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基于偏振光谱成像的草地伪装物识别研究

材料科学 2024年第6期14卷 927-933页

作者：黄兆男长春理工大学物理学院吉林长春长春理工大学吉林省光谱探测科学与技术重点实验室吉林长春

目前高光谱成像技术在森林、草原、农业资源的遥感监测中得到广泛应用,其能够很好地利用植被在可见与近红外波段的反射光谱特征做到识别,但是依然存在无法区分具有相似光谱特征的伪装物的问题,在可见波段具有一定相似性。而由于表面材... 详细信息

目前高光谱成像技术在森林、草原、农业资源的遥感监测中得到广泛应用,其能够很好地利用植被在可见与近红外波段的反射光谱特征做到识别,但是依然存在无法区分具有相似光谱特征的伪装物的问题,在可见波段具有一定相似性。而由于表面材质和粗糙度的不同,偏振成像能够很好地区分相似光谱的植被和伪装物。本文旨在研究植被表面偏振光谱特征,一方面通过结合偏振成像与高光谱成像技术,丰富信息维度,解决单一光谱研究的不足,另一方面提取空间多角度下植被的偏振光谱特征,为植被和伪装物的识别打下基础。

关键词：偏振光谱成像图像处理草地伪装识别

光-机-热-流多场耦合建模方法及其在激光传输系统中的应用

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机械工程学报 2024年

作者：梁朋伟庞勇任博张帅王沐晨李清野阚子云宋学官大连理工大学机械工程学院高性能精密制造全国重点实验室四川大学物理学院

激光传输系统涉及光学、机械、热、流场等多个物理场，在其设计制造过程中，进行多学科耦合建模分析至关重要。通过分析系统的多场耦合关系，提出一种光-机-热-流多场耦合建模方法。首先构建机械、热和流场的耦合模型，实现力、热和光... 详细信息

激光传输系统涉及光学、机械、热、流场等多个物理场，在其设计制造过程中，进行多学科耦合建模分析至关重要。通过分析系统的多场耦合关系，提出一种光-机-热-流多场耦合建模方法。首先构建机械、热和流场的耦合模型，实现力、热和光作用下耦合变量的求解；其次基于代理模型方法，实现空间不均匀折射率场的拟合与预测模型；然后结合Fermat原理、光线追迹算法、波前畸变分析方法，提出不均匀折射率场光束传输分析方法，实现多场耦合变量的融合，形成光-机-热-流多场耦合模型；最终完成在多场耦合作用下，光学元件位姿变化、光束指向偏差、波前畸变的分析计算。利用两个数值案例对该方法进行验证，并应用该方法分析讨论激光传输系统中的多场耦合问题，结果表明该方法可用于光机系统中各设计参量的分析研究，为光学系统、机械系统、热控系统、自适应光学系统的设计优化提供依据。

关键词：光-机-热-流多场耦合建模激光传输系统光束传输分析

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拉曼分布式光纤传感测温精度提升研究进展

激光与光电子学进展 2024年第17期16卷 58-76页

作者：曹康怡李健张明江太原理工大学新型传感器与智能控制教育部暨山西省重点实验室太原理工大学电子信息与光学工程学院太原理工大学物理学院

光纤传感技术已经成为当今世界最令人瞩目、发展最为迅速的高新技术之一，它与通信技术、计算机技术构成信息产业的三大支柱，是当代科学技术发展的一个重要标志。拉曼分布式光纤传感技术凭借抗电磁干扰、电绝缘、本质安全、灵敏度高、... 详细信息

光纤传感技术已经成为当今世界最令人瞩目、发展最为迅速的高新技术之一，它与通信技术、计算机技术构成信息产业的三大支柱，是当代科学技术发展的一个重要标志。拉曼分布式光纤传感技术凭借抗电磁干扰、电绝缘、本质安全、灵敏度高、体积小等优势，被广泛应用于国家大型基础设施结构健康安全监测，在深海深地、极地科考、大型水利工程、智能电网等诸多领域有重要应用价值。介绍了拉曼分布式光纤传感技术的基本工作原理，针对当前拉曼分布式光纤传感技术存在的科学问题和技术瓶颈，分别综述了补偿拉曼光衰减差异、系统信噪比（SNR）提升和改进型拉曼传输方程等用于提升系统测温精度的研究进展，重点介绍了本课题组的研究进展，并对未来可能的发展趋势进行探讨。

关键词：光纤传感分布式光纤传感光纤光学拉曼散射测温精度

基于笼屉结构的机载高能激光系统光学中舱温度适应性研究

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红外与激光工程 2024年第4期53卷 100-109页

作者：李响周晨朱永奇董科研高亮安岩席文强刘玉海长春理工大学光电工程学院吉林长春130022 长春理工大学空间光电技术国家与地方联合工程研究中心吉林长春130022 长春理工大学机电工程学院吉林长春130022

