2013年 第42卷 第4期
研究了HgCdTe液相外延薄膜的组分均匀性对器件响应光谱的影响。提出了一种计算HgCdTe红外探测器响应光谱的方法，考虑了HgCdTe液相外延薄膜的纵向组分分布和横向组分波动，以及光在器件各层结构中的相干、非相干传输。使用该方法计算了响应光谱的峰值响应率和截止波长液相外延HgCdTe的互扩散区厚度z和组分均方差的变化规律。结果表明：对于一般的HgCdTe外延薄膜，小于0.002，不需要考虑横向组分波动的影响。同时计算了峰值响应率和黑体响应率液相外延HgCdTe的总厚度的变化规律，可以得到最佳的吸收区厚度。
计算了欠膨胀状态、设计状态和过膨胀状态三种典型流动状态下的轴对称收扩喷管在3~5 m波段的喷流红外辐射传输特性，并对三种状态的计算结果进行了分析比较。流场采用有限体积法和重整化群（RNG）k-湍流模型求解N-S方程得到，喷流的红外辐射强度采用有限体积法结合窄带模型求解吸收发射性介质辐射传输方程得到。计算结果显示：欠膨胀状态的喷流红外辐射强度最大，设计状态与过膨胀状态的喷流红外辐射依次降低，随天顶角的增大差距增大，这与喷流的流动特点有关，说明喷流流动特点的改变影响红外辐射的大小，通过控制喷流的流动可以控制喷流红外辐射强度。
为计算末敏子弹在弹道诸点的瞬态红外辐射，根据末敏子弹外壁气动加热、辐射换热和内部导热耦合作用机理，利用流体仿真软件Fluent对完整弹道下末敏子弹的非稳态温度分布进行数值计算。在此基础上，计算分析了子弹弹体和降落伞在3~5 m和8~12 m波段的红外辐射特性及在弹道中的变化规律，并与对应探测视线方向的天空背景红外辐射特性进行对比。计算结果表明：降落伞辐射亮度有时为子弹弹体辐射亮度的一半，但辐射强度可达到子弹弹体辐射强度的21倍，在长波红外波段、弹道减速减旋阶段实现对末敏子弹的告警具有较强的可行性。
黑体参考光源辐亮度精度是决定红外遥感器绝对辐射定标精度的关键因素。为了提高黑体辐亮度测量精度，设计了一种直接测量黑体辐亮度的红外标准辐亮度计。描述了整个系统的光机设计方案和工作原理，利用高精度水浴黑体对辐亮度计进行定标。实验结果表明：辐亮度计的1 h非稳定性优于0.03%；测量黑体辐亮度不确定度达0.22%，相当于308 K时辐亮度温度不确定度73 mK。该标准辐亮度计具有系统级测量、高精度溯源等优点，可实现黑体辐亮度与实验室辐射标准之间的溯源。
以正硅酸乙酯为硅源，采用酸碱两步催化法经过溶胶-凝胶和冷冻干燥制备出SiO2气凝胶基材，并在凝胶老化过程中添加三乙胺盐酸盐得到兼具中远红外吸收特性的硅基复合气凝胶。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、氮吸附-脱附和傅里叶红外吸收光谱对气凝胶的结构和性能进行了表征。结果表明：胺盐在硅气凝胶网络结构中穿插结晶；基材的比表面积、最大孔容和平均孔径分别为524.5 m2/g、1.2 cm3/g和9.2 nm，复合材料的比表面积、最大孔容和平均孔径分别为37.93~138.7 m2/g、0.08~0.28 cm3/g和7.1~8.8 nm；基材和复合气凝胶的表观密度分别为0.25 g/cm3和0.35~0.51 g/cm3；复合气凝胶在中远红外窗口具有宽频吸收的特性，且三乙胺盐酸盐含量的增加，中红外相对吸收强度成比例增强。
缺陷深度定量测量是脉冲红外热波技术定量测量的重要应用，在一维热传导理论模型基础上分析了对数温度-对数时间二阶微分峰值法计算原理。以背面有6个大小相同深度不同的平底洞不锈钢试件为例，利用Ansys模拟脉冲红外无损检测过程，采用对数温度-对数时间二阶微分峰值法计算缺陷深度。比较和分析了Ansys和脉冲红外热波实验结果，结果表明所建立Ansys模型与脉冲热波实验结果相符，可为脉冲红外热波技术缺陷深度定量测量应用提供理论依据。
