The propagation characteristics of oblique incidence terahertz (THz) waves through non-uniform plasma are investigated by the shift-operator finite-difference time-domain (SO-FDTD) method combined with the phase matching condition. The electron density distribution of the non-uniform plasma is assumed to be in a Gaussian profile. Validation of the present method is performed by comparing the results with those obtained by an analytical method for a homogeneous plasma slab. Then the effects of parameters of THz wave and plasma layer on the propagation properties are analyzed. It is found that the transmission coefficients greatly depend on the incident angle as well as on the thickness of the plasma, while the polarization of the incident wave has little influence on the propagation process in the range of frequency considered in this paper. The results confirm that the THz wave can pass through the plasma sheath effectively under certain conditions, which makes it a potential candidate to overcome the ionization blackout problem.
红外偏振成像技术是一种结合红外成像和偏振成像两个维度的新型探测技术.红外偏振成像仿真技术能够产生大量数据对红外偏振成像系统进行训练,能够有效地提升系统平台性能,缩短研发时间,降低投入成本.近年来,国内外学者开展了大量红外偏振成像仿真、双向反射分布函数模型以及目标材料红外偏振特性的研究工作.文中主要介绍了目标场景红外偏振成像仿真技术的研究背景、基本原理以及国内外发展历程,并展望了此项关键技术的应用价值和发展趋势.
偏振探测技术是一种场景多维光学信息获取技术,它能够应用于弱小目标探测任务中,可以克服传统光学探测技术难以在低照度场景、恶劣天候条件下探测的不足.但偏振图像中的目标尺寸小响应弱,而且背景杂波和图像噪声的分布特征不同于强度图像,是检测算法需要解决的问题.首先分析偏振成像原理,比较了偏振图像与传统强度图像的特点;然后对强度图像和偏振图像进行融合增强;最后根据局部对比度显著性理论,提出了基于双邻域梯度的偏振融合图像目标检测算法.实验结果表明,与传统算法相比,文中算法更充分利用了偏振图像特点,可以更有效实现弱小目标检测.
水下偏振成像技术可以对水下图像对比度进行增强,但受探测器动态范围限制,难以获取准确的偏振信息,影响最终增强效果.提出了以三个任意角度检偏片成像结果进行基于水下图像复原的方法,并对滤光角度进行了研究.结果表明,对于主动线偏振照明,在入射光的正交偏振方向附近取三个点效果最好.对于非偏振光照明,在背景光偏振角间隔45°位置附近取三个点效果最好.该结果可以为高浑浊水下主动偏振成像增强技术提供理论支撑,拓展水下主动偏振成像技术的应用范围.
为了更好地对海洋牧场水下环境及海珍品进行监测,通过532 nm激光光源与波片调制相结合的方法集成了一套水下偏振成像系统,并使用米勒矩阵法对偏振图像进行处理.以海参为目标物并模拟海洋牧场水体环境进行了实验,通过成像系统获取偏振图像后,依据推导出的米勒矩阵公式进行图像融合.通过对比融合后的米勒矩阵图像和原图像对比度、信息熵等参数,证明米勒矩阵法能够有效地消除背景散射光的影响,提高成像对比度,进而提高成像质量.
全固态单频连续波钛宝石激光器具有线宽窄、光束质量好、噪声低和稳定性高等优点,尤其是其输出激光波长覆盖了 650～1 030 nm的红光和近红外波段,可以对应多种原子的跃迁吸收线,因而是原子物理、量子通信、拉曼光谱等研究领域中的重要光源.近年来,随着精密测量研究的快速发展以及量子模拟等新型研究的兴起,在关注全固态单频连续波钛宝石激光器的宽输出波段的同时,对钛宝石激光器的转化效率、输出功率、连续调谐能力、稳定特性及噪声特性提出了更高的要求.介绍了以提高全固态单频连续波钛宝石激光器性能为出发点所发展的自注入单向技术、超宽范围调谐技术、连续调谐技术,并综述了近年来所发展的各项技术在全固态单频连续波钛宝石激光器中的最新应用进展.
