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期刊信息/Journal information
红外与激光工程
红外与激光工程

崔玉平

月刊

1007-2276

irla@vip.sina.com

022-23666400 58625208

300308

天津市空港经济区中环西路58号

红外与激光工程/Journal Infrared and Laser EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>《红外与激光工程》系中国宇航学会光电技术专业委员会会刊，由中国航天科工集团公司主管，创刊于1972年，是国家科委和国家新闻出版署批准的国内外公开发行的国家级学术刊物。30年来期刊不断发展，现已是中国科技论文统计源期刊，中文核心期刊，被美国“工程索引（EI）compendex”，英国 “科学文摘（SA）”，美国“剑桥科学文摘（CSA）”，俄罗斯“文摘杂志（AJ）”收录，被美国际媒体指南，乌里希期刊指南，中国科学引文数据库（CSCD）收录，并入编清华大学主办的中国学术期刊光盘版。 本刊是中国航天界光电子技术领域内学术性与工程应用性集于一体的综合性刊物，主要刊登国内红外与激光技术方面的学术论文和工程研究报告，集中反映了中国光电技术在宇航、卫星及导弹武器系统中的工程应用水平。 期刊的编委会由70余人组成，其中包括王大珩、母国光、张履谦、周立伟、姚建铨院士，及其他国内光电领域著名的专家、学者，他们来自航天、航空、兵器、电子、机械系统及中科院，国内著名大学，有他们审稿把关，期刊质量得到提高。
正式出版
收录年代

    2μm单纵模全固态脉冲激光技术研究进展(封面文章·特邀)

    颜秉政穆西魁安嘉硕齐瑶瑶...
    1-17页
    查看更多>>摘要：2 μm激光属于人眼安全波段,具有高大气透过率和水吸收特性,能覆盖CO2 等温室气体的吸收峰,因此在大气环境监测、光通信、激光雷达、材料加工、医疗手术等领域有广泛应用.其中,单纵模运转的全固态 2μm脉冲激光器以其高稳定性、窄线宽和优良的光束质量等优势,可作为多普勒测风、相干差分吸收等激光雷达应用的优质光源,在工业、国防和科研等领域具有重要意义.目前,实现2μm激光输出的主要方法有光参量技术和直接泵浦法.相比光参量技术,直接泵浦法更具高效率、可调节性和集成性等优点,已成为 2μm全固态激光的主流方式.文中总结了常用的 2μm固体激光增益介质,分析了空间结构振荡器单纵模选择的原理和特点,综述了 2μm单纵模全固态脉冲激光的研究进展,并对不同结构激光器的输出特性进行了比较,最后对 2μm单纵模全固态脉冲激光的发展前景进行了展望.

    全固态激光器2μm脉冲单纵模选模

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    无需公共点的高精度激光跟踪仪自标定方法

    齐志军朱东辉罗涛苗学策...
    18-26页
    查看更多>>摘要：多台激光跟踪仪组成的测量系统能够得到高精度的坐标观测值,在加速器准直工程领域应用十分广泛.该系统需要自标定仪器中心的距离,目前基于球面拟合的自标定方法虽然测量效率较高,但是其精度有限.为了提高其精度,分析基于拟合的自标定方法精度较低的主要原因,提出了基于三角形结构的自标定方法,定量对比了新方法和基于球心拟合方法的精度.新方法建立非线性误差模型进行参数迭代求解,能够应用于激光跟踪仪的三维自标定.通过模拟仿真和实测实验,证明了该方法比基于球心拟合的自标定方法在精度上有了大幅度提升.文中算法无需增加额外设备,改进了原先基于球心拟合方法并提高其自标定精度,具有一定的工程应用价值.

    激光跟踪仪自标定球面拟合非线性模型精度

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    连续光纤激光切割金属薄壁材料工艺研究

    翟兆阳李欣欣张延超刘忠明...
    27-38页
    查看更多>>摘要：随着工业领域金属薄壁构件设计的多样化,在高速激光切割的同时,对切口形貌质量也提出了更高的要求.本研究采用连续光纤激光器对 0.2 mm厚度 304 不锈钢薄板进行切割实验,研究了毛刺和熔渣飞溅区产生的机理,重点讨论了加工工艺参数中的激光功率、切割速度、离焦量对毛刺堆积量和熔渣飞溅区宽度的影响关系,通过实验分析获得了最佳加工参数组合.研究结果表明,毛刺厚度随着激光功率、离焦量的增大而增加,随着切割速度的增大先降低后增加.熔渣飞溅区宽度随着激光功率的增大而增加,随着切割速度的增大而降低,随着离焦量的增大出现小范围波动.根据加工结果分析,当激光功率为 125 W,切割速度为 10 m/min,辅助气体压强为 1.2 MPa,离焦量为-0.3～-0.5 mm,可以获得0.2 mm厚304 不锈钢薄板较好的加工效果.