以典型飞翼布局无人机为研究对象，采用流场计算商业软件和自主开发红外计算软件相结合的形式，利用离散传递法计算了全机在8～14 m波段红外辐射强度分布。在红外计算过程中，考虑了发动机固体壁面的发射和反射，飞机蒙皮的发射，燃气内CO2、H2O和CO吸收与发射作用。结果表明：马赫数是影响其8～14 m波段红外辐射特征的重要因素之一；通过冷却、隔热等措施降低后机身发动机热影响区蒙皮的温度或者在机身蒙皮上涂敷低红外发射率材料可以明显降低飞机在8～14 m波段的红外辐射特征，该研究为未来飞行器红外隐身设计提供了参考。
提出了一种基于相位差偏置萨尼亚克环的新型外腔半导体激光（ECDL）无调制稳频方法，采用偏振分束器（PBS）作为萨尼亚克环的输入及输出端，并利用1/4波片在环内沿相反方向传播的偏振方向互相垂直的两束光之间引入/2的相位差（），萨尼亚克环的输出光经过起偏器可以分解得到由Rb的饱和吸收峰引起的色散相移，通过这种方法可以得到适合稳频的误差信号。相比现有的利用全内反射引入相位差（sin=0.64）的方法，色散信号放大系数sin的值可达到理论最大值，有效地提高了误差信号的强度，这种方法简单、稳健，且在原子物理实验等方面具有潜在应用。
据实战条件下对狙击手远距离快速搜索的需求，基于猫眼效应理论改进了猫眼目标最大可探测距离模型，并运用MATLAB软件绘制了相关曲线。搭建了可以对猫眼目标进行大视场、远距离快速搜索的激光主动探测系统样机。实验结果表明，系统样机可以实现距离狙击手1 200 m范围内的激光主动探测，并针对普通和复杂背景图像提出了相应算法，提高了捕获图像的视觉效果，实现了基于猫眼目标特征的自动识别。该研究对提高和改进狙击手探测系统的作战效能具有十分重要的意义。
针对水下弹目交汇时引信需在近程（大于10 m）获取目标的距离和方位信息，为充分利用发射激光能量，增大激光回波功率，对水下单光束脉冲激光方位识别系统角度参数进行了优化设计。通过推导水下脉冲激光方位识别系统探测目标的回波功率方程，建立了回波功率与系统角度参数之间的关系，得出水下脉冲激光方位识别系统角度要求和充满区距离表示式，利用iSIGHT软件，基于多岛遗传算法对角度参数进行了优化计算。结果表明：在不考虑其他影响因素的情况下，发射光束中心与弹轴的夹角t取30，接收视场中心与弹轴的夹角r取34.5，接收视场角r取10时能获得系统最小的充满区距离。所得计算结果可为水下单光束脉冲激光方位识别系统角度参数的设计提供理论依据。
为了解决对激光精确制导武器干扰效果仿真评估的问题，需要利用闭环实验方法获得的激光精确制导武器落点进行评估并建立以落点为评价对象的效果评估标准。文中采用概率论与数理统计方法得到了对激光精确制导武器干扰效果仿真评估标准建立方法，采用柯尔莫哥罗夫-斯米尔诺夫检验手段确定了某激光精确制导武器的落点分布规律并建立了对该激光精确制导武器角度欺骗干扰效果评估标准，评估了某角度欺骗干扰设备对该激光精确制导武器的干扰效果。该标准可以较为准确地评估角度欺骗干扰设备对激光精确制导武器的干扰效果，初步解决了对激光精确制导武器干扰效果数学仿真评估的问题。
根据激光半主动制导武器的特点建立了该类武器制导与控制系统半实物仿真模型。通过分析误差对半实物仿真的影响，指出几何误差的影响较大，并建立了误差数学模型。通过数学仿真，在脱靶量的允许范围内给出了最大允许角误差。为消除误差，设计了导引头闭环跟踪半实物仿真实验。利用仿真结果建立了误差参数超定非线性方程组，并使用牛顿迭代法和加权最小二乘法的组合算法来解算。此项研究工作有效地提高了仿真精度，同时也提高了基于该类平台半实物仿真实验的置信度。
星载激光测高仪发射的激光脉冲在通过地球大气层时发生折射，导致激光路径的延长，为了获得高精度的测距结果，必须对大气延迟进行修正；而大气干项延迟在大气延迟中占主导作用，仅由测量位置的地表大气压力决定。通过推导静态大气在非理想气体条件下的流体静力学方程，得出地表气压与位势高度有关的大气压力模型，结合NCEP基于标准大气压层的气象数据和GLAS测量的时间经纬度和高程数据，对位势高度使用4阶Runge-Kutta算法进行数值积分得出地表气压，进而计算大气干项延迟。通过该方法和NCEP地表气压估计得出的干项延迟分别与GLAS官方公布的干项延迟对比，该方法计算结果的趋势与准确程度均占优，且最大干项延迟误差小于2 cm。证明通过流体静力学方程数值积分计算地表气压的方法能够得出对星载激光测高仪较为准确的大气干项延迟。
