高速CCD成像电路抗串扰技术

为了解决高速CCD成像电路串扰问题,分析了产生串扰的原因,建立了CCD成像电路的串扰模型,提出了有效的抗串扰技术。对多通道的CCD视频信号采用带状线而非微带线并使用防护布线进行隔离。对多通道的电源供电进行了隔离,设计并采取有效的去耦电容布线方法,降低了寄生电感,避免了由电源公共阻抗引起的串扰。采用统一的地平面,对模拟电路和数字电路进行分区布局,避免了地弹对信号的影响。针对一个串扰较严重的CCD成像电路进行了实验,结果表明：采取上述抗串扰技术后,通道隔离度大于60 dB,有效降低了串扰,提高了图像质量。     

多TDICCD拼接遥感相机成像串扰分析与抑制

为了解决多时间延迟积分(TDI)电荷耦合器件(CCD)拼接遥感相机不同CCD通道间的成像串扰问题,提高相机信噪比(SNR)和成像质量,利用周期信号的傅里叶级数分析法推导成像串扰的数学模型。根据理论分析结果提出多TDICCD成像串扰的根本原因是CCD工作不同步造成TDICCD成像电路电源的地平面高频扰动影响到了相邻通道CCD有效视频信号的采集。从工程研制实际出发,采取CCD通道之间的工作电源隔离以及共用统一的系统时钟等措施对多TDICCD成像电路系统进行改进,抑制成像串扰的发生。对改进后的多TDICCD成像电路系统进行成像和信噪比测试。实验结果表明,采取的措施有效地去除了CCD通道间成像串扰条纹,相机信噪比得到了显著的提高,在相机入瞳辐亮度为42.6W/(m2·Sr)的条件下,相机信噪比提高18.85dB,达到了50.42dB,且外场成像质量高,满足实际工程的需求。     

光纤耦合GAGG＿Ce型X射线探测器高分辨成像

闪烁屏信号串扰是影响X射线探测器空间分辨率的主要因素,基于点扩散函数理论对光纤耦合GAGG_Ce单晶闪烁屏型CCD/CMOS探测器的空间分辨率进行了研究。利用蒙特卡罗程序EGSnrc和光学仿真软件Zemax分别对GAGG_Ce单晶闪烁屏射线串扰和荧光串扰进行了仿真。仿真结果表明,对于低能X射线辐射成像,荧光串扰是影响探测器空间分辨率的最主要因素。此外,研究了通过降低光纤面板数值孔径以抑制荧光串扰的方法,得到了光纤面板数值孔径与探测器空间分辨率和X射线转换因子间的关系,并通过自制CCD探测器测试验证了仿真结果的正确性。     

微型化多通道滤光片光谱串扰模型的建立和评价

多光谱成像可以从背景中凸显出目标物,但微型多通道滤光片在不同通道之间存在光谱串扰问题,影响目标的识别。通过光谱串扰分析,建立光谱串扰模型,提出光谱串扰系数,通过灰度值统计的方法定量评价光谱串扰。对已加工的一种光谱串扰程度约为16.74%的微型多通道滤光片获取的多光谱图像进行了对比分析,经过串扰模型处理后的图像与原始图像相比,其对比度有了显著的提高。实验分析结果表明,该模型对评价多通道微型多光谱滤光片的光谱串扰具有很强的针对性,对提高多光谱图像目标识别效果明显。     

高重复频率飞秒激光对面阵CCD的干扰和破坏

 采用800 nm，100 fs的超短脉冲激光器对硅面阵CCD进行辐照实验，观测到饱和、串扰以及永久性损伤等多种可能造成成像器件失效的现象，特别是在激光能量较高时，发现CCD在成像时出现了黑白屏的现象。在飞秒激光器以1，10和1 000 Hz工作的条件下，分别测量了硅面阵CCD的饱和阈值、串扰阈值和破坏阈值。对破坏后的CCD器件进行了显微分析。在1 kHz工作的条件下进行了视场外干扰实验，观察到串扰和全屏饱和的现象。     

红外激光对可见光CCD成像系统的干扰

采用连续波红外激光对可见光面阵CCD成像系统进行了干扰实验,观察到饱和串扰、全屏饱和等干扰现象,并测到串扰阈值小于2.0×102W/cm2,全屏饱和阈值为1.2×104W/cm2。通过分析CCD输出电压、视频信号,提出基于有效干扰面积的干扰效果评估方法,并利用该方法对干扰面积与激光功率密度、辐照时间之间的关系进行了半定量分析。结果显示:激光功率密度对干扰效果的影响较大,而辐照时间在0.5~2.0 s之间时,辐照时间对CCD干扰效果的影响不明显。     