相较于车载、舰载设备,机载设备受体积及工作环境的限制,发展较为缓慢。针对机载设备的轻小型化要求,系统采用“光路堆叠”思想,提出笼屉式分层结构,实现了系统体积的要求。因光学中舱中包含精跟踪及主激光支路,温度变化时各支路间的光... 详细信息

相较于车载、舰载设备,机载设备受体积及工作环境的限制,发展较为缓慢。针对机载设备的轻小型化要求,系统采用“光路堆叠”思想,提出笼屉式分层结构,实现了系统体积的要求。因光学中舱中包含精跟踪及主激光支路,温度变化时各支路间的光轴一致性难以保证,导致跟踪目标发生偏移,主激光支路无法对目标进行精确打击,严重影响系统的工作。为解决上述问题,对光学中舱进行有限元仿真分析,研究光学中舱在20±5℃情况下各镜片的变形。对镜片变形中影响光轴偏折的刚体位移进行提取计算,计算出单个镜片的偏转角度。根据反射棱镜安装误差理论对各支路间的光轴偏移量进行计算,分析精跟踪支路与主激光支路光轴一致性偏差。经过仿真分析,系统精跟踪支路与主激光支路光轴方位偏差为109.634μrad,俯仰偏差为132.952μrad。在实验室中进行25℃温度实验,结果表明,系统精跟踪支路与主激光支路光轴方位偏差为104.019μrad,俯仰偏差为125.009μrad,与仿真结果误差分别为5.40%、6.35%,验证了仿真结果的合理性。

关键词：高能激光系统笼屉结构稳态热分析刚体位移光轴一致性

532 nm响应增强的AlGaAs光电阴极

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物理学报 2024年第11期73卷 368-376页

作者：王东智张益军李诗曼童泽昊唐嵩石峰焦岗成程宏昌富容国钱芸生曾玉刚南京理工大学电子工程与光电技术学院南京210094 微光夜视技术重点实验室西安710065 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033

AlGaAs光电阴极具有响应速度快和光谱响应范围可调的特性,可被应用于水下光通信领域.为了解决AlGaAs发射层较低的光吸收限制其量子效率提高的问题,利用分布式布拉格反射镜(DBR)结构对特定波长光的反射作用,将透过光重新反射回发射层进... 详细信息

AlGaAs光电阴极具有响应速度快和光谱响应范围可调的特性,可被应用于水下光通信领域.为了解决AlGaAs发射层较低的光吸收限制其量子效率提高的问题,利用分布式布拉格反射镜(DBR)结构对特定波长光的反射作用,将透过光重新反射回发射层进一步提高吸收率,从而增强阴极在532 nm波长处的响应能力.通过求解一维连续性方程,建立了具有DBR结构的AlGaAs光电阴极光谱响应模型.采用时域有限差分法,分析了DBR结构中子层周期对数、子层材料以及发射层、缓冲层厚度对发射层吸收率的影响,对比了有无DBR结构AlGaAs光电阴极的光吸收分布.结果表明,周期对数为20、子层材料为Al_(0.7)Ga_(0.3)As/AlAs的DBR结构对532 nm光的反射效果最优.基于该DBR结构,发射层和缓冲层厚度分别为495 nm和50 nm时,发射层对532 nm光具有最佳吸收率.通过对外延生长的AlGaAs光电阴极进行激活实验,结果表明具有DBR结构的AlGaAs光电阴极在532 nm波长处的光谱响应率相比无DBR结构的AlGaAs光电阴极光谱响应率提升了约1倍.

关键词： AlGaAs光电阴极分布式布拉格反射镜光谱响应光吸收

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混沌光纤激光器偏振分量的动力学特性

红外与激光工程 2024年第8期53卷 171-177页

作者：樊林林杨玲珍王娟芬丁伟杰李一潇齐琎太原理工大学电子信息与光学工程学院山西太原030024 太原理工大学物理学院山西太原030024 太原理工大学新型传感器与智能控制教育部重点实验室山西太原030024 山西省忻州师范学院山西忻州034000

实验利用光纤的非线性克尔效应在掺铒光纤激光器中实现混沌激光的输出,详细研究了泵浦电流和偏振态等因素对系统输出的影响,分别对混沌光纤激光器偏振分量的输出功率,动态演变、互相关特性及光谱等动力学特性进行了详细分析。结果表明,... 详细信息

实验利用光纤的非线性克尔效应在掺铒光纤激光器中实现混沌激光的输出,详细研究了泵浦电流和偏振态等因素对系统输出的影响,分别对混沌光纤激光器偏振分量的输出功率,动态演变、互相关特性及光谱等动力学特性进行了详细分析。结果表明,混沌光纤激光器及其偏振分量的输出功率随泵浦电流的变化呈线性关系。随着泵浦电流的增加,混沌激光偏振分量历经周期、混沌和自脉冲的输出状态,与混沌激光器输出的动态演变步调一致。不同偏振态下,混沌激光偏振分量同样可实现从周期到混沌脉冲串的动态演变过程,偏振分量之间的相关性与系统的输出状态密切相关。实验对不同泵浦电流的光谱进行了分析,光谱的形状不随激光器输出的不同状态而改变,其中心波长基本保持不变。实验结果对研究新型偏振可控光纤激光器及多路光纤传感等应用提供了一种新思路,该工作对于探索混沌光纤激光器偏振分量的非线性动力学特性具有重要意义。

