设计了一种带有双非球面的PAL透镜,以及相应的全球面后继转像透镜组,完成了对现有PAL光学系统的改进。最后对光学系统的成像质量与杂散光进行了评估,结果表明系统可满足设计要求。     

大气辐射传输对红外探潜的影响分析

针对红外探潜的特点,在建立了红外探潜系统作用距离方程的基础上,利用大气辐射传输软件仿真分析了水蒸汽、二氧化碳、海洋气溶胶等因素对红外探潜的影响。结果表明,这些因素对红外探潜效能具有较大影响。     

航空探潜新技术

潜艇越来越隐蔽,鹈鹕的眼力也需要增强。近些年来,出现了一些航空探潜新技术,颇具创新色彩,现在为各位读者介绍如下。蓝绿激光探测系统激光海深测量仪原本是用于测量海水深度的专用仪器,上世纪80年代美国、澳大利亚、加拿大和前苏联等国相继研制出机载激光海深测量仪。后来,一些国家开始研制机载激光探潜(探雷)系统,俄罗斯率先研制并装备了机载紫石英激     

一种基于Sobel算子的星敏感器星图预处理方法

星敏感器在太空环境下工作时容易受到杂散光的干扰,对星图进行二值化后直接采用质心法难以从星图中提取恒星星像坐标.针对上述问题,提出了一种基于Sobel算子的星敏感器星图预处理方法,用于提取星像坐标.首先采用Sobel算子计算星图中所有像素的梯度,保留所有大于阈值的像素梯度作为新的星图,然后以新的星图作为样板通过质心法从原始星图中提取恒星星像.由于杂散光干扰信号在星图中表现为缓慢信号,这些信号计算的梯度很小,因此通过Sobel算子计算后新的星图只有恒星星像.该方法能够消除星图中的杂散光干扰信号,使星图中只保留恒星星像信息,提高恒星星像坐标提取精度,具有较好的鲁棒性.     

杂光对微光物镜系统中心分辨率的影响与分析

当微光物镜系统中产生杂散光后，将会降低物像的对比度，从而使系统分辨率降低、像质变坏。本文将从理论上加以分析，将杂光系数这一因子，引入于以A·ROSE理论为基础建立的探测方程式之中，并就荣光系数对系统分辨率的影响作了估算，再对有关资料数据进行分析处理，以期使理论与实际结合起来说明问题。     

激光剥线机的光学系统

本文主要描述设计激光剥线机的光学系统时,应该考虑影响系统性能的几个主要因素,针对波长为10.6μm 的 CO_2激光束,给出光学系统选择参数的范围,并且强调了调整光学系统时应该注意的事项。     

全方位旋转分离式激光推力器概念设计

为了更好的研究激光推进,提出了全方位360°可旋转的分离式激光推进发动机概念及其构型设计,其结构主要特点是:光学系统和推力系统彻底分离,光学系统只经过2次反射聚焦,结构简单;光学系统可以360°改变激光接收方向,以适应各种轨道条件;采用双光束、单/双发动机构型,可以降低单台激光器的功率,较平稳的实现激光器接力。对激光飞行器入轨轨道编制程序并进行数值计算。计算结果显示,为了更好的将飞行器推入近地轨道,则需采用较大冲量耦合系数的材料作为烧蚀工质,且比冲不宜过大。     

一种空潜蓝绿激光通信双盲均衡方法

空潜蓝绿激光通信系统容易受到信道多径效应的影响,从而发生码间干扰,严重影响系统性能。通过对空潜蓝绿光通信系统信道进行剖析,基于蓝绿激光衰减特性和时域展宽特性,将可变步长恒模分数间隔均衡算法和判决导向最小均方算法相结合,提出了 1种适合空潜蓝绿激光通信的双模盲均衡方法。所提方法相较于 CMA盲均衡、CMA+DD-LMS均衡以及 CLMS均衡等常规均衡方法,能够获得更小的均方误差和更快的收敛速度,具有更好的均衡性和抗噪声性能,可有效提高系统性能。当系统误码率为 10-4时,性能最高可提升约 1.8dB。     

分步投影光刻机的照明光学系统

阐述了照明光学系统在分步投影光刻机中的重要作用，介绍了当采用部分相干光照明时相干度对分辨率的影响，以及Ｋｏｈｌｅｒ照明中聚光镜像差对成像的影响，同时也介绍了离轴照明（ＳＨＲＩＮＣ照明和环形照明）对改善分辨率和焦深的作用，最后扼要介绍综合照明系统和变焦距照明光学系统。     

The management of stray radiation issues in space optical systems

The performance of infrared and submillimeter systems can be severely degraded by stray light. Stray light includes off-axis radiation, system diffraction and scattering effects, and thermal self-emission. The purpose of this paper is to identify several keys to preventing system degradation due to stray radiation. The first key is to apply stray light design rules and analysis techniques early in the program before the design is finalized. A systems level analysis using stray light analysis software is often necessary in order to identify more subtle problems and to assess the magnitude of their effect on system performance. Another key is to address contamination control and the choice of surface coatings early in the program. The management of stray radiation issues is extremely cost-effective, if begun early in the program, and can reduce later schedule hardships.     