在激光散射告警器设计中，为了兼顾探测概率与虚警概率两项指标，围绕适用于激光气溶胶散射信号探测的相关探测技术开展了理论与实验研究。在对低空中1.06 m激光气溶胶散射信号的辐照度分布与时域特征进行理论分析的基础之上，根据相关处理对信噪比的改善效果与作用条件的实验研究结果，理论计算了基于相关处理的激光告警设备的探测灵敏度，并据此研制了实验装置，在外场实验中实现了激光气溶胶散射信号的离轴截获。研究结果表明：相关探测技术能够在保持低虚警的同时，进一步提高探测装置的散射信号截获能力，是一种提高散射探测概率的有效途径。
为了进行高速及超高速测量，提出了一种基于双纵模He-Ne激光器的多普勒测速结构。阐述了双纵模激光多普勒测速的基本原理，设计了系统的光路结构，并运用数字滤波、数字自相关技术对多普勒信号进行处理。理论分析与实验结果表明：双纵模激光多普勒测速系统利用相邻两个纵模的拍频作为基频大大减小了比例因子，解决了系统进行高速及超高速测量的难题；数字滤波去除直流基底和部分噪声；自相关技术进一步抑制噪声，提高了信噪比，便于精确提取多普勒频率。测量了高速转盘上待测点切向运动的速度，测量结果的重复性精度优于0.8%。
测距精度是激光雷达系统的重要参数，测距精度影响因素的研究对于提高激光雷达系统性能具有重要价值。增益调制无扫描激光雷达是一种新体制的激光雷达，其测距精度的影响因素不同于传统飞行时间测量的激光雷达系统。从增益调制激光雷达距离表达式出发，推导了增益调制激光雷达各系统参数对于距离精度的影响，综合考虑了ICCD的调制误差、回波强度较低时的光子噪声、探测器噪声、微通道板的增益饱和等因素，给出了测距精度与回波功率的关系曲线。得出增益调制无扫描激光雷达系统存在一个回波强度区间，在该强度区间内，无扫描激光雷达的测距精度是区间外的2倍以上。
将脉冲激光调制成更窄脉宽的脉冲串，并作为激光雷达信源信号用于水下探测，在接收端采用窄带滤波器的方案被证明可以有效抑制海水后向散射对水下探测的影响。在实际应用中，在调制频率一定的情况下，接收端滤波器带宽设计直接决定系统对海水后向散射抑制能力。在研究海水水质参数与脉冲激光频率展宽的基础上，构建海洋载波调制脉冲激光雷达半实物平台进行仿真实验研究。半实物仿真表明，随着滤波带宽增大，对比度提升呈现出了先增大后缓慢下降的趋势。最后通过实验结果的对比分析给出了一种滤波器带宽设计方法。
利用一台多纵模调Q Nd：YAG激光器泵浦的浅表垂直发射太赫兹波参量振荡器参量产生了高功率可调谐太赫兹波辐射。推导了非共线相位匹配条件下的有效参量增益长度以优化太赫兹波参量振荡器参数。实验测得太赫兹波的调谐范围为0.77~2.83 THz。当泵浦功率密度为222.3 MW/cm2时，在1.78 THz处太赫兹波的最大输出能量为347.8 nJ/pulse，对应的能量转化效率为3.9110-6。太赫兹波在垂直方向上的远场发散角为0.020 4 rad，在水平方向上为0.006 8 rad。
卫星飞秒激光测距理论上可达到亚微米量级的测距精度，但飞秒激光脉冲在大气中传输时由色散导致的脉冲展宽显著，会使测距精度下降。为补偿飞秒激光脉冲在大气中的色散需对其色散量进行定量计算。推导了飞秒激光脉冲在大气中的群速度色散和脉冲展宽公式，表明脉冲展宽程度和群速度色散及传输距离有关；中心波长相同的飞秒激光脉冲脉宽越窄色散越严重，而当脉宽相同时，中心波长越短色散越严重。计算比较了大气和BK7玻璃的群延时、群速度色散和三阶色散。卫星激光测距系统应采用中心波长较长的1 550 nm的飞秒激光脉冲，脉宽应适当选取。由于飞秒激光色散严重，提出了采用单模光纤序列进行粗补偿和采用光栅对进行精密补偿的两种补偿相结合的方式对其色散进行补偿。
