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中国科学院长春光学精密机械与物理研究所空间天文观测技术蒋筑英攻关突击队:国家的需求就是我们责无旁贷的使命

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中国科学院院刊 2024年第6期39卷 F0003-F0003页

作者：无中国科学院长春光学精密机械与物理研究所

中国科学院长春光学精密机械与物理研究所空间天文观测技术蒋筑英攻关突击队(以下简称“突击队”)现有成员151人,其中中共党员104人,35岁以下青年队员77人。突击队核心力量参加过“神舟”“天宫”等有效载荷的研制。“巡天号”光学舱是... 详细信息

中国科学院长春光学精密机械与物理研究所空间天文观测技术蒋筑英攻关突击队(以下简称“突击队”)现有成员151人,其中中共党员104人,35岁以下青年队员77人。突击队核心力量参加过“神舟”“天宫”等有效载荷的研制。“巡天号”光学舱是我国载人空间站工程的重要组成部分,其有效载荷巡天光学设施是其标志性载荷。

关键词：中共党员蒋筑英空间天文观测突击队攻关有效载荷责无旁贷巡天

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改进的可见光通信系统PTS峰均比抑制方法

系统工程与电子技术 2024年第7期46卷 2509-2514页

作者：方智敬陈媛王俊杰中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

针对非对称剪切正交频分复用(asymmetric-clipped orthogonal frequency division multiplexing,ACO-OFDM)可见光通信(visible light communication,VLC)系统中信号的高峰均功率比(peak-to-average power ratio,PAPR)问题,采用部分传输序列(partial transmit sequence,PTS)方法,并结合二进制离散粒子群优化(discrete particle swarm optimization,DPSO)算法,提出一种改进的PTS峰均比抑制方法——DPSO-PTS方法。利用DPSO算法对加权的相位因子进行优化处理,选择最佳的相位因子组合来有效控制PAPR的范围,并对乘加权信息的子块进行求和,从而选择出最小PAPR对应的一组信号进行传输。仿真结果表明,在互补累计分布函数(complementary cumulative distribution function,CCDF)为10-4时,DPSO-PTS方法的系统PAPR降低了约4 dB,且相较于传统PTS方法,系统的复杂度和误码率(bit error rate,BER)性能也得到有效的改善。

关键词：可见光通信非对称剪切正交频分复用峰均功率比离散粒子群优化-部分传输序列方法

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小闪耀角单晶硅光栅结构参数优化及制备工艺

中国光学（中英文） 2024年第5期17卷 1139-1149页

作者：徐昊宇姜岩秀陈星硕王瑞鹏张靖巴音贺希格中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

本文开展了对单晶硅小闪耀角光栅的各向异性湿法刻蚀制备工艺研究,制备了适用于软X射线中波波段的闪耀光栅,以满足国家同步辐射光源的需要。首先,基于严格耦合波法对小闪耀角光栅进行了结构参数优化及工艺容差分析。在晶向对准过程中,... 详细信息

本文开展了对单晶硅小闪耀角光栅的各向异性湿法刻蚀制备工艺研究,制备了适用于软X射线中波波段的闪耀光栅,以满足国家同步辐射光源的需要。首先,基于严格耦合波法对小闪耀角光栅进行了结构参数优化及工艺容差分析。在晶向对准过程中,先通过环形预刻蚀确定硅片晶向,再基于倍频调整法实现光栅掩模与单晶硅晶向的对准。研究了光刻胶灰化技术及活性剂对光栅槽形质量的影响,并通过单晶硅各向异性湿法刻蚀工艺成功制备了接近于理想锯齿槽形的闪耀光栅。实验结果证明:所制备光栅闪耀角为1°,刻线密度为1200 gr/mm,闪耀面均方根粗糙度在0.5 nm以内。此方法可以应用于软X射线中波波段闪耀光栅的制作,在获得较高衍射效率的同时可以大大减少制作难度及成本。

关键词：闪耀光栅单晶硅晶向对准湿法刻蚀

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空间望远镜中快摆镜摆动引起的投影畸变效应

光学学报 2024年第11期44卷 58-65页

作者：李龙王维曹智睿孟庆宇李成浩中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

为了提高大口径大视场空间望远镜中精密稳像系统在稳像过程中的稳像精度,本文对精密稳像系统中快摆镜(FSM)摆动引起的投影畸变效应进行了理论分析。从几何光学角度,采用光线追迹法建立了FSM摆动引起的像移计算模型,并从不同视场像点的... 详细信息

