光电探测器上多组圆环条纹的现象与机理

在开展激光对光电成像系统的干扰实验时,观察到光电探测器上多组圆环条纹并存的现象,并采用对光学系统拆解、测量、建模重构和光线追迹的方法揭示了每一组圆环条纹的产生机理。首先,对实验所用的光学系统进行拆解,测量各个镜片的曲率半径、厚度、通光孔径等几何结构参数,并采用TRACEPRO光线追迹软件建立了该光学系统的理论模型。基于该光学系统模型,追迹大量光线经光学系统传输后在光电探测器上的能量分布,分析每一种能量组分的来源,发现多组圆环条纹的出现是由于不同激光能量组分的干涉效应而产生的,并揭示了产生每组圆环条纹的对应能量组分。文中的研究结果可为激光对光电成像系统的干扰效果评估提供技术支撑。     

准平行光干涉的激光干扰方案与实验研究

提出一种利用准平行光干涉进行激光干扰的方案。在干涉理论分析的基础上,利用He-Ne激光实验得到2路、3路、4路的多光束准平行光干涉图像与干涉强度极大值,并仿真得出准平行光干涉图像和干涉光强分布。实验和仿真表明:准平行光干涉的图样的形状取决于光束的方向角。在某些方向角时,干涉视场的中央可出现干涉亮纹或亮斑。干涉条纹或干涉光斑之间的间距由两两光束之间的夹角所确定。在不大于0.5 mrad范围内,两两光束间夹角的实验数据与仿真数据近似一致,并且干涉亮纹或亮斑的强度极大值接近理论最大值,即2束、3束、4束准平行光的干涉强度最大值分别是单束光强的4倍、8倍、15倍。给出干扰方案的效果评估以及干扰有效性的验证。     

红外成像系统中激光耀斑成因机理

在使用CO2激光干扰红外热像仪时发现了大面积同心圆环状激光耀斑.针对激光耀斑的形状,综合考虑等厚干涉的形成条件、等厚干涉条纹的形状、热像仪光学系统的结构、热像仪的光阑结构、光学元件在出现损伤后生成的衍射条纹形状、圆孔衍射的光斑形状、CO2激光的热效应等因素,对其成因从干涉、衍射和热像仪光阑二次成像等角度进行了分析,对部...     

费佐干涉仪脉冲波长计的研究

本文介绍了一种静态干涉波长计.它既适用于连续激光也适用于脉冲激光.静态光学系统是由费住干涉仪、单模光纤和准直光路组成.所产生的平行干涉条纹成像于线型光电二极管列阵,再由IBM微机进行数据分析.实验结果表明分辨率优于2×10~(-6).     

连续波穿透雷达柱面成像的干涉条纹抑制研究

在进行单频连续波表层穿透雷达的柱面2维无损检测成像扫描时,发现明暗相间的条纹现象,这是雷达成像扫描的一种主要干扰,会严重降低目标的成像效果。该文简单分析了曲面干涉条纹的产生机理,并且基于柱面与目标的谱域分布特性差异,提出谱域干涉条纹滤波方法。针对小目标具有较规律的谱域角度分布特性,沿角度进行谱域插值的补偿,以消除谱域滤波丢失目标谱信息的影响。此外,结合波前成像算法,给出了实现简单、处理高效的谱域滤波成像处理流程。通过仿真分析和实测数据实验,结果表明该文方法能够有效去除柱面的干涉条纹,形成清晰的目标图像。与传统的减平均方法的对比证实该文方法更有效。     

激光干扰光电成像导引头的建模与仿真

在建立形心跟踪式光电成像导引头模型的基础上,根据激光干扰光电成像导引头输出图像的特点,建立了亮斑干扰模型、亮斑加亮带干扰模型、全饱和干扰模型和致盲干扰模型.理论分析认为亮斑加亮带的干扰效果与亮斑干扰类似,致盲干扰的效果与全饱和干扰类似.利用研制的光电成像末制导干扰仿真软件,系统研究了典型应用下,激光干扰对形心跟踪式光电...     