为了检验激光诱导击穿光谱技术对物质成分的检测能力，采用Nd：YAG激光器在优化实验条件下激发产生土壤等离子体，通过等离子体原子发射光谱法定量分析了国家标准土壤样品中元素Cr和Pb。实验中绘制了以Fe原子谱线为内标、分析谱线背景为内标以及没有内标的3种情况下的元素定标曲线，并确定了方法的精密度和检出限。结果表明，3种情况下分析元素Cr的相对标准偏差分别为5.85%、26.48%和33.10%，元素Pb的相对标准偏差分别为5.42%、22.78%和38.66%，证明采用内标法可以明显提高测量精度。用Fe谱线为内标时得到的元素Cr和Pb的相对检出限分别为3.5010-3%和57.9010-3%，满足微量元素分析要求。
相比传统的折反射元件，衍射光学元件和谐衍射光学元件因其独特的色散性能和温度效应在消色差和补偿热差方面有得天独厚的优势，将其应用于混合光学系统，可以简化结构，提高像质。但是二者衍射效率均依赖于波长，降低了宽波段成像的对比度。而双层谐衍射元件可以减弱衍射效率对波长的依赖性。因此，该红外宽波段系统采用双层谐衍射元件，第一层材料为Ge，第二层材料为ZnSe，微结构厚度分别为73.3 m和149.3 m，整个工作波段的衍射效率达到97.5%以上。在Code V中仿真优化得出：混合系统的各种像差性能都比较理想，特别是宽波段8~14 m的色差得到了很好的校正，二级光谱得到较好的控制，系统的调制光学传递函数接近衍射限。最终的性能测试结果显示：各项性能均可满足使用要求。
路面照明状况直接影响到汽车夜间行驶安全，自适应前照灯能根据汽车周围环境自动地调整照明模式，提高驾驶安全性。针对现有自适应前照灯照明模式不够灵活、光能利用率低等问题，提出了一种基于数字微镜元件的自适应前照灯光学方案，该方案以数字微镜元件为核心，并创新性地提出了利用第二导光管收集未利用的光能，采用光学软件 Tracepro 进行整个系统的仿真。实验结果表明：该方案能够实现自适应前照灯的多种照明模式，且通过使用第二导光管提高了光能利用率。由于可实现的照明模式多且照明灵活，能量利用率高，所以该系统具有广泛的市场前景。
为了研制辐射特性相对理想的大口径积分球，采用LightTools仿真分析了5种光源位置和3种照明模式，共15种直径为3 m积分球模型的辐照度面均匀性和朗伯特性。相比依靠经验设计积分球，计算机仿真研究具有周期短、成本低、重复性高等优点。仿真结果表明：照明模式和光源位置对积分球开口处辐照度面均匀性影响很小；而对开口处朗伯特性产生较大影响。首先，光源方向上的朗伯特性最差，其次，对称式照明模式则会改善朗伯特性，另外，随着光源与积分球前后半球交汇面的距离不断增加，积分球的朗伯特性逐步变优。最后，测试了直径为3 m积分球在不同照明模式下的辐照度面均匀性、光源方向和垂直方向的朗伯特性，实测辐射特性与仿真结果相吻合。
讨论了一种折反二次成像式长波红外光学系统的杂散光抑制方法，该光学系统采用R-C反射式结构和二次成像光路，用于小型低成本红外成像制导系统。利用LightTools软件仿真找出光学系统中的主要杂散光来源和传输路径，结合仿真分析结果设计出了合适的机械拦光结构。然后在LightTools中建立了光学机械结构模型针对杂散光抑制进行了迭代设计，并对杂散光抑制效果进行了仿真验证。设计的光学系统加工、装配完成后进行了太阳杂散光抑制试验，仿真和试验结果表明：太阳夹角7以外不存在杂散光干扰，可以满足系统杂光抑制要求。
使用自行研制的椭球谐振腔式MPCVD装置，以H2-CH4为气源，就高功率条件下CH4浓度对金刚石膜的生长速率和品质的影响规律进行了研究，并在此基础上进行了大面积光学级金刚石膜的沉积。利用扫描电镜、激光拉曼谱仪、傅里叶红外光谱仪对金刚石膜的表面和断口形貌、金刚石膜的品质、红外透过率等进行了表征。实验结果表明，使用自行设计建造的椭球谐振腔式MPCVD装置在高功率条件下通过提高CH4浓度会使金刚石膜的生长速率增加，但当CH4浓度达到一定比例后，金刚石膜的生长速率将不再继续提高。CH4浓度在0.5%~2%时制备的金刚石膜品质较高；自行设计建造的椭球谐振腔式MPCVD装置能够满足在较高功率下光学级金刚石膜的快速沉积要求。