双波段芯片集成封装组件的低温光谱定量化

在同一组件中多芯片多波段的应用中,由于芯片的中心距越来越小,导致某些相邻波段通常被集成制备到一个芯片上。为减小波段串扰,本文针对一体化双波段芯片集成封装组件的低温光谱定量化展开研究,通过制备一体化双波段芯片集成封装组件,并通过波段间物理隔离、金属区物理遮盖等措施将两波段的光束隔离。测试结果表明隔离前后,芯片间光谱串光现象有了明显改善,波段间串扰从8%降到了4%以内,光谱带外响应从6.5%降低至0.78%。为了避免低温工况下物理隔离条与芯片的热失配问题,隔离条采用与芯片衬底完全一致材料。双波段芯片集成封装组件的高低温冲击试验表明,其在有效抑制组件内串扰的同时,也解决了组件内关键部件的热失配问题。     

超连续谱激光干扰多色CCD探测器建模仿真研究

结合超连续谱激光器光谱辐射特性及多色CCD信号传递转换机理,建立了激光干扰多色CCD成像仿真模型。依据多色CCD工作原理,理论分析了饱和串扰信号转移规律;根据多色CCD结构,借助光学专业设计软件实现CCD像面激光能量空间分布特性研究;综合考虑饱和串扰信号转移规律及CCD像面激光能量空间分布,建立了超连续谱激光干扰单色CCD饱和串扰效应仿真模型,在此基础上结合多色CCD成像多色可视化原理,实现超连续激光干扰多色CCD输出图像仿真。最后,引入图像质量评价因子,研究了不同激光能量对多色CCD输出图像质量的影响。实验结果表明:激光功率密度是激光干扰效果的重要影响因子,随着激光能量增大,多色CCD输出图像质量下降。     

推扫型高光谱数据光串扰校正方法研究

串扰是成像光谱仪非理想成像特性中的一种,分为电串扰和光串扰,它广泛存在于现有的成像光谱仪之中。推扫型高光谱数据的光串扰使目标像元受到临近像元的影响,目标像元光谱曲线发生变化,图像的清晰度降低。基于推扫型成像光谱仪的成像原理,提出一种针对推扫型高光谱数据的光串扰校正方法。从高光谱数据中选取包含白色定标布地物的区域作为参考数据,通过行间差值方法得到所有白色定标布像元产生的总光串扰量;对总光串扰量进行拟合以抑制噪声,并通过递归方法计算单个白色定标布像元所产生的光串扰量;使用该串扰量对整景数据进行光串扰校正。选用三景不同地物类型的PHI数据进行光串扰校正,结果显示,校正后数据的光串扰现象得到明显的抑制,数据质量在光谱维和空间维均得到有效提升。在光谱维,由光串扰引起的光谱曲线变化得到校正;在空间维,图像清晰度提高50%以上的波段数占总波段数的83%。校正方法直接从高光谱数据本身提取光串扰量,并对数据光串扰现象进行校正,不依赖于其他外部数据,且适用于不同的地物类型。该光串扰校正方法亦对实验室测定成像光谱仪的光串扰量具有借鉴意义。     

复杂飞行器电气系统抗干扰设计技术研究

结合现代飞行器因其功能复杂,设备种类和数量众多,电气系统规模庞大,设备间连接关系复杂,接口信号类型多的特点,针对其较高的抗干扰性能和可靠性要求,系统分析了复杂飞行器电气系统辐射、电源串扰、浪涌串扰等干扰源类型、特性及影响。针对影响电路的传导、辐射、差模、共模干扰四种干扰模式,提出了可以从源头抑制提高复杂飞行器电气系统抗干扰性能的四个方面的设计方法和注意事项,分别是接地设计、屏蔽设计、隔离设计和滤波设计。最后,结合典型案例,分析了某飞行器电气系统因设计缺陷存在地信号干扰问题,通过增加隔离措施解决了该干扰问题,并通过了试验验证。     

四通道X射线MCP行波选通分幅相机

简述了MCP行波选通分幅相机的工作原理及技术指标,报道了最新研制的四通道行波选通分幅相机的研制结果及使用情况,相机可接连拍摄12幅图象,每幅象的曝光时间为60至100ps、空间分辨率15lp/mm时调制度10％,观测时间在几百皮秒至几纳秒内可调.在星光装置上的使用表明相机的实用性强、抗干扰能力高,并在国内首次较全面地测量了各种靶型的时间分辨分幅结果.     