    激光切割薄壁304不锈钢毛刺熔渣飞溅区

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    激光技术在金刚石加工中的研究及应用进展

    叶盛赵上熳邢忠福彭志勇...
    39-61页
    查看更多>>摘要：激光加工是目前金刚石的主流加工方法,相较于传统的机械加工形式,激光加工精度高、效率高、普适性强,因而在金刚石切割、微孔成型、微槽道加工及平整化等方面均得到广泛应用.文中阐述了金刚石激光加工原理,介绍了不同类型激光与金刚石材料相互作用机制,重点总结了近几年多种激光加工金刚石模式的发展现状,分析了新型的激光加工方法的特点,探讨了现阶段激光技术在金刚石加工领域面临的问题、挑战及未来的发展趋势.

    金刚石激光加工激光切割微孔成型微槽道激光平整化

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    分流喷管出口构型对红外抑制器性能影响的数值和实验研究

    杜家栋单勇张靖周
    62-75页
    查看更多>>摘要：在模型实验验证的基础上,采用数值模拟的方法,对比分析了分流喷管出口构型对直升机红外抑制器气动性能、温度场和红外辐射强度的影响.研究结果表明:相比基准分流喷管模型(Origin),分流喷管出口带一定外扩张角的波瓣出口结构(Lobe_1)的引射系数略微降低、总压恢复系数降低,中间混合管出口排气温度峰值却降低了 65.1 K,同时降低了混合管上下方区域的壁面温度,但造成混合管中后段外侧壁面局部区域温度升高;外扩张角为 0 的波瓣出口结构(Lobe_2)增加引射系数 3.8%,总压恢复系数与Lobe_1 结构基本相当,中间混合管出口排气温度峰值也降低了 62.8 K,尤其是其降低混合管壁面温度的效果最佳;分流喷管出口突片结构(Tab)增加引射系数 10.6%,但总压恢复系数降低0.7%,同时,内侧混合管出口排气平均温度降低 19.3 K,混合管壁面降温效果相对较差.总体来看,波瓣和突片结构都起到增强引射、强化混合的作用,尤其是波瓣出口结构(Lobe_2)对降低抑制器总体红外辐射效果最好,在 3～5 μm波段的红外辐射强度最大可降低 21%;在 8～14 μm波段,其红外辐射强度最大可降低15%.

    红外抑制器分流喷管引射系数红外辐射气动性能

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    纳米金属粒子梯度掺杂的硅基近红外吸收增强结构

    孙雨佳陈方舟李晓志
    76-84页
    查看更多>>摘要：硅基光电子与CMOS工艺兼容,借助成熟的微电子加工工艺平台可以实现大规模批量生产,具有低成本、高集成度、高可靠性的优势.其中,硅基半导体探测器是目前应用最为广泛的可见光波段探测设备,将其工作频段拓展到近红外波段具有重要意义.由于硅的禁带宽度,硅基材料在近红外波段电磁波吸收存在明显限制,硅基探测器在近红外波段的应用受到挑战.根据纳米金属粒子发生局域表面等离子共振时产生的近场增强效应,提出了一种纳米金属粒子梯度掺杂的硅基结构.通过应用等效介质理论,模拟了复合硅基结构在可见光与近红外波段的吸收特性.结果表明:该结构在近红外波段具有电磁波吸收提升效果,并且当选择纳米金粒子梯度递增掺杂时,可以在 610～1450 nm波段提升吸收性能,最高提升可达到 10.7 dB.所提出的结构可以有效增强硅基材料在近红外波段的吸收效率,研究结果为硅基半导体探测器在近红外波段的应用提供了重要参考.

    超材料梯度掺杂等效介质理论近红外吸收增强

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    二维主动位姿引导的单目空间姿态测量方法

    刘峰郭英华王霖高裴裴...
    85-96页
    查看更多>>摘要：针对空间物体姿态快速测量问题,以构建视觉最小系统需求为依据,研究了一种基于二维主动位姿引导的单目视觉空间姿态测量方法,建立了单目相机、二维载台与倾角仪之间的姿态测量模型,实现了空间物体的姿态角的测量.该方法以大地倾角仪坐标系统一测量系统的测量基准,由精密二维载台引导单目相机覆盖地空大视野三维空间,通过前期标定设计完成了单目相机与二维载台之间的工装校准;建立了载台坐标系、摄像机坐标系以及大地倾角仪坐标系之间的姿态测量传递模型,实现了定轴旋转双视角拍照下的空间物体的姿态解算和角度测量.构建了实验验证环境,测角实验结果表明:在系统测量基准坐标系下,其俯仰角的测量误差≤0.82°,测量相对误差≤6.1%;其横滚角的测量误差≤0.43°,测量相对误差≤3.4%.