为了提高大口径大视场空间望远镜中精密稳像系统在稳像过程中的稳像精度,本文对精密稳像系统中快摆镜(FSM)摆动引起的投影畸变效应进行了理论分析。从几何光学角度,采用光线追迹法建立了FSM摆动引起的像移计算模型,并从不同视场像点的位移中解析出投影畸变效应;以我国正在建设中的巡天空间望远镜为例,采用CODE V中的光线追迹结果进行交叉验证;根据这一模型,分析了对投影畸变效应可能产生影响的视场大小、FSM行程、FSM到焦面视场中心的距离等因素。结果表明:像移模型的计算精度很高,其计算结果与光线追迹计算结果误差不超过0.01μm;视场大小、FSM行程和中心视场主光线的入射角是影响投影畸变大小的主要因素。本文建立的像移计算模型能够满足实际应用需求,对投影畸变影响因素的分析结果可以为精密稳像系统的设计提供参考依据。

关键词：望远镜投影畸变光线追迹法齐次坐标变换法快摆镜精密稳像

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轻小型短波红外自准直高光谱成像仪设计

光学学报 2024年第3期44卷 238-246页

作者：刘洋李博顾国超李寒霜王晓旭中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

随着搭载平台技术的不断进步,对成像光谱系统的尺寸提出了更高的要求,轻量化、小型化成为成像光谱仪的重要发展方向。针对上述问题,本文设计了一种具有轻小型化特点的自准直型短波红外高光谱成像系统。通过对系统矢量形式的理论推导,得... 详细信息

随着搭载平台技术的不断进步,对成像光谱系统的尺寸提出了更高的要求,轻量化、小型化成为成像光谱仪的重要发展方向。针对上述问题,本文设计了一种具有轻小型化特点的自准直型短波红外高光谱成像系统。通过对系统矢量形式的理论推导,得到满足高光谱分辨率、小尺寸要求的自准直系统的初始结构,并逐步进行优化。同时,在狭缝处引入一块平面反射镜,对望远系统进行折叠,避免狭缝与探测器干涉,并进一步压缩系统的尺寸。最终设计的成像光谱仪工作波段为1610~1640 nm,F数优于3,在奈奎斯特频率为20 lp/mm时,调制传递函数(MTF)均优于0.8,全视场均方根半径(RMS)均小于7μm,光谱分辨率均优于0.1 nm。光学系统尺寸优于460 mm×150 mm×150 mm。本文研究为短波红外波段高光谱探测成像光谱仪实现轻量化、小型化设计提供了一定的理论基础。

关键词：光学设计成像光谱仪自准直轻小型

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具有高吸收性能的柔性超黑表面

光学精密工程 2024年第15期32卷 2334-2343页

作者：吴家政安阳李炜中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

超黑表面在热辐射等领域发挥着重要作用,为了制备具有宽光谱高吸收特性的超黑表面,并且简化制备流程、降低成本,提出一种基于飞秒激光和倒模技术的制造方法。实验以激光加工的铜片为母版,探究激光参数对微结构形貌尺寸的影响,选取合适... 详细信息

超黑表面在热辐射等领域发挥着重要作用,为了制备具有宽光谱高吸收特性的超黑表面,并且简化制备流程、降低成本,提出一种基于飞秒激光和倒模技术的制造方法。实验以激光加工的铜片为母版,探究激光参数对微结构形貌尺寸的影响,选取合适参数进行周期性微结构的加工。利用二次模具将周期性微结构与黑漆基底进行结合,获得一种在太阳光谱宽波段具有全向高吸收性能的柔性超黑表面。最后,利用超黑表面联合氧化铟锡(IndiumTin Oxide,ITO)透明玻璃提出一种太阳能吸收器设计方法,并进行户外实验验证。实验结果表明:超黑表面在太阳光谱波段具有高达98.3%的正入射吸收率,入射角为70°大角度时,超黑表面仍具有90%以上的吸收率。覆盖有ITO透明玻璃的太阳能吸收器最高可提升4℃的器件温度。整体工艺制备流程简单,成本低廉,超黑表面具有柔性基底且可大面积扩展。

关键词：飞秒激光加工倒模超黑表面吸收率微结构阵列

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适配平流层飞艇的中波红外载荷对隐身飞机探测能力分析

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空天技术 2024年

作者：田浩蔡盛王潇逸中国科学院长春光学精密机械与物理研究所

以高度20 km的平流层飞艇作为临近空间观测平台，综合已有文献情报，预估与平台适配的红外探测器性能参数。在此基础上，以F-35隐身飞机作为典型探测目标，通过计算在巡航状态下飞机蒙皮和发动机尾焰的红外辐射强度分布特性，并结合大... 详细信息