为控制FTIR光谱仪中迈克尔逊干涉仪的动镜做一维的精密直线运动，研究了一种低耦合位移的动镜支撑机构。利用单平行和双平行四杆机构的优点，基于柔性铰链设计了一种动镜支撑机构。根据材料力学及机构动力学理论，对基于压电陶瓷（PZT）驱动器驱动的动镜支撑机构系统的静、动态性能进行了分析。仿真结果表明，低耦合位移动镜支撑机构在外力对称作用时无垂直耦合位移，在外力偏移1 mm非对称作用时其耦合转角的数量级（以度为单位）为10-6；在输出相同位移时，动镜机构的最大应力约为双平行四杆机构的0.5倍；动镜机构的基频f为211.3 Hz，PZT驱动器和动镜机构构成的机电系统的固有频率fn为823.7 Hz，fn约为f的4倍，满足动镜支撑机构系统的动态性能要求。该研究为后续的进一步研究打下了基础，具有一定的工程价值及理论指导意义。
光学技术对于现代科学尤其是航天科学的发展起着越来越重要的作用。而具有高精度大口径光学元器件的跨尺度加工一直是现代光学技术的难点。超精密气囊抛光技术是基于计算机控制光学表面成形技术。其采用充气的柔性抛光气囊作为抛光工具，解决了传统数控抛光方法中抛光头不能很好地和工件吻合的缺点。以Preston方程为基础，研究了超精密气囊抛光的理论材料去除特性，建立了气囊抛光中进动运动方式下的材料去除模型，并针对气囊抛光工具的物理特性，按照Hertz接触理论对去除模型进行了修正。在理论分析的基础上完成了一块口径为570 mm的平面楔形工件的抛光，使得工件的面形精度P-V值达到了1/8 ，RMS值达到1/75 。并分析了该元件的功率谱密度（PSD）曲线，窄带噪声及其产生原因。
针对某米级光学望远镜设计了四门对开花瓣式主镜保护盖。简要介绍了国内外已建成大口径望远镜主镜保护盖的主要结构形式，利用铰链四杆机构的演化偏置曲柄滑块机构为基体进行优化设计，得出一种不需曲柄存在的四杆机构，建立运动学模型，对其受力状态进行分析，计算了电机所需的驱动力矩、滑块的移动位移及镜盖开关时间。实际工程应用表明，该保护盖对主镜能够有效防尘及保护，单次打开或关闭时间约为62.5 s，在长春地区无故障使用时间大于一年，免维护开关次数大于500次。满足系统设计要求，为后续研究者提供了设计参考。
多TDI CCD拼接相机在异速工作模式下，不同通道的CCD图像间会存在相互干扰现象，不同行频差会在图像上产生不同斜率、不同宽度的干扰斜条纹。为了解决此问题，文中对原设计电路系统进行了详细分析和优化设计。首先，从异速时序在不同行周期的相位差别上进行分析，异速模式下不同CCD成像电路时序间存在行频差异，导致各个行周期内CCD个别像元上与其他像元叠加的干扰不一致，是干扰斜条纹产生的原因。然后，采取优化关键信号布线方式、系统地和电源布置、去耦电容接地方式等多方面对电路系统进行了改进，优化多TDI CCD成像系统电路抗异速干扰设计。最后，对改进后的电路系统进行测试，去除干扰斜纹，并将图像均方根噪声水平由21.5 mV降低到4.2 mV。结果表明：采用抗干扰技术，有效地去除了通道间干扰斜纹，提高了图像质量。
采用高强度的碳纤维复合材料T300设计、制造了具有较复杂外形和多级斜挡光环的航天相机外遮光罩，并简要介绍了制造工艺过程。运用有限元法完成了模态分析，利用现有工装联接碳纤维外罩完成了模态测试，得到了其径向模态及其振型，并给出了试验频响函数图。通过比较有限元分析和试验测试数据表明，有限元分析模型与实际产品各阶模态误差均在2.3%以内。由此可见，碳纤维外罩结构合理，采用的有限元分析方法可行，该方法如扩展到大型航天相机动力学建模过程，将对设计相机整机结构具有指导意义。
针对大面阵航空遥感器检焦存在的问题，提出了一种通过边缘视场检焦确定中心视场焦面位置的方法。通过倾斜安装与精密装调相结合的方法来提高检焦精度，检焦系统的倾斜安装能够解决边缘视场视场角对检焦的影响，利用显微镜装调、照相装调和电控校准来实现检焦像面的粗、精和精细标定，解决边缘视场与中心视场像面存在差异的问题。检焦系统的伺服控制采用粗精结合、遍历搜索的方法搜索出焦面的最佳位置，搜索最短步长为0.01 mm。经分析计算，检焦重复精度为0.03 mm，在焦深范围内，满足使用要求。经试验验证和试飞验证，证明该自动检焦方法检出的焦面准确，得到的照片效果良好，该方法切实可行。
