光学窗口透过光谱对特征目标红外成像探测效能影响仿真研究

红外成像在国防、消防、公共安全、化工、电力等领域有广泛应用,采用计算机建模仿真相比于实物测量方法来研究红外成像探测效能具有更高的效率。本文在建立目标辐射 大气传输 光学系统 红外探测器 信号采集完整仿真模型的基础上,通过软件仿真深入研究光学窗口透过光谱对特征目标红外成像探测效能影响规律,进而指导红外系统的设计优化。     

多层ITO椭圆柱中红外手性超材料的多波段圆二向色性北大核心CSCD

中红外手性超材料具有体积小、易集成等优点,在中红外激光偏振态调控方面具有潜在的应用。本文提出了一种多层ITO椭圆柱中红外手性超材料。该结构的每个单元由三层相同的氧化铟锡(ITO)椭圆柱组成。模拟结果表明,椭圆柱之间的距离、椭圆柱的厚度、椭圆柱的短长轴之比、椭圆柱中心的相对位置、椭圆柱的数量和椭圆柱材料对结构的圆二向色性(CD)均产生了影响。结构在三个不同的波段均展示CD特性,在波长为3.52μm、4.12μm和5.28μm附近处展现出三个不同强度的CD极大值。模拟结果也表明,与贵金属金、银椭圆柱构成的结构相比,由ITO椭圆柱构成的结构展现出更宽带和多带的圆二向色性。后者结构在中红外波段的CD主要有一个带,在0.39μm附近带宽为0.5μm,而前者在4.12μm和5.28μm附近处的半高宽分别为0.6μm和1.6μm,这在中红外宽带和多带偏振态调控方面具有潜在的应用。     

SαS分布噪声模型下激光信号互相关时延估计

高斯噪声模型因其能够避免非线性问题且易于工程实现在早期多被采用,然而在实际应用中,往往存在脉冲幅度特性的噪声和干扰。因此本文对非高斯噪声背景下脉冲式激光测距互相关时延估计算法进行了研究。首先采用钟形脉冲模型对发射激光脉冲进行建模、采用SαS(Symmetric Alpha Stable)模型对脉冲噪声进行建模;然后提出了基于Sigmoid函数的互相关时延估计算法,通过检测互相关峰值位置就可以得到回波信号相对于发射激光脉冲的时延;最后对Sigmoid函数中的k值进行分析,通过大量仿真,在发射激光脉冲宽度一定时,激光脉冲幅值A与k的关系为kA≈3时,N[TX-]最小,时延估计效果最好。该方法时延估计效果与直接使用k=1的时延估计效果对比,有明显提升。     

不同光照下的绝缘子串劣化灰度图像识别方法

作为故障多发元件的绝缘子串,其劣化严重影响输电线路安全,为此提出基于无人机搭载红外传感器下的绝缘子串劣化灰度图像识别方法,提升不同光照条件下的绝缘子串劣化图像识别效果。采用无人机搭载红外传感器采集绝缘子串图像,通过灰度级线性变换对图像进行增强,提高图像中绝缘子串与背景之间对比度,利用开闭运算去除增强后图像中非必要存在区域。根据图像二值化变换特征,利用连通区域标记法提取完整绝缘子串图像,采用Hough变换求取绝缘子串倾斜角度,经水平校正及定位后完成绝缘子串劣化灰度图像识别。经实验验证:该方法在不同光照条件下,绝缘子串劣化灰度图像识别效果较好,具有实用性。     

高温下In0.83Al0.17As/In0.83Ga0.17As红外探测器特性分析

非冷却热探测器的性能在光谱检测应用中仍需要提高。为了降低热噪声和减小暗电流,实现器件的高温工作性能,本文通过将器件的倍增层和吸收层分离设计后,选用In083Al017As作为倍增层材料,利用仿真软件Silvaco TCAD,详细探究了不同温度对器件暗电流和光响应度的影响规律。结果表明,在高温160～300K范围内,随着温度的升高,器件的暗电流增大,光响应度呈现先增大后减小的变化。利用公式进一步计算出,-500mV和300K时,器件的暗电流密度为0485 A/cm2,15μm处的峰值响应度为1818 A/W,零偏置微分电阻面积为0053 Ω·cm2,比探测率为326×109cm·Hz1/2·W-1。     

基于稀疏迭代的非连续谱高频雷达信号处理方法

在拥挤频谱环境中,雷达系统在多个非连续频段发射信号并在接收端进行综合相干处理,是一种获得等效大带宽的方式. 本文专门就非连续谱调频连续波(discontinuous spectrum-frequency modulated continuous wave, DS-FMCW)及其在高频雷达中的应用展开研究. 首先提出采样点平移方法,建立DS-FMCW快时间维的非均匀采样序列谱估计模型;随后,进一步建立DS-FMCW距离-多普勒二维谱估计模型,提出解决距离徙动的方案;最后为解决距离高旁瓣问题,基于一种适用于单次快拍的迭代式稀疏重构算法提出DS-FMCW的距离与距离-多普勒谱估计方法,并提出相应的快速谱求解方法. 仿真试验表明:所提DS-FMCW距离-多普勒处理方案能有效补偿距离徙动;当频带利用率大于20%时,所提谱估计方法能够稳定地分辨距离维间隔为雷达固有距离分辨率的1/3的两个目标,且距离估计精度优于经典最小二乘算法以及正交匹配追踪算法;所提快速算法单次迭代运算量低,适用于实时系统.     

中红外4 μm波长下MgF2晶体脊形光波导的制备及特性研究（特邀）

为了研究离子与中红外晶体相互作用的机理,探索中红外晶体光波导的制备和性能,采用离子辐照技术结合精密金刚石刀切割,在MgF₂晶体材料中制备了深度17.5 μm、宽度14 μm的脊形光波导。采用SRIM软件模拟了C5+离子辐照MgF₂晶体的电子能量损伤和核能量损伤的过程,分析了波导的形成机理;模拟了波导的折射率变化,并对波导的近场模式进行了实验测量和理论模拟;采用热退火处理来降低波导的传输损耗,将传输损耗降低为0.4 dB/cm;微拉曼光谱证明离子辐照过程并未对MgF₂晶体波导区造成较大的晶格损伤。该工作表明,离子辐照技术结合划片机精密切割是一种十分成熟的脊形波导制备手段,制备的MgF₂晶体脊形光波导在中红外集成光学和光通讯领域具有广泛的应用前景。