磁场对冷镱原子光钟稳定度影响的仿真分析

在光晶格钟运行时，不停起伏的杂散磁场会引入一阶塞曼频移和二阶塞曼频移，从而影响光晶格钟的频率不稳定度。此外，突变的磁场可能导致激光频率参考到钟跃迁频率的伺服闭环过程发生不可恢复的失锁，从而阻碍光钟的持续运行。在实验中，光钟进行频率闭环锁定前，通常通过控制三维线圈对光钟主腔中心原子处的杂散磁场进行补偿。首先使用三维磁强计，对真空主腔附近的磁场进行监测和记录，以分析杂散磁场对光钟性能的影响。然后利用正态分布模型和二项分布模型等，对光钟频率伺服锁定过程的阿伦偏差进行仿真拟合。在引入实际磁场监测数据的基础上，模拟光钟频率的伺服锁定过程，分析其仿真结果可以得出：减小杂散磁场起伏和控制磁场漂移，在提高冷镱原子光钟的短期稳定性和长期稳定性方面具有重要意义。     

Adaptive Optical Target Detection Using Correlated Images

A method for target detection that achieves clutter rejection by the use of multiple observations of the same target scene is developed. Multiple scene observations can be obtained by processing separate frequency bands of the same target scene or by recursively processing sequential observations in time. Optimal detection algorithms are developed, based on the assumption that the image intensity can be modeled as a variable mean spatial Gaussian process. Several fast detection algorithms are derived which make use of the fact that the covariance matrices of many optical and infrared (IR) images can be accurately approximated by diagonal matrices. These algorithms provide efficient solutions to the problem of processing multiple correlated scenes or multiple sequential imaging. Computer simulations based on actual optical and IR image data were used for checking the theoretical results. The new detection algorithms achieved performance improvement in detection signal-to-noise ratio of up to 10 dB over conventional target correlation methods.     

无人机载多传感器图像融合评述

为了能为作战指挥系统提供清晰的局部战场信息,提高对局部战场低可观测目标的检测概率、定位精度及识别概率,迫切需要对无人机载SAR、可见光传感器、红外探测器等图像信息及其他非图像信息融合处理。提出了无人机载多传感器图像融合技术需要研究的内容,如: 图像融合新方法研究;无人机载SAR图像的非平稳性处理;基于图像融合目标检测和处理技术; 无人机载图像和非图像信息的融合问题;无人机载多传感器图像融合的实现及评估;多无人机载合成孔径雷达的协同成像;用图像融合的方法实现对运动目标检测等。分析了所提出研究内容的可行性,剖析了其中的关键技术,拟定了可能的技术路线。     

大视场紧凑型仿生复眼成像系统研究

针对视觉导航系统对小型化、超分辨成像和近程立体视觉的需求,研究了一种基于微端面光纤面板的大视场紧凑型仿生复眼成像系统。利用视轴发散的微小型透镜组进行大视场成像,并以切削斜端面的光纤面板进行图像传输,将大面阵(5120×5120像素)CMOS相机与光纤面板后端面直接耦合实现图像输出,可实现9个视场部分重叠子孔径图像同步实时输出和采集。在实时化拼接处理中,利用CUDA并行加速方法进行图像拼接,单帧的拼接耗时小于30ms。视场部分重叠复眼成像模式还可配置偏振片或滤光片构成全偏振或多光谱成像,在天空偏振光导航、无人机紧急避障、弹载侦察、近程引信以及水下无人潜航器导航等领域具有广泛的应用前景。     

基于码分复用的超空间分辨率成像技术

在遥感类光电成像系统中,光学镜头可实现较高空间分辨率,而光电探测器件空间分辨率不足,焦面图像的采样不满足Whittaker-Shannon抽样定理,频谱之间的混叠导致实际分辨率下降。基于此问题,提出了一种通过编码技术标识来自物空间的不同频率,再通过像空间的解码来消除频谱混叠的影响,进而实现超分辨率成像的方法。该方法在光路中没有微镜扫描等机械运动部件,同时具备在一定程度上降低噪声的特点。文中对频谱编码实现超分辨率的机理进行了仿真,依据仿真模型和结果对影响频谱编码效果进行了相关分析。     

光电缆的分布式温度传感网络

提出增加一根光纤光栅与光电缆绕制在一起，用于监测电缆中的实时温度。采朋有限元分析方法，建立了光电缆温度场模型。使用可调谐脉冲激光作为系统光源，在一条光纤上刻制多个相同中心波长的布拉格光栅，即采用全同光栅作为系统的温度传感器，当光电缆线路中温度发生异常时，反射回来的光栅中心波长发生偏移，通过检测反射光中心波长发生的偏移量可以确定光栅温度变化的大小。不同位置的光栅返回光信号所需的时间不同，通过检测和计算光返回的不同时间，可以计算出发生温度变化的光栅位置。实验结果表明，光栅的温度敏感性可以达到11．4pm／℃，光栅的测量温度与实际温度的误差在3％范围内。