对舰载武器光纤陀螺捷联惯导系统相对舰船综合导航信息系统的动基座传递对准技术进行了研究，提出了将挠曲变形、时间延迟作为系统状态，并给出了系统状态方程和量测方程。采用联邦滤波作为信息融合算法的传递对准方法，对系统方程中的状态变量进行了可观测度分析，并推导了速度、姿态匹配子滤波器方程及主滤波器方程。最后进行了仿真试验，试验结果表明：该传递对准方法使方位精度提高20%以上；该方法能够有效解决舰船条件下光纤陀螺捷联惯导系统的传递对准。
为了适应紫外探测技术的迅速发展，满足对紫外光源和紫外探测器校准的需求，建立了紫外-真空紫外光谱辐照度校准装置。装置由标准光源（氘灯）、标准探测器（增强型硅光二极管探测器）、紫外单色仪、真空仓等组成。装置采用双标准比对的方式对被测仪器和器件进行校准。即用标准光源和标准探测器分别对被检紫外光源和被检探测器进行量值传递。校准的光谱范围为110~400 nm。对探测器校准的不确定度最大为12%（k=2），对光源的校准不确定度最大为20%（k=2）。
为了提供机载全天时星敏感器参数设计方法，从光电探测信噪比公式出发，结合Modtran软件中天空亮度数据，推导了适用于星体目标探测的信噪比计算公式，并以探测3.5等、4等、4.5等星为例，重点研究了通光口径、系统F数、曝光时间与探测信噪比之间的变化规律，并给出机载全天时星敏感器相应参数的设计方法。为验证设计方法的正确性，设计了地面原理实验，选择以北极星（视星等2.02等）为探测目标，设计了通光口径83 mm、焦距1 500 mm的全天时星敏感器原理样机，通过地面观测实验，在天空辐射最强时刻对北极星的探测信噪比为6.84 dB，满足理论计算的6 dB指标需求，验证了设计方法的正确性。
实验中使用在蓝宝石衬底上用低压金属有机化学气相沉积（MOCVD）生长的AlGaN基p-i-n结构材料，通过对工艺流程的优化设计，制作了背照射p-i-n型AlGaN日盲紫外探测器，获得了较高的外量子效率。材料中p区和i区的Al组分为40%，n区Al组分为65%。探测器为直径500 m的圆形，光谱响应起止波长为260~310 nm，峰值响应波长283 nm。零偏压下，暗电流密度为2.710-10 Acm-2，对应的R0A参数为3.8108 cm2，峰值响应率为13 mA/W，对应的峰值探测率为1.971012 cmHz1/2W-1。其在-7 V偏压下，峰值响应率达到148 mA/W，对应的外量子效率达到63%。
介绍了利用可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）技术实现乙炔浓度在线监测的研究。该系统通过复合调制信号调制近红外分布反馈式二极管激光器（DFB LD）作为光源，光纤耦合器将激光分为两束，分别通过0.5 m封闭短光程气体吸收池和参考光路，双路接收采集含有气体浓度信息的测量光信号和参考光信号送后级处理，应用快速傅里叶变换（FFT）得到含有气体浓度信号的各次谐波检测分量，实现乙炔浓度信息反演，其中多次平均、数字滤波及背景扣除等数字信号处理技术被用于提高系统信噪比。通过理论分析和试验系统实验证明，该系统在软、硬件上的设计可以满足乙炔气体的在线监测，且系统体积小，光路调试和标定简单，便于实际应用。
随着纳米技术的广泛应用以及人们对纳米位移测量认识的不断深化，光栅位移测量技术正在受到广泛的关注。在研究反射式光栅位移测量原理的基础上，设计并实现了一种小型化纳米级单光栅位移测量系统，对系统总体设计、光路布局以及软件算法进行了阐述，最后，利用电容位移传感器ASP-10-ILA等辅助仪器进行了对比实验。实验结果表明：在两路信号不完全正交的情况下系统也能实现准确测量，且理论上系统的位移测量分辨率达到1 nm；在电容位移传感器的量程范围内进行小位移对比试验，系统测量均值与参考值最大偏差118 nm，且与拟合直线偏差均小于100 nm；当光栅发生10 mm以上的较大位移时，测量结果与均值的偏差均小于5 ppm。