单CCD彩色相机激光干扰模型及外场干扰实验

开展了多波段激光(750~970 nm)对彩色CCD成像系统的外场干扰实验,测得了不同辐照条件下对外场1.3 km处彩色CCD成像系统的干扰效果;建立了彩色CCD相机的激光干扰模型,对实验结果进行了理论验证与分析。理论与实验结果表明:强激光对彩色CCD成像系统的干扰效果明显,CCD靶面出现了明显的光饱和和串扰现象,光饱和区域的形成是由激光束进入光学系统后发生衍射效应造成的;到靶激光功率密度越强,CCD靶面光饱和面积越大,激光干扰效果越好;单波段750 nm激光作用下,到靶功率密度为4.2 kW/cm²,CCD靶面的光饱和面积为0.88 mm×0.97 mm;多波段激光(750~970 nm)作用下,到靶功率密度为20.7 kW/cm²,CCD靶面发生全靶面饱和现象;仿真结果与实验结果基本一致,证明了理论模型的正确性。对远场干扰能力计算结果表明:随着干扰距离的增加,到靶功率密度减小,激光干扰效果变差。     

一种基于工业级CCD器件的高性能制冷CCD成像组件

随着CCD器件的发展,采用工业级CCD器件研制高性能制冷CCD成像系统成为一个重要的发展方向。从高性能CCD成像和高性能微光ICCD成像应用需求出发,研制了一种基于工业级CCD器件的高性能制冷型数字视频CCD成像组件;介绍了成像组件在高性能大面阵CCD器件、低噪声驱动电路、小型化低功耗制冷技术以及特殊的制冷腔结构等方面的设计特点,指出成像组件对进一步发展高性能CCD成像系统具有积极的促进作用,在军事、工业、生物医学和科学研究领域具有广泛的应用前景。     

相干光纤传象束串象性质分析

本文报道了关于相干柔软光纤传象束(FIB)串象特性的研究.提出一种采用定标的光学视频系统定量测量相干柔软光纤传象束串象率的新方法.在光纤传象束的输入端,借助高精度的光学耦合系统,使光线仅对单根光纤输入耦合,而在传象束的输出端,由CCD阵列相机对被激光纤作大面积范围的检测.并且,测量了光纤传象束的静态调制传函数(MTF),用于描述串象率对传象束传象特性的影响,比较了多种传象束样品的测量结果.     

基于渥拉斯顿棱镜的单路实时偏振成像系统设计

针对非实时成像中动态场景偏振探测产生的虚假偏振信息问题,充分利用渥拉斯顿棱镜的分光特性,设计了一种新型实时偏振成像系统.采用像方远心望远透镜系统、准直透镜系统并设计匹配的成像镜系统,在单探测器阵列上同时获取偏振态相互垂直的两幅偏振图像.通过全系统联动设计与优化,系统的调制传递函数在截止频率处不小于0.55,全系统弥散斑均方根半径小于5.3μm,即小于探测器像元尺寸,满足成像设计要求.仿真结果证明该成像系统可有效解决传统分振幅偏振成像系统的实时性差的不足,分孔径偏振成像系统的能量利用率和分辨率低的问题以及偏振焦平面方法中光路串扰的缺陷,应用前景广阔.     

A direct modulated optical link for MRI RF receive coil interconnection

Optical glass fiber is a promising alternative to traditional coaxial cables for MRI RF receive coil interconnection to avoid any crosstalk and electromagnetic interference between multiple channels. A direct modulated optical link is proposed for MRI coil interconnection in this paper. The link performances of power gain, frequency response and dynamic range are measured. Phantom and in vivo human head images have been demonstrated by the connection of this direct modulated optical link to a head coil on a 0.3T MRI scanner for the first time. Comparable image qualities to coaxial cable link verify the feasibility of using the optical link for imaging with minor modification on the existing scanners. This optical link could also be easily extended for multi-channel array interconnections at high field of 1.5 T.     

智能型高速CCD相机的时序电路的研制

首先详细地介绍了几种传统时序电路的实现方法与各自存在的优缺点 ,然后对 isp L SI器件的性能特点以及 TDI- CCD相机的组成结构、工作原理进行了简要地阐述 ,最后对采用 isp L SI器件实现 CCD相机时序电路的全过程进行了全面、细致地分析。本文结合实际课题 ,已由在线可编程大规模逻辑器件实现了高速 TDI- CCD相机的时序电路。此相机系统具有一些重要参数 (行周期、TDI级数、视频信号的增益、偏置参数 ) ,并可以灵活控制。同时该系统又具有高可靠性、高稳定性、低功耗等特点。     

Dynamics of optical pulse amplification and saturation in multiple state quantum dot semiconductor optical amplifiers

We have developed a novel analytical model, which describes the dynamic characteristics of optical pulse amplification and saturation in three state quantum dot (QD) semiconductor optical amplifiers (SOAs). The model takes into account the effect of the ground state, the excited state and the 2-dimensional wetting layer. The model is simple, accurate and fast, which makes it suitable for device design and characterization. The derived model has been utilized to study large-signal cross-gain modulation and crosstalk in multi-channel QD-SOA. Analytical expressions for large signal cross-gain modulation and crosstalk in multichannel SOA are derived. The effect of the dot relaxation/escape lifetimes and energy separation between QD states on cross-gain modulation and crosstalk are also studied. Our calculations show that by reducing QD energy state separation, via engineering the dot size and composition, one can reduce the cross-gain modulation efficiency and reduce crosstalk in multi-channel QD-SOAs.