    视觉测量姿态测量单目视觉二维载台

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    基于矢量衍射理论的光栅干涉仪位移测量误差研究

    雷李华张玉杰傅云霞
    97-105页
    查看更多>>摘要：光栅干涉仪位移测量系统作为测量领域中最精密的测量仪器之一,由于在测量过程中光栅的姿态位置无法保证完美装配,使得光栅的光栅矢量方向与运动矢量方向之间出现偏差,导致位移测量结果出现周期性非线性误差.文中针对在光栅干涉仪位移测量过程中出现的光栅与位移台以及读数头之间的姿态位置误差进行分析,通过分别建立位移坐标系及光栅坐标系,参考惯性导航领域中飞行器姿态表示方法,利用一维光栅的横滚、俯仰和偏航角共同描述一维光栅相对于位移台的装配状态.通过基于矢量衍射理论分析光栅干涉仪位移测量时三个维度的角度偏差量,对可能产生的位移测量误差进行了分析说明.基于广义一维光栅方程,探究出了一个更为普遍的结论,为后续装置的改进提供理论依据,以提高系统的测量精度.

    精密位移测量光栅干涉仪光栅矢量衍射周期性误差

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    基于双PSD的三维测角传感器精度分析

    赵文赫白杨杨王劲凯张立中...
    106-117页
    查看更多>>摘要：在机载光电转台、多自由度摇摆台等系统中,对于一些运动体与基座间没有确定的回转轴的柔性支撑、并联支撑平台,需要考虑非接触三轴角度测量方法,目前大部分的光电非接触三轴角度测量方案系统复杂,占用空间大,无法适用于如机载、星载等载荷对体积、质量敏感的场景.为此,文中提出了基于双位置敏感探测器(PSD)的非接触三轴角度测量方案,使用准直镜头汇聚、双面反射光楔反射,将光源在两片PSD上汇聚成像,利用PSD上的光斑位置坐标反解出三轴角度.描述了其工作原理以及传感器构成,分析了因两片PSD的相对位置偏移产生的误差,提出了对应补偿方法以减少焊装产生的PSD位置偏移对测量精度的影响.主要对采集的PSD模拟信号值的抖动噪声进行FIR滤波处理,分析了滤波器的相频响应特性,并在MCU中测量相位滞后时间以及滤波器的响应带宽,验证了该数字滤波器在系统内拥有较好的实时传输特性.自准直测量单元总质量为 230 g,尺寸为 50 mm×50 mm×50 mm.实验结果表明,34 阶FIR滤波器将角度测量的误差减小至 60%,在±2°测量范围内单轴测量时,方位角、俯仰角、横滚角的误差均方根分别为 0.003°、0.007°、0.017°,组合测量时分别为0.006°、0.009°、0.021°,文中所提出的三维测角传感器精度较高,满足机载等场景的使用要求.

    三轴姿态角度测量非接触测量位置敏感探测器滤波带宽响应频率

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    用于高精度准直测量的鱼眼相机标定方法

    熊琨何旭然王春喜李佳宾...
    118-129页
    查看更多>>摘要：为了扩展准直测量的应用领域,提高测量范围是最为有效的手段之一,因此用于准直测量的鱼眼相机应运而生.针对准直测量用鱼眼相机标定精度不高的问题,提出了一种基于插值形式的径向粗标定及基于栅格形式的补偿精标定的两步式准直测量用鱼眼相机标定方法.该方法使用插值而并非构建成像模型,能够有效避免模型不准确及参数设置不合理而引入的系统误差,并且可以在一定程度上抑制镜片加工的非对称性及光学系统装调所带来的偏差.区别于图像评价的峰值信噪比(PSNR)以及结构相似性(SSIM)等性能指标,该方法选择的平均重投影误差(MRE)这一指标能够更有效地衡量准直测量使用条件下相机标定结果的优劣.仿真对比实验结果表明该方法在 4 种虚拟鱼眼相机模型上的标定效果皆优于传统标定方法,与传统的方法相比,标定的不确定度最大能够改善82.63%.样机标定实验结果表明,该方法能够有效标定真实的准直测量用鱼眼相机,在搭建的真实样机上应用该标定方法后,样机的入射矢量解算的不确定度能够提升至角秒级.

    准直测量鱼眼相机标定畸变矫正

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