提出了一种新型的混合双包层结构的光子晶体光纤。利用多极法对光纤基模的模场分布、双折射、限制损耗及色散特性等进行了数值模拟，通过调节包层空气孔的孔径大小可以有效地控制光纤的双折射和限制损耗特性。结果发现：新设计的光纤具有高双折射低限制损耗特性，光纤结构参数为=1.0 m，d1=d2=d3=0.8 m时，该光纤在C波段（1.53~1.565 m）及L波段（1.57~1.62 m）呈现负色散及负色散斜率。在波长为1.55 m处，双折射高达10-2，限制损耗小于10-5 dB/m。
文中研究了全光纤结构双波长泵浦光子晶体光纤超连续谱的形成过程和基本理论。在分析了全光纤结构双波长泵浦实验方案的理论模型的基础上，依据模型采用自适应分步傅里叶法求解广义非线性薛定谔方程，相继仿真实现了双波长泵浦源的建立以及超连续谱的形成。仿真结果与文献的实验观察相吻合。由仿真结果分析表明：正是由于交叉相位调制主导下孤子自频移和孤子诱捕效应的共同作用，促使超连续谱向短波方向延伸至可见光波段，为双波长泵浦产生超连续谱光源提供理论支持。
研究了光纤受射线辐照响应机制，计算了光纤对射线吸收率、效应截面、Compton电子的能通量及角度分布；提出了瞬态辐射感生损耗的测量方法，采用波长分别为405、660、850、1 310、1 550 nm的模拟宽带光纤传输系统，设计了瞬态辐射感生损耗的实验测量系统。在平均光子能量0.3 MeV、剂量率2.03107 Gy/s和平均光子能量1.0 MeV、剂量率5.32109 Gy/s的两种脉冲射线辐照条件下，获得了4种光纤瞬态辐射感生损耗与剂量的关系、永久性感生损耗的谱分布和折射率变化结果：（1）脉冲射线对光纤的瞬态辐射感生损耗随探测波长在近红外到可见光范围内的减小而增大；（2）在相同辐照条件下，多模光纤的瞬态辐射感生损耗稍大于单模光纤；（3）辐射致光纤折射率降低；（4）在一定剂量范围内，多模光纤瞬态辐射感生损耗和剂量呈近似线性关系。研究表明，射线导致光纤基质原子产生新的色心和光纤折射率降低，色心对传输光子的共振吸收导致光纤吸收损耗增加，折射率降低导致光纤波导损耗增加，感生损耗是两种机制共同作用的结果。
在星地激光通信中，大气扰动会降低通信质量，在通信的接收端对大气扰动进行补偿，能提高通信质量。通信中的强闪烁等会出现波前探测器不能探测出波前畸变的情况，需要采用无波前探测器的成像校正技术来实现星地激光通信中大气扰动的补偿。为了实现星地激光通信中大气扰动的实时补偿，对改进遗传、模拟退火和模式逼近法这三种优化控制算法进行了仿真，并从算法的收敛速度、校正效果、稳定性和变形镜操作次数等四个方面进行了比较和分析。仿真结果表明：遗传算法收敛速度慢，但将归一化光强从0.079 5提升到0.99，适合于对静态像差的校正；模式逼近法只需要2次迭代就能将归一化光强从0.079 5提升到0.862，适合于星地激光通信中大气扰动的实时校正。
为了提高基于SOA-MZI结构的全光异或门的输出消光比，优化系统性能，将SOA和HNLF相结合，在光通信系统设计软件OptiSystem7.0仿真平台上搭建了基于SOA-MZI的全光异或仿真实验模型，对两路40 Gbit/s的RZ码数据信号进行了全光异或仿真实验。利用HNLF的非线性效应设计了一种优化结构对基于SOA-MZI的全光异或输出信号进行优化，并对优化前后的信号时域波形图和系统眼图进行了比较分析，通过多次反复实验得到一组最佳的系统参数，使得基于SOA-MZI的全光异或门的输出消光比从10 dB提高到约28 dB。实验结果表明：常规的基于SOA-MZI的全光异或门由于相消干涉不彻底造成输出消光比较低，而经过优化，很好地解决了这种问题，提高了异或输出消光比，优化了系统性能。
