黄光激光用Dy,Tb:LuAG透明陶瓷的制备与性能研究（英文）

以NH₄HCO₃为沉淀剂,通过共沉淀法合成了分散性良好的Dy,Tb∶LuAG纳米粉体,并研究了前驱体的热分解行为、粉体的物相及显微形貌。在不添加任何烧结助剂的情况下,采用真空预烧结合热等静压烧结技术首次制备出高透明的Dy,Tb∶LuAG陶瓷,并研究了预烧温度对陶瓷显微形貌及光学质量的影响。当预烧温度为1 600℃时,退火后的Dy,Tb∶LuAG陶瓷(厚度为1.5 mm)在578 nm处的直线透过率达到83.6%,平均晶粒尺寸为0.9μm。此外,退火后的3%Dy,1%Tb∶LuAG透明陶瓷在447 nm的吸收截面积为1.3×10^-21cm²,半高宽为3.0 nm,与商用GaN蓝色激光二极管具有良好的匹配性。研究表明,Dy,Tb∶LuAG透明陶瓷在黄光激光领域具有潜在的应用价值。     

猫眼效应中离焦量对激光回波发散角的影响

平行光束或者激光束在光轴方向上照射焦平面成像系统时会产生猫眼效应,焦平面探测器安装的正交性与离焦量直接影响猫眼回波的光学特性,进而影响基于猫眼效应的探测系统的性能。针对猫眼效应中离焦量与后向反射光束发散角之间关系,利用物理光学进行分析,建立理论模型,对焦距为0.18 m的焦平面探测成像系统进行数值计算得到:在离焦量为0.16 mm时,发散角最小（0.019 mrad）。搭建实验系统,测试离焦量与猫眼回波发散角,测得离焦量在0.15 mm附近存在最小的发散角为0.025 mrad,与计算结果0.019 mrad基本吻合。研究表明:1） 负离焦对发散角的影响大于正离焦;2） 猫眼回波发散角基本上随着离焦量绝对值的增加而变大,但是变化曲线并不关于零离焦量点对称,而是在某个正离焦处存在一个最小发散角。     

CCD损伤进程中光学成像系统猫眼回波特性研究

建立了CCD损伤进程中光学成像系统猫眼回波探测系统,记录了CCD损伤进程中光学成像系统猫眼回波功率与猫眼回波偏振度数据并绘制了变化曲线,分析了猫眼回波特性的变化机理、CCD损伤状态与猫眼回波功率、偏振度变化之间的联系,研究得出:光学成像系统CCD探测器件受脉冲激光辐照产生点损伤、线损伤至全靶面损伤进程中,猫眼回波功率、偏振度变化与CCD损伤状态变化没有良好的相关性,提高损伤激光能量使CCD受到首个脉冲辐照时完全损伤,在0~8个脉冲损伤进程中,猫眼回波功率与偏振度先增大后减小,再增大最后不断减小,可以此规律对CCD是否完全损伤进行判断。     

鱼眼图像畸变的双向经度快速校正方法

大视场角的鱼眼镜头在成像时由于不同视场垂轴放大率不同,从而产生畸变使最终成像弯曲变形,这为识别和测量等应用带来了不便.针对传统经度校正方法的不足,将算法改进为双向经度鱼眼图像快速校正算法.通过对鱼眼图像有效区域进行划分,并对不同区域内的畸变点在横、纵两个方向上分别建立校正模型,确定畸变图像与理想图像之间坐标映射关系,求取校正坐标的位置.最后对图像进行非线性拉伸,改善图像中心与边缘放大率不同而产生的“膨胀感”,获得符合人眼视觉习惯的图像.运用Matlab对3组图像进行校正实验,结果表明,该算法能快速有效地对鱼眼图像进行畸变校正.     