光载微波信号抗大气干扰的研究

为了研究射频强度调制激光信号光源的参量,特别是调制深度对调制波的抗干扰能力产生的影响,采用干涉法对射频强度调制激光信号在通过大气湍流干扰后其相位的变化进行了理论分析和实验验证。搭建了Mach-Zehnder干涉仪,参加干涉的两束光分别为未经调制的单频光和调制后的双频光。以干涉条纹对比度作为信号相位起伏的衡量标准,比较不同大气湍流干扰条件下,干涉条纹的对比度随调制深度的变化。大气湍流由空间光调制器模拟产生,分别在26.32%,42.04%,67.59%和85.04% 4种调制深度下,比较有无大气湍流时干涉条纹的对比度的变化。结果表明,调制信号的调制度越深,其抗大气湍流干扰的能力越强。该结论对双频激光雷达光源的选择具有一定的参考意义。     

定向干扰激光的红外成像建模与仿真

为有效应对红外成像制导武器,激光定向干扰技术在近年得到重点发展,并有望成为未来红外对抗的主要方式。着眼于对激光干扰条件下红外系统成像特性的研究需求,对机载激光定向干扰从发射、大气传输、光学系统传输以及探测器响应的全链路过程进行了分析建模,构建了激光干扰条件下红外系统成像特性的仿真模型,最后通过试验验证了文中方法和模型在对激光的红外成像灰度等级、成像光斑及灰度分布特性、成像饱和与致盲毁伤效果方面能够有效反映红外成像系统对激光的实际响应特性,并取得与实测试验相近的仿真结果,从而为后续深入研究激光定向干扰效能奠定基础。     

日光对532nm激光成像性能影响实验分析

532 nm激光成像雷达在成像过程中容易受到日光干扰而降低图像信噪比。利用532 nm条纹管激光雷达对复杂场景(建筑物群)进行昼夜成像实验,并采用直方图统计法分析同一场景分别在白昼和夜晚的激光强度像和距离像的像素值分布,进而分析日光对激光成像性能影响。实验结果表明:日照光会提高激光强度像的亮度以及背景/目标的对比度,同时也增加了距离像的空天背景噪声;夜晚激光距离像信噪比高,但目标强度像对比度不佳。     

基于双波长法补偿空气折射率的激光追踪系统ZEMAX仿真方法

提出了一种基于双波长法补偿空气折射率的激光追踪测量系统的ZEMAX仿真分析方法。利用光学器件对偏振光的变换特性来建立系统的能量模型,建立了基于ZEMAX软件的光学系统模型,分析了光学系统中非理想的光学元件性能对干涉条纹对比度的影响。仿真分析结果表明,当光学系统分光部分、追踪部分和接收部分的分光镜的分光比分别为2…8、6…4和5…5时,条纹对比度达到0.99,光学系统的干涉效果最好。光学系统中的偏振分光镜在非理想条件下,对干涉信号的条纹对比度的影响较小。     

激光发散角测量的误差分析

为了研究产品装调过程中,套孔法和CCD成像法得到的激光发散角偏差较大原因,采用ZEMAX仿真进行了理论分析,并结合相关试验进行了验证。结果表明,在CCD白光观瞄系统中利用CCD成像法测量激光光斑大小时,由于白光与激光间存在光程差,计算激光发散角时,需要消除光程差导致的图像误差的影响。激光光斑大小与距离符合双曲线规律变化。近场条件下不成线性关系,CCD成像法测量得到的激光光斑图像偏大,计算得到的激光发散角远大于套孔法的测量值;远场条件下近似成线性关系,套孔法及CCD成像法测算得到的激光发散角数值基本一致。该研究可以根据产品的设计参量,消除光程差对激光激光束散角的影响,提高测量精度。     

固体激光远场瞬时光斑时空分布测量技术

基于漫透射CCD成像法原理,建立了固体激光瞬时光斑时空分布测量系统。开展了该测量方法的可行性验证实验,能够精确地获得激光远场光斑图像,并运用Matlab软件对测量数据进行处理,得到激光远场光斑半径、光束质量、质心位置、光轴抖动、光强分布以及平均功率密度等参数。实验结果表明:利用漫透射CCD成像法测量固体激光远场瞬时光斑时空分布是可行的,测试系统采集频率可达120 Hz。该方法具有高分辨率、高帧频、低成本、使用方便的突出优点,能同时实现激光强度分布和功率的测量,测量功率误差小于2%。     

湍流大气折返路径成像光斑与光强起伏实验研究

利用红光激光器、3M微晶棱镜阵列反光膜和长焦高速CCD相机构建的折返路径激光成像探测系统,进行了湍流大气中1 km传输路径上的激光光斑回波成像探测实验,同时使用激光闪烁仪实时监测湍流强度变化。首先对获得的激光回波光斑图像的强度分布进行了直观分析,比较了在不同湍流强度下折返路径激光光斑形态的差异,接着统计计算了不同湍流强度下,光斑光强概率密度分布与光斑图像位置和区域面积大小的关系。结果表明：折返路径下的激光传输光强起伏概率密度函数在光斑上的各处基本都符合对数正态分布,但在质心处附近的区域符合程度更高,且符合程度与接收面积大小呈负相关。同时湍流强度对回波光斑平面上不同位置之间、不同接收区域大小之间符合正态分布程度的差异有一定影响。     

