改善半导体激光器驱动电源性能的研究

提出了采用通用器件研制高稳定度的连续半导体激光器驱动电源的方案。该电源采用负反馈技术可以向半导体激光器提供 0～ 2 0 0 m A连续可调的高稳定度的驱动电流 ,同时加入了恒温控制 ,保证了激光器的输出光波长的单一性和输出功率的稳定性 ,有效地延长了其使用寿命。实验结果表明 ,连续工作 2 h,其输出电流稳定度为 8.1× 1 0 -5,温度变化范围不超过0 .0 0 3°C。电源具有抗干扰能力强、稳定度高、安全可靠、使用方便、价格低廉等优点。     

集成检波模块的高精度激光波长稳定系统

基于半导体激光器(LD)波长和温度之间的变化原理,对LD输出波长的稳定性进行了实验研究。采用集成有检波器件的LD组件,设计了高精度的激光波长稳定系统。该系统不需要添加任何附加装置,利用温度对波长漂移进行补偿控制,实现了波长的实时锁定。通过增加注入电流、改变设定温度的方法对系统进行验证。实验表明,该系统的波长控制精度≤士2pm;在整个激光器的寿命周期内,系统的波长稳定度≤2pm。     

海面弱小目标红外检测算法的高速实现

为了实现红外图像中海面弱小目标的精确检测, 提出了一种基于局部峰值检测和管道滤波 的红外图像处理算法。首先采取局部峰值检测提取疑似目标,然后根据自适应域值处理 去除多数非目 标峰值,最后通过管道滤波法排除残留干扰以准确识别目标。针对算法中包括大量条件判断 和并行计算的 特点,通过比对CPU和GPU的工作特性,最终采用CPU-GPU协作的异构计算模型对算法进 行了加速。 实验结果表明,在大量海面杂波的干扰下,该加速检测算法运行后的目标检测漏警率不高于 3.5%,虚警率 不高于5%,加速比为26,处理分辨率为640 ×512图像的速率不低于32帧/秒,具有很高的 工程应用价值。     

二维空间紫外LED阵列实现单光斑辐照固化系统的设计

新型大功率紫外LED具有电光转化效率高、光谱纯度高和体积小等优点,但单管LED功率仍很难满足光固化的要求,针对单光斑辐照要求,提出采用空间阵列UV-LED排布实现能量累加的方案。该方案通过单管LED聚光系统与集成阵列系统综合设计实现了各单元单光斑辐照度在辐照面上的合成,最终得到的光斑辐照度分布均匀、尺寸合理,阵列系统后工作距离长,完全满足现场应用的具体指标要求。通过外围电子线路控制阵列LED的电流强度及通断状态可实现光斑辐照度在(1000～1800) mW/cm²可调,光斑尺寸为1cm²,后工作距离为10cm。     

四象限探测器高精度定位算法研究

用于光斑中心位置计算的定位算法是影响四象限探 测器位置测量精度的主要因素之一。为了提高四象限光电探测器的定位精度,分析了目 前通用的质心算法计算 光斑中心的位置误差,提出了一种基于数据库查询的高精度光斑中心定 位算法。算法的原理为:在四象限探测器和光源特性已知的前提下,首先通过仿真方法建 立一个数据库;数据库中光斑中心位置和探测器各象限的电流比具有一一对应关系。实际使 用时,以实测的四象限探测器各象限的电流比为基础查找对应的光斑中心的位置。仿真分 析和实验验证结果同时表明,与通用的质心算法相比,新算法能将光斑中心位置的计算精度 提高10²数量级。这对于使用象限式探测器进行高精度位置测量具有重要 意义。     

海面目标的红外景象增强技术研究

海天类红外图像的增强要求去除风浪等的环境影响,同时增强目标区域的对比度。通过探索几种典型的图像增强算法,结合红外图像梯度幅值直方图特点,提出基于梯度域的海面红外场景增强算法,将低梯度值置零去除海浪干扰,调整梯度范围对结果控制亮度,利用有效梯度范围均衡化增强目标区域的细节。实验结果表明,该算法可以明显降低图像的干扰信息,同时提高目标区域的对比度和信息熵。     

热电制冷器的等效电路模拟与分析

作为半导体激光器组件的重要一部分，热电制冷器（TEC）工作特性的模拟对激光器组件的设计与优化有着重要的意义。根据实际器件的结构模型，建立了考虑各种影响因素所造成的附加热阻和接触电阻的数学模型，进而推导出TEC的等效电路模型。用SPICE进行了TEC各种特性的仿真和讨论，分析了环境温度、制冷功率、附加热阻、接触电阻、工作电流以及电流源等对TEC工作特性的影响。采用等效电路模拟对于TEC的设计、优化和应用控制是一种有效的方法。     

LED光源光谱对隧道出口段明适应的影响

随着我国经济的不断发展,高速公路隧道建设的发展也非常迅猛。前期在隧道的实际工程设计中,为完全保证隧道车辆通行安全,隧道内部全线灯具的输出功率和安装布置全部取决于一年四季中最大的洞外亮度值和车辆速度值。这样的设计尽管充分考虑了安全性,但盲目的增加隧道照明亮度,不能够缓解视觉适应的问题。随着LED在隧道照明中的应用, LED光源光谱的影响逐渐引起人们的关注。调查研究发现高速公路隧道在出口段交通事故发生率比较高,主要原因是隧道出口段内外亮度差较大,驾驶员在驶离时明适应时间较长。LED光源的光谱呈现双峰结构,在长波长范围内,光谱含量差异明显。明适应的能力主要与两个因素有关,一是瞳孔面积的变化;二是感光色素的光化学反应。不同色温的LED具有不同的光谱特性,进而通过影响感光色素的合成,来影响明适应的时间长短。现在市场上可用的隧道照明LED光源的色温可选范围比较广,所以实验选取了市场上可用的不同色温的大功率的LED光源作为研究对象,其色温分别是3 000, 3 500, 4 000, 4 500, 5 000, 5 700和6 500 K等7种。邀请了30名视觉功能正常,矫正视力1.0以上,且无色盲、色弱等其他眼疾的观察者参加了本次实验。地点选择在长9 m,高2.8 m,宽5 m的模拟隧道内。实验参数选取3组亮度值,分别为4, 8和12 cd·m^-2;2个灯具安装高度分别是2.0和2.4 m;3个安装角度分别是15°, 20°和25°。共评估了126种照明条件。实验结果表明:隧道出口段亮度越大,明适应时间越小;当亮度相同时,随着色温的增大,明适应时间减小;灯具安装角度和安装高度对光谱的影响很小,改变安装高度和安装角度并不能有效的减小明适应时间。从明适应的角度出发,通过分析不同色温LED灯的光谱,为隧道照明设计与应用中出口段LED光源的选择提供数据和理论支撑。     

LED阵列型紫外光固化光源系统

提出了一种适用于紫外光固化的新型光源系统.该系统以大功率紫外光LED和光学系统组成阵列结构来实现固化光源的高辐照度,大功率LED阵列由多路可控恒流源系统控制,根据固化材料的特点外部设定驱动电流,控制光源发光强度.与常用的高压汞灯相比,该系统无需高压驱动和冷却设备,具有操作简单、固化效率高和绿色无污染等优点.实验结果表明,该系统能够发出均匀稳定的高强度紫外光.