以高度20 km的平流层飞艇作为临近空间观测平台，综合已有文献情报，预估与平台适配的红外探测器性能参数。在此基础上，以F-35隐身飞机作为典型探测目标，通过计算在巡航状态下飞机蒙皮和发动机尾焰的红外辐射强度分布特性，并结合大气窗口数据，确定最佳探测谱段为2.8～4.3 μm。利用探测器模型分析不同探测距离和角度下平流层飞艇对隐身飞机的红外探测能力。结果表明，在近似水平观测模式下，方位角对飞艇探测性能的影响最大。当飞艇红外探测器的极限信噪比取4时，在方位角0°～90°时，极限探测距离为100～350 km；在方位角90°～180°时，极限探测距离为400～1800km。最后利用搭建的红外仿真成像平台，验证了上述结论。

关键词：平流层飞艇临近空间隐身飞机红外探测

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基于亚像素定位的图像边缘检测策略研究

农业机械学报 2024年第2期55卷 242-248,294页

作者：刘浩任宏赵丁选孙海超姜金辰姜瑞凯中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033 燕山大学机械工程学院秦皇岛066004

针对图像处理与计算机视觉技术中低对比度、边缘模糊图像的边缘检测问题,参考局部极值与梯度方向两种因素,并结合图像边缘方向趋势,提出了一种单像素边缘跟踪策略。相较于应用广泛的Canny算法,该跟踪策略无需设置全局阈值,实现方式更为... 详细信息

针对图像处理与计算机视觉技术中低对比度、边缘模糊图像的边缘检测问题,参考局部极值与梯度方向两种因素,并结合图像边缘方向趋势,提出了一种单像素边缘跟踪策略。相较于应用广泛的Canny算法,该跟踪策略无需设置全局阈值,实现方式更为简洁、高效;提取的图像边缘连续、平滑、完整,并有效地减少了图像边缘的冗余像素,进而提升了图像后续处理的效率;边缘跟踪方向抗干扰性强,具有较强的鲁棒性。为了减小检测的图像边缘与真实图像边缘之间的偏差、提高图像边缘检测的精度,参考边缘像素点的相邻区域灰度,以边缘像素点的梯度分布为依据对该像素点进行亚像素定位。经实验验证,经过亚像素优化的图像边缘检测策略可用于检测边缘模糊、对比度低的图像,检测的图像边缘完整、连续且平滑。该策略有效地消除了程序运算中引入的截断误差,提升了图像边缘检测精度,且适用于亮度5~100000 lx的高动态成像场景中。

关键词：图像处理边缘检测亚像素定位单像素跟踪鲁棒性高动态

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荧光粉/SiO_(2)荧光膜用于高显指激光照明

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硅酸盐学报 2024年第3期52卷 820-827页

作者：武华君潘国徽吴昊张亮亮张家骅中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033 中国科学院大学材料科学与光电工程中心北京100049

利用“蓝光激光+无机荧光体”的方式产生白光是当前激光照明的主流技术,具有结构简单、成本低等优势。但现有的无机荧光体光谱中缺乏青绿光和红光成分,导致激光照明的显色指数偏低。本工作通过引入电荷补偿剂Na^(+)的方式,制备出高效的... 详细信息

利用“蓝光激光+无机荧光体”的方式产生白光是当前激光照明的主流技术,具有结构简单、成本低等优势。但现有的无机荧光体光谱中缺乏青绿光和红光成分,导致激光照明的显色指数偏低。本工作通过引入电荷补偿剂Na^(+)的方式,制备出高效的蓝绿色Ca_(3)Sc_(2)Si_(3)O_(12):Ce^(3+),Na^(+)荧光粉,其内/外量子效率分别达到86%和55%;然后结合商用CaAlSiN_(3):Eu^(2+)红粉,以二氧化硅溶胶为无机黏结剂,在蓝宝石衬底上低温制备出高效的复合荧光膜。该荧光膜具有良好的热稳定性,200℃时其荧光强度仍保持在常温下的84%;荧光膜中绿光、黄光、红光成分均匀分布,其半高宽达176 nm;在蓝光激光激发下产生647 lm的白光,光效122 lm/W,光源的显色指数88。这些结果表明荧光粉/SiO_(2)复合荧光膜在高显色激光照明中有广阔的应用前景。

关键词：激光照明荧光转换体高显色石榴石硅酸钪钙