带外激光干扰的仿真研究

红外激光干扰就是向红外成像系统发射激光束,对系统中的光电探测器进行直接的干扰和影响。实际上,将高功率的带外强激光束照射红外光学系统时,系统中某些敏感元件会产生明显温升,随之向外发出红外干扰辐射。选用1.06 μm和2.5 μm两个波长的带外光,照射施密特-卡塞格林式中波红外成像系统,利用光路追迹和有限元法对以上物理过程进行了完整的数值仿真计算和分析研究。研究结果显示：系统中反射镜温升明显,温升程度与入射光波长和入射光功率密度有关系;温升到一定数值时向外发出的带内红外辐射,将随同工作波长通过系统到达像面,均匀的散布在整个像面,成为一种强烈背景噪声,对像质造成了很大的干扰,从而降低了系统的探测能力。     

基于准直光束的高精度滚转角测量方法研究

对于滚转角测量精度低并且难于测量的问题,提出了一种基于准直光束光斑位置变化的高精度滚转角测量方法。当被测物转动时,CCD上2光斑位置随之改变,2个光斑中心连线斜率亦改变。斜率变化由被测物俯仰、偏摆、滚转运动引起。在测量系统中基于自准直原理测量偏摆角和俯仰角,运用相关的算法,消除由偏摆和俯仰运动引起的滚转角误差,从而实现滚转角的精确测量。同时运用Zemax建立系统仿真模型,进行了滚转角的仿真实验测量。将仿真实验结果输入到滚转角解算模型中解算,结果表明:在0～1 800范围内滚转角的解算值与Zemax的设定值完全一致,由此验证了测量方法的可行性及正确性。     

粗糙表面反射偏振特性的研究进展

不同粗糙表面反射偏振特性的明显差异为目标探测与识别奠定了基础,其研究受到不同领域的广泛重视。基于粗糙表面反射原理和反射偏振理论模型,对粗糙表面反射偏振特性的研究进展进行了深入且详尽的归纳与总结。对粗糙表面反射光偏振特性与入射角度、入射光波长、表面粗糙度等属性之间的关系进行了对比分析,并在此基础上对粗糙表面反射偏振特性的应用前景作出了阐述。最后,针对粗糙表面反射偏振研究目前存在的问题与未来发展给出了思考。     

一种双波段成像系统的红外通道杂散光分析

为全面分析杂散光对红外系统成像质量的影响,设计了可见波段0.4 μm~0.7 μm、红外波段3 μm~5 μm,视场角均为2.27°×2.27°的共孔径成像光学系统。分析了杂散光来源,分别研究了带内与带外杂散光对其红外通道成像质量的影响。对于带内杂散光,设计了消杂光结构,采用FRED软件模拟分析了带内杂光抑制能力,结果表明:带内杂散光得到较好抑制,其鬼像影响可忽略不计,太阳杂散光抑制水平PST达到设定的10-8阈值量级。对于带外杂散光,主要研究了1.064 μm和2.6 μm两个波长带外激光对红外成像系统的影响,并利用有限元仿真计算,结果表明:系统反射镜温升达到703 K时,向外发出较强带内红外辐射,到达像面的辐射功率为0.195 mW,可对红外成像面造成强烈噪声干扰。     

光谱共焦测量系统中的色散透镜组设计

光谱共焦位移测量系统具有精度高、质量轻、体积小和灵敏高等优点,可以实现在各种极端情况下的微位移测量。在光谱共焦测量系统中色散透镜组的色散特性决定了整个测量系统的性能。对色散透镜组的测量需求进行了分析,提出了详细的设计指标,基于折射、衍射两种方法对透镜组进行了设计和优化,给出了设计结果。色散透镜组的色散范围为2.2mm,光谱范围为500～700nm,线性度较好。利用分辨率为0.5nm的光谱仪接收光谱信息,理论上精度优于2μm。     

光阑衍射对“猫眼”回波功率分布的影响

“猫眼”效应在激光主动侦察等领域具有广泛的应用,猫眼回波的功率分布是一项关键技术指标。激光束通过光阑会发生受限衍射,以Collins公式为基础,推导了猫眼回波光场的分布函数,数值计算了探测面上的光场分布,研究了“猫眼”系统中透镜口径、焦距以及探测距离、激光束束腰、离焦量等对猫眼回波功率分布的影响。并基于CCD搭建实验系统对猫眼回波功率分布以及衍射图样进行观测。观测结果表明:回波光场携带明显的衍射信息;探测器偏离成像透镜焦平面时,有限探测距离内猫眼回波光斑的峰值功率随着探测距离的增大而先增大后减小,最大值出现在约100 cm处。观测结果与理论数值计算吻合很好,验证了光阑衍射效应对回波功率的分布造成了明显的影响;研究结果对猫眼主动探测系统的研制具有很好的指导意义。