在恶劣天气条件下,环境中的散射颗粒造成成像设备获得的图像严重退化,使图像的应用价值大为降低.偏振成像技术在获取目标物体强度信息的同时能获取物体的多维度偏振信息,通过对这些多维度信息复原,可以提高图像细节和可视度.开发了电机带动齿轮传动对偏振片旋转的分时型偏振成像系统,在上位机控制偏振片旋转角度,实现任意波段偏振图像的获取,并利用偏振成像算法获得去散射图,由于偏振成像算法处理后造成重构图像中不同位置景物有明显的明暗差异,又通过自适应图像增强算法重建被过度处理的图像部分区域,使图像的整体对比度均衡,能提供更多的细节信息能力,具有重要的实际应用价值.
水下成像技术在水下目标探测和识别领域具有重大研究价值,而传统水下偏振成像技术往往无法同时满足成像质量与成像实时性.针对传统水下偏振去散射成像带来的数据量大、处理时间长等问题,提出了一种水下目标的快速、实时去散射清晰化偏振成像方法.该方法利用了背景光偏振度与目标光偏振度的差异性,用于自适应的快速获取背景散射光区域,同时延续了目标整体偏振度一致这一假设,利用加权直方图均匀化方法通过调整图像灰度级的动态范围,对不同频次的灰度级进行加权处理,得到更符合人眼视觉效果的图像.实验结果表明,快速水下偏振去散射技术在提升成像质量的同时有效的增快了处理时的运算速率,在水下工作中具有良好的应用前景.
提出了一种适用于通道型偏振光谱技术的高分辨率斯托克斯光谱重建算法.根据干涉仪的工作原理,建立正演模型矩阵.利用两个延迟器的相位对其单元进行了排列,得到求解矩阵.利用干涉图和最小二乘法求解矩阵恢复偏振光谱.此外,正演模型矩阵可以用随机矩阵代替,应用范围更广.新的光谱重建方法不通过加窗分离光谱,避免了通道混叠带来的影响.
报道了采用Littman-Metcalf结构形式,利用宽增益谱半导体激光器作为内腔种子源,闪耀光栅和调谐反射镜构成外腔反馈单元,实现了波长可调谐范围覆盖1 479.96～1 599.96 nm的无跳模、高精度(±1.38 pm)、高边模抑制比(84.34 dB)以及高稳定性(功率:±0.00 883 dB/1h,波长:±0.25 pm/1h)输出的实验结果.该外腔可调谐半导体激光器的有效腔长约为50 mm,输出最大功率为15.19 dBm,输出最小光谱线宽为18.89 kHz.该研究有利于推动新型超高分辨率光谱分析系统的研究,为其提供自主可控的激光信号产生源.
传统光电探测设备只能得到目标的强度信息,偏振探测技术则通过获取偏振信息,增加探测的信息维度,显著增强目标与背景之间的对比度,解决在复杂背景下目标探测的难题.首先简要介绍了偏振探测的技术内涵及其发展历程.随后,详细介绍了偏振探测技术在目标探测领域的应用现状.最后,阐述了未来偏振探测技术的发展趋势.
由于水下环境复杂多变,水流湍急、相机抖动、悬浮颗粒的遮挡以及光的吸收和传播等导致光学设备获取的水下视频出现运动模糊、颜色失真和对比度低等问题.针对这些问题提出一种改进BasicVSR的水下视频超分辨率算法以提高重构图像的细节信息,同时改善水下图像偏蓝和偏绿的现象.首先,利用卷积神经网络拟合水下图像退化模型中的参数,进而得到水下图像特征;其次,利用原始输入的低分辨率视频帧计算得到前后帧之间的光流值;最后,利用光流信息对特征图进行双向传播,最终得到重构之后的每一帧图像.实验结果表明,经文中算法处理后的水下图像更符合人眼视觉特征,并且图像质量评价指标上相比其他算法有显著提高,更好的满足水下视觉高级任务对水下视频质量的要求.
机载光电分布孔径系统采用多个红外传感器分布于机身周围安装的方式,实现对飞机周围4π空域的视场覆盖.文章概述了F-35战斗机光电分布孔径系统的组成、特点及系统演进,重点研究了系统在威胁告警及态势感知、光电火控引导、弹道导弹探测预警、光电情报搜集监视与侦察、昼夜红外成像等方面的作战运用,并介绍了光电分布孔径系统的未来发展.