卫星光通信终端CCD成像光斑弥散圆尺寸选择

利用CCD对自由空间传输的激光进行成像,可得到入射光束的角度信息以实现对发射光束的控制。卫星光通信中,提高对入射光束角度偏差实时测量的精度,可以有效地提高终端的光束跟踪性能,进而有效地保持激光链路的稳定。通过分析角度偏差检测原理,建立了卫星光通信中跟瞄装置测角性能分析模型。分析了测角精度与CCD成像光斑弥散圆尺寸之间的关系,并通过模拟实验进行了验证。结果表明,在卫星光通信系统设计中,综合考虑测角精度要求、终端功耗限制等因素,选择CCD成像光斑相对尺寸在2到3之间为最佳。     

激光光强分布测量中CCD数字图像的预处理

提出了一种对激光光斑的CCD数字图像进行预处理的方法.借助于目前广泛使用的计算机软件MATLAB和Origin,利用MATLAB的图像处理工具箱对激光光斑的原始CCD图像进行去噪,并使用Origin软件的曲线拟合和FFT平滑功能对光强分布曲线进行了平滑处理.实验结果表明,进行图像预处理后的原图像噪声被有效地抑制和消除,光强分布较为平滑.     

利用数字技术进行激光横向光强分布分析的研究

本文介绍了利用数字技术进行激光横向光强分布分析的原理。并给出了具体的方案．实现了对激光横向光强分布图像进行锐化处理、生成光强分布的曲线、三维彩色图像及相关函数，并能进行高斯分布拟合检验．     

脉冲激光干扰面阵CCD成像系统的实验研究

为了研究脉冲激光对面阵CCD的干扰效果,采用近场模拟实验的方法,设计了重复频率脉冲激光干扰CCD成像器件近场实验。当CCD器件表面接收激光功率密度达到2.97mJ/cm2时,观察和记录了CCD器件串音饱和现象;当CCD摄像机电子快门打开时,除发射窗口有激光光斑图像外,激光脉冲在激光器出光口竖直方向也会形成偏离出光口位置的漂移光斑图像。分析了CCD摄像机电子快门作用机理及图像信号转移方式机理,并对光斑漂移现象给出了合理解释。结果表明,重复频率脉冲激光可使CCD图像上出现漂移光斑而对图像形成干扰。这为重频脉冲激光干扰CCD的研究提供了理论基础和初步实验验证。     

变焦彩色CCD成像系统的激光外场干扰实验

开展了变焦彩色CCD成像系统的激光外场干扰实验,测得了半导体激光（750 nm）对变焦距（17~187 mm）彩色CCD相机的干扰效果;同时利用典型的激光干扰CCD模型,完成了对实验结果的验证与理论分析。理论与实验结果表明:750 nm激光对彩色CCD成像系统的干扰效果明显,CCD靶面出现了明显的光饱和和串扰现象;在激光辐照条件相同情况下,光学系统焦距f越大,被光阑截断的激光就越少,到靶的激光功率密度就越高,CCD靶面的光饱和面积就越大;光学系统焦距f为17 mm时,CCD靶面的光饱和面积为0.33 mm0.29 mm,而当光学系统焦距f增大至120 mm时,CCD靶面的光饱和面积为1.8 mm1.2 mm。仿真结果与实验结果基本一致,证明了理论模型的正确性。研究结果将对CCD器件的实际应用具有一定的指导意义。     

空间光通信中高帧频相机动态调光技术研究

为了满足空间光通信精密跟踪的需求,在信标光路中保证光电探测器接收到的激光能量稳定不变,研制了满足大气环境下动态光强稳定装置。对该装置所采用的基于液晶的高帧频相机动态调光技术进行研究。通过与传统机械调光、电子快门调光相比较,验证基于液晶的高帧频相机动态调光技术的可行性。结合空间光通信系统的特点,阐述基于液晶的动态调光原理。介绍了基于液晶的动态光强稳定装置系统组成,给出实验数据和结果。结果表明:采用液晶光束衰减器对高帧频CCD相机进行动态调光,可以实现在无机械运动部件条件下对信标激光能量进行自动控制,从而保证探测器接收到的激光能量稳定。因此在空间光通信中,基于液晶的高帧频相机动态调光技术是可行的,而且有着广阔的应用前景。     

激光远场能量密度分布测试系统的实现

要设计了基于CCD成像法的激光远场能量密度测量系统,给出了CCD成像法测量远场激光能量密度分布的基本原理,并在特定条件下对激光能量测量模型进行简化.利用漫反射靶板将激光的能量分布信息采集至CCD相机,并在靶板的特征位置上安装能量探测器,依据激光能量模型,将激光光斑图像灰度信息与激光能量探头所测的实际能量值进行信息融合,...