针对传统RIM-FOS中LED耦合多模光纤作为照明光纤灵敏度低的不足，引入了LD耦合单模光纤作为照明光纤的RIM-FOS光强调制模型并设计了LD耦合单模光纤作为照明的RIM-FOS位移传感实验系统。实验系统由激光器模块、光学单元、光电探测单元、信号检测与信息采集单元、FPGA控制模块、上位机系统和电源模块等组成。归一化实验结果验证了仿真模型的正确性，并得出RIM-FOS前坡灵敏度3.15 mV/m，线性测量范围为380 m；后坡灵敏度为0.76 mV/m，线性测量范围为690 m的性能指标。实验表明：该实验系统具有较好稳定性和重复性，可应用于单模光纤照射的RIM-FOS更深一步的研究。
红外焦平面阵列（IRFPA）像元响应存在不一致性，会严重影响红外成像系统成像的质量，实际应用中需要采用响应的非均匀性校正（NUC）技术。传统的神经网络校正算法在校正结果中存在图像模糊和伪像的问题，影响人们对于目标的观察。在分析了传统的神经网络性校正算法所出现问题原因的基础上，提出了有效的改进算法：用非线性滤波器代替传统算法中使用的均值滤波器。算法改进之后所得到的校正图像，不仅在清晰度方面有明显的改善，而且有效的消除了传统算法中存在伪像的问题。
为满足仿真实验对高真实感目标红外图像的需求，提出了一种基于实测图像与三维数字仿真相结合的红外图像生成方法。通过测量获得物体表面实际辐射分布，以此为基础数据，建立真实温度分布的数学反演模型，生成目标红外纹理。再将纹理映射到几何模型，利用三维渲染技术生成高真实感红外图像。实验结果表明：该方法仿真灵活性高，生成的目标红外特征自然、准确，纹理细节丰富，图像实用性强。
在软管式自主空中加油视觉相对导航系统中实现锥套的准确检测至关重要，由于加油机尾流及气流的影响，做随机运动的锥套区域的准确检测是具有一项挑战性的任务。将加油机锥套检测考虑为运动目标检测问题，提出了一种多尺度低秩和稀疏分解锥套检测算法。首先，对锥套图像序列进行平稳小波分解，得到多尺度低频图像序列；再将较粗尺度低频图像序列获得的目标作为下一较细尺度低频图像序列的目标可信图，再进行该尺度的低秩和稀疏分解获得稀疏项，即目标锥套区域。通过在真实加油机锥套图像数据上的实验结果表明，所提算法在进行锥套检测时是有效的。
提出了一种针对红外和可见光图像的有效融合算法。首先，在Petrovi?多层级图像融合体系的基础上，在特征级信息中加入高频边缘分量，提高了融合质量；其次，分析了图像特点及目标的物理特性，提出了针对融合结果的对比度提升方法，进一步了提高融合质量。通过主观观察以及客观指标对比证明，该方法获得了优于其他比较方法的融合结果，并且对比度提升方法明显提高了各类方法的红外和可见光图像融合质量，效果好，具有广泛的适用性。
纹理是使图像具有视觉真实感的重要因素，红外纹理生成是场景红外成像仿真的重要组成部分，也是真实感场景仿真的迫切需求。以在图像平面直接生成具有真实感的景物红外纹理图像为目标，提出了一种草地的红外纹理建模与真实感绘制方法，从模拟组分温度分布和空间结构形态两方面开展研究。首先，考虑土壤-植被-大气间的热交换过程，建立红外辐射的耦合求解模型；其次，构建各组分的空间分布模式；最后，将已经求解的红外辐射数据映射到图像空间，生成具有真实感的红外纹理图像。对近距离或放大状态下草地红外纹理的视觉效果进行了模拟，理论分析和仿真结果表明：所提出的红外纹理模拟方法具有一定的合理性和有效性。
归一化互相关测度在光照改变时比采用绝对差之和测度（SAD）要稳定，但是归一化互相关测度的缺陷在于它的计算量非常大。为此，提出了一种结合自适应连续多级分区和初始阈值估计的基于归一化互相关（NCC）的快速模板匹配算法。根据模板图像中不同模块的梯度值，将模板图像进行逐级分区，通过分区顺序将互相关之和分为不同的层，得到各层互相关的上界，运用柯西-施不等式得到上界间的关系，形成自适应连续多级分区淘汰方法。同时，为了加快匹配速度，利用初始阈值估计产生一个较大的边界阈值，以淘汰初始搜索时的大量非匹配点，减少搜索点数目。实验结果表明：所提出的算法具有较好的鲁棒性，且算法的执行速度优于传统算法。