为了提高大功率半导体激光器输出频率稳定控制的效果,提出基于调制转移的大功率半导体激光器频率稳定控制方法.首先分析大功率半导体激光器工作原理,利用光电调制器对激光器泵浦光相位进行调制,获取大功率半导体激光器光波附加相位和泵浦光电场矢量;然后以附加相位和泵浦光电场矢量为基础,使用调制转移技术建立调制转移光谱锁频环路模型,计算大功率半导体激光器探测光和边带拍频信号;最后建立调制转移光谱锁频环路模型表达式,通过求解该表达式,得到大功率半导体激光器的锁频数值,实现激光器输出频率的有效控制.实验表明,文中方法计算大功率半导体激光器拍频信号较为准确,降低其输出拍频信号区间,响应时间最大为0.07s,响应较为迅速,控制精度较高,具备较好的频率稳定控制能力,控制效果好.
为了对抗双色制导武器,提高诱饵与目标的光谱匹配性,国外开展了系列光谱型诱饵装备研究,并装备了机载、舰载平台.重点介绍并分析了国外机载、舰载光谱型诱饵装备的发展现状以及装备情况,为光谱型诱饵对抗发展研究提供参考.
裸眼3D(naked-eye three-dimensional)技术具有多感知性、沉浸感、交互性、构想性的特点,可打破传统显示,让使用者不用戴眼镜就能轻松体验科技的立体影像效果,具备广阔、实用的应用前景.利用激光全息的干涉记录和衍射再现的原理,设计了裸眼3D显示屏的制作光路,使两幅具有不同视差的图像经投影仪投影到全息投影屏,经全息屏的光场调制后分别进入人的左眼和右眼,在人的大脑形成三维立体的显示效果;采用了光致聚合物感光材料作为体全息的记录介质,通过多层薄全息衍射效率的累积,使得体全息的衍射效率达到73.56％以上,最终制作了高分辨率、高能量利用率的裸眼3D投影系统,实现了裸眼3D的展示功能,可应用在广告传媒、数字文创、游戏等多个领域.
设计一种基于超材料的具备毫米波吸收功能的吸波结构,该结构包括基于氧化铟锡(ITO)薄膜制备出的超材料吸波层、电磁波反射层以及由泡沫制成的间隔层.吸波性能主要通过透明的氧化铟锡膜周期图案来实现.此结构在27.4～39.9 GHz范围内可实现90％以上的吸收.
布里渊显微镜因为其无标签、非接触的特性在活体成像方面展现出巨大的潜力.自诞生至今,已在细胞、组织、角膜等生物样品的力学测量中展现出独特的优势.回顾了布里渊显微镜技术的发展历程,对目前几种主要的布里渊显微镜进行原理分析和发展综述,并对其未来发展做出了展望.
利用激光诱导击穿光谱(LIBS,laser-induced breakdown spectroscopy)技术对掺杂Cu、Pb元素的土壤样品进行定量分析,寻找最优实验条件.实验使用直接定标法和内标法对元素特征谱线进行拟合,根据计算相关系数及检出限选择合适的数据处理方法.由实验结果可知,能量设定在70mJ,延迟时间为2μs可以达到元素谱线强度和信背比的最优实验条件.以Fe元素谱线作为内标校准曲线与直接定标相比,两种掺杂的重金属元素的拟合系数R2分别比直接定标提高了1.4％和 3.7％.实验表明,通过Fe元素作为内标元素,能够降低激光器能量波动的影响,提高拟合精准度.
为加工制造符合工程实际的复杂光电系统非规则壳体,基于Stewart并联机构设计一款光电壳体多自由度包络成形驱动系统.首先提出驱动系统的主要技术要求,然后阐述驱动系统的组成及工作原理,随后选取滚珠丝杆作为驱动系统的直线运动机构以满足系统功能要求,根据技术指标对其进行设计计算,并分别对丝杆和螺母进行设计选型,再选型一款合适的电机对滚珠丝杆进行驱动,最后对设计结果进行分析并与技术指标进行对照.结果表明,所设计的多自由度包络成形驱动系统满足高速、稳定、低延时的技术要求,具有生产制造装配的可实现性.
