基于多普勒域多通道的机载合成孔径雷达自聚焦算法

在多通道自聚焦(MCA)和傅里叶域多通道自聚焦(FMCA)的基础上,该文提出一种基于多普勒域多通道的机载合成孔径雷达自聚焦算法。该算法同样是直接在线性代数的理论框架下推导得到,能够在不迭代的情况下进行相位误差的估计和补偿以实现SAR图像的聚焦。该算法不像MCA和FMCA那样在图像域估计相位误差,而是在距离压缩方位多普勒域(方位未压缩)里进行相位误差估计。同时该算法不需要SAR成像场景中含有低散射区的假设,从而使其能够应用于条带模式SAR。不同情况下条带SAR数据的处理结果验证了该算法的有效性和可行性。     

一种新型透射式自聚焦光栅的设计及理论研究

结合普通透射光栅的分光特性和菲涅耳波带片的聚焦特性,提出一种应用于软X射线波段的新型透射式自聚焦光栅。根据菲涅耳衍射理论,对其衍射特性进行理论推导,证明该新型光栅存在一个与光栅平面垂直的焦平面,不同波长的光波聚焦于该焦平面的不同位置。在焦平面上,焦点位置随光子能量的变化是线性的,即能实现光子能量的线性测量。通过解析推导,得到在沿着焦平面和垂直于焦平面两个方向上光斑的展宽模式,发现该新型光栅在沿着焦平面的光斑展宽模式不同于普通光栅。根据基尔霍夫衍射公式,设置实用化参数,对其衍射模式进行了详细的数值模拟研究,并讨论了相应的测谱范围和谱分辨率。     

一种基于短时傅里叶变换的机载SAR自聚焦算法

短时傅里叶变换(Short-Time Fourier Transform, STFT)是研究非平稳信号最为广泛使用的重要方法。该文在讨论了利用STFT对线性调频信号(LFM)进行滤波以及调频率估计后,提出一种基于STFT的机载SAR自聚焦算法。该算法首先利用STFT对影响SAR图像质量的主要相位误差二次相位误差(QPE)进行估计和补偿,然后在残余相位误差估计时利用STFT对时变信号进行滤波以提高信杂比(SCR)。仿真和实测数据的处理结果验证了该文算法的有效性。     

具有电与磁非线性效应超常介质中光束的聚焦特性

基于Drude模型,采用解析法与数值模拟法研究了具有电与磁非线性效应超常介质中光束的聚焦特性。结果表明超常材料中光束聚焦现象不但可以发生在自聚焦非线性介质中（正折射区）而且可以发生在自散焦非线性介质中（负折射区）,且光束中心频率离介质的等离子频率越近,其聚焦效应越明显。特别是当电与磁非线性极化率为异号时,超常介质的非线性符号可以通过调控电与磁等离子频率的相对大小控制,这为主动操控光束的传输提供一种新的自由度。     

一种适用于机载SAR的改进PACE自聚焦算法

PACE算法是一种新的非模型的高性能SAR图像自聚焦算法,可以有效提取SAR图像中高频相位误差。由于PACE算法直接以图像相位误差校正值系列为待估计参量,计算量巨大,该文从提高PACE算法的执行效率的角度出发,提出了一种插值PACE算法(IPACE)。IPACE算法以图像对比度函数为目标函数,以待估计的相位校正矢量中的若干个相位校正值为自变量,通过拟牛顿算法迭代获得它们的最优估计,然后通过插值获得整个相位误差校正矢量的最优估计值。IPACE算法可以有效地减少待估计变量的个数,提高算法的执行效率,同时几乎不降低算法的聚焦性能。实际相位误差未知的超宽带SAR回波数据的聚焦结果表明了该算法能显著改善图像的质量,是一种鲁棒性良好的图像自聚焦算法。     

一种用于条带式RD算法的组合实时PGA方法

随着合成孔径雷达(SAR)分辨率的提高,方位向相位误差的影响逐渐增大,传统的相位梯度自聚焦(PGA)方法虽然可以估计出高次误差,但是通常都需要迭代,给实时成像造成了很大困难。该文结合条带式RD算法和PGA自聚焦算法的特点,提出了一种组合的实时PGA方法。这种方法将频移相关距离门算法(SACGS)算法与PGA算法结合,不仅大大降低了计算量,可以不用迭代而达到良好的效果,而且降低了对运动初始参数的精度要求。仿真和实际数据均验证了这种方法的有效性。     

光束自聚焦的矢量理论研究

基于矢量非傍轴非线性Schr-dinger方程,利用调制理论研究了光束的自聚焦特性,比较了非零电场散度项和非傍轴项在消除自聚焦崩塌方面的贡献。结果表明,引入两项之一都可使光束聚焦到一有限宽度后开始散焦,然后又自聚焦,如此作聚焦-散焦的周期性循环。但是,在光束自聚焦点附近,非零电场散度项的作用要强于非傍轴项。     

梯度折射率介质中高斯光束的非线性传输特性

利用无像差自聚焦理论研究了梯度折射率非线性Kerr介质中高斯光束的传输特性,得到了高斯光束光斑半径和波面曲率半径的表达式。解析结果清楚地表明了衍射、自聚焦以及梯度折射率效应之间的竞争对高斯光束传输行为的影响。梯度折射率效应使光束自聚焦的距离缩短。     

片状放大器小信号噪声增益功率谱的理论计算

根据小信号的Bespalov-alanov理论,考虑光束的自由空间传输,计算了级联片状放大器小信号噪声的功率增益谱,通过比较不同参数的功率谱的变化,分析了影响功率谱强度及最大增益频率的因素。结果表明,以B积分作为非线性自聚焦效应强弱的唯一判据是不够的,除了B积分外,还应给出噪音的等级。对于级联片状放大器,考虑和不考虑光束的自由传输,极大增益的中心频率的差别很大,在空间滤波器小孔的截止频率的选择时必须考虑到这一点。     

掺钛蓝宝石激光器实现飞秒级自聚焦锁模运转

自1989年Goodbellt等人利用被动锁模方式第一次实现了掺钛蓝宝石激光锁模以来,人们利用多种锁模方式实现了掺钛蓝宝石激光器的锁模运转,其中特别引起广泛兴趣的是利用激活介质自聚焦效应实现掺钛蓝宝石激光器的自锁模,并于1991年达到了几十飞秒至几百飞秒的锁模运转,成为当今超快激光领域研究的前沿和热点.天津大学超快激光研究室经过几个月的研究于最近在我国首次实现了掺钛蓝宝石自聚焦锁模运转,脉冲宽度达到比184fs.