关键词：混沌光纤激光器偏振自相关动力学特性自脉冲

高精度煤质成分快速定量分析LIBS系统研究

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光学精密工程 2024年第10期32卷 1470-1480页

作者：刘树林王猛李安张颖刘晓东刘瑞斌西安科技大学机械工程学院陕西西安710054 北京理工大学物理学院北京100081

煤质成分的快速、高精度定量分析是工厂对能源高效利用的重要环节。本文通过利用搭建的激光诱导击穿技术煤质快速分析仪,对所采集煤样工业特性固定碳(FixC),灰分(Ash),干燥无灰基的挥发分(Vdaf),热值(Q)进行了定量测量,并对测得的数据... 详细信息

煤质成分的快速、高精度定量分析是工厂对能源高效利用的重要环节。本文通过利用搭建的激光诱导击穿技术煤质快速分析仪,对所采集煤样工业特性固定碳(FixC),灰分(Ash),干燥无灰基的挥发分(Vdaf),热值(Q)进行了定量测量,并对测得的数据与实验室人工测量数据进行对比分析,检验得出该方法在煤质分析方面准确快速。通过对设备稳定性和动态精密度的测试,结果表明了快速煤质分析仪具有较高的稳定性,满足国标规定值。在预测灰分值分布跨度为5%~60%的煤样时,通过增加样品量,增加模型中对大灰分煤样的预测权重,实现预测均方根误差RMSEP<1%的预测精度,挥发分和全硫的RMSEP<1%,热值的RMSEP<0.18 MJ/kg。预测结果均达到工业分析要求,可以满足工业现场的应用需求,具有应用于煤质在线检测方面的广阔前景。

关键词：激光诱导击穿光谱定量分析快速煤质分析稳定性

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多波长泵浦传导冷却激光器的宽温稳定输出

应用物理 2024年第6期14卷 390-396页

作者：俞嘉威王超长春理工大学物理学院吉林省固体激光技术与应用重点实验室吉林长春

本研究采用多波长bar条模块,有效的抑制了温度漂移对激光输出稳定性的影响,控制晶体的热效应。通过一体化热沉结构设计,改善激光器温控系统控温压力,减少冷却传导系统体积、重量。设计了LD阵列泵浦源、泵浦结构以及传导冷却方式,实现全... 详细信息

本研究采用多波长bar条模块,有效的抑制了温度漂移对激光输出稳定性的影响,控制晶体的热效应。通过一体化热沉结构设计,改善激光器温控系统控温压力,减少冷却传导系统体积、重量。设计了LD阵列泵浦源、泵浦结构以及传导冷却方式,实现全固态激光器的无水冷稳定输出。激光器重复频率10 Hz,在控温30℃时连续工作时间3 min,获得平均脉冲能量17.03 mJ,最大脉冲能量17.5 mJ,能量不稳定度3.13%,可在10℃~40℃范围内稳定输出。

关键词：多波长泵浦全固态激光器传导冷却

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大气多输入-多输出光信道共享密钥提取研究

中国光学（中英文） 2024年第5期17卷 1219-1226页

作者：陈纯毅蔡锦湘李琼长春理工大学空地激光通信技术国防重点学科实验室吉林长春130022 长春理工大学重庆研究院重庆401135 长春理工大学计算机科学技术学院吉林长春130022

基于信道随机特征的共享密钥提取是实现大气光信道物理层安全的一种有效手段。密钥生成速率和不一致率是关注焦点。利用大气湍流光信道随机特征作为共享随机源,提出多输入-多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)大气光信道环境... 详细信息

基于信道随机特征的共享密钥提取是实现大气光信道物理层安全的一种有效手段。密钥生成速率和不一致率是关注焦点。利用大气湍流光信道随机特征作为共享随机源,提出多输入-多输出(multiple-input multiple-output,MIMO)大气光信道环境下的密钥提取方案。采用另类奇异值分解法来分解信道矩阵,通过简单移动平均提升合法双方获得的信道特征序列间的相关性,并对移动平均后的信道特征序列进行单门限交错量化。合法双方基于分集差分值生成编码映射控制随机序列,实现对信道特征序列的单门限交错量化结果的编码映射。实验结果表明,本文方案的原始密钥不一致率在信噪比为30 dB时能够达到4.5×10^(-5),且生成的随机比特序列可通过美国国家标准与技术研究院(NIST)的随机性测试。本文结果对MIMO大气光信道密钥提取有一定参考价值。

关键词： MIMO 光信道大气湍流密钥提取量化

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