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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。
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    激光距离选通三维成像技术研究进展(特邀)

    王新伟孙亮张岳宋博...
    23-42页
    查看更多>>摘要：随着人工智能时代的到来,同时获得反映目标辐射特性和纹理特征的高分辨率强度图像以及反映目标和所处场景的三维空间信息的稠密点云数据/三维图像的激光相机雷达技术已成为激光雷达的发展趋势.传统的摄像机与激光雷达复合的技术方案存在异源数据融合问题,尤其是在雾雨雪天气条件下以及水下等传输链路中存在严重散射的情况时难以有效工作.激光距离选通三维成像技术利用单一门控成像器件可同时获得高质量二维强度图像和高分辨率三维图像,其二维图像中的像素和三维图像中的体素一一对应,并继承了激光距离选通成像透散射成像的技术优势,具有实现高性能激光相机雷达的技术潜力.论文系统综述了步进延时扫描、增益调制、距离能量相关等激光距离选通三维成像技术的研究进展,介绍了该类技术的国内外典型应用情况,最后分析了该领域所面临的挑战及进一步发展方向和应用前景.

    距离选通成像三维成像激光雷达激光相机雷达距离能量相关

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    大气红外波段的片上集成式偏振光谱成像器件

    周健宇李全民王劲黄胜弟...
    43-52页
    查看更多>>摘要：红外探测与遥感是气象观测的核心技术,红外辐射探测仪作为气象卫星的重要载荷,主要用于大气温度、湿度的定量化探测,其探测精度取决于光谱和偏振测量的通道数.常见的技术方案是通过组合滤光片与偏振片转轮实现光谱和偏振的探测,这造成了系统体积大、功耗高、通道数少的问题.发展片上集成式偏振光谱成像器件是解决上述问题的有效方法,已有研究主要采用薄膜谐振腔或共振微结构的阵列化方案,但二者都无法兼顾光谱和偏振选择的要求.有鉴于此,提出了一种基于薄膜微结构耦合调控的设计新思路,以13µm附近的大气红外波段为例,实现了片上集成式的偏振光谱成像,6个通道的平均透过率和消光比分别达到了 94％和30.该器件有望在将来被广泛应用于偏振光谱成像领域中,同时,由于该器件对基底折射率并不敏感,基底的选择也会更加自由.

    大气红外片上集成薄膜微结构偏振光谱成像

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    InGaAs/InP高速正弦门控单光子探测器后脉冲抑制方案

    曹扬苏扬蒋连军刘酩...
    53-60页
    查看更多>>摘要：基于量子力学基本原理的量子密钥分发(QKD)系统具有信息论安全的水平,单光子探测器是QKD系统的重要组成,其后脉冲对QKD系统的安全成码率和安全成码距离均有重要影响.文中根据InGaAs/InP高速正弦门控探测器的后脉冲概率随时间呈现指数递减分布的规律,提出了 一种基于时间测量的后脉冲抑制方案,采用"Start-Stop型"时间间隔测量方式对探测脉冲进行测量,通过对探测事件进行时间标记并舍弃一段时长内探测脉冲的方法降低了后脉冲概率.实际验证了某型号单光子探测器的后脉冲概率随舍弃时长的关系,在500 ns舍弃时长条件下,后脉冲概率2.46％,增加舍弃时长至5 μs可降低后脉冲至2％以下.同时,分析了 100 ns舍弃时长条件下的典型探测脉冲计数分布,指出了主要后脉冲分布区域以及未过甄别阈值的雪崩脉冲引起的后脉冲机理.进一步地,指出基于时间测量方式区分探测脉冲的到达时间不仅可用于降低单光子探测的后脉冲概率,还可以根据探测脉冲的到达时间识别雪崩过渡区攻击事件、门外攻击事件,从而丢弃被攻击区域的探测脉冲来提升QKD系统抗量子黑客攻击的能力,可支撑高速正弦门控单光子探测器应用于实用化的QKD系统.

    量子密钥分发正弦门控单光子探测器后脉冲概率时间测量

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    准连续c切Er,Yb∶YAl3(BO3)4激光器的偏振操控

    佘凯谢鹏建周鹏斐魏勇...
    61-70页
    查看更多>>摘要：通过构建谐振腔模型,分析了各向同性固体激光器中两个本征模式相干叠加后的光斑奇异特征.并且实验验证了在不使用任何特定的腔内光学偏振选择元件的情况下,在二极管泵浦的准连续c切Er,Yb∶YAl3(BO3)4激光器中可以有效操控1.6 μm输出激光的偏振态.实现了从部分偏振态转化成稳定的线偏振态,其线偏振方向为可切换的正交特殊情况,均具有21 dB的偏振消光比.同时通过光斑对比,验证了激光器的线偏振输出来源于两个正交本征模式的相干叠加.文中为c切Er,Yb∶YAl3(BO3)4激光器线偏振光的直接输出与偏振态的调控提供了可靠的方案.

    固体激光器偏振调控c切Er,Yb∶YAl3(BO3)4准连续泵浦光束轮廓

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    应用于半导体激光器的高精度温控系统设计

    叶茂杜恩斯王秋玮赵毅强...
    71-82页
    查看更多>>摘要：面向半导体激光器温控系统的高精度、高速与高集成化的需求,设计了一款高精度、快速响应、高集成化、低成本的数模混合架构温控系统.该系统以FPGA为控制核心,硬件部分包括由三线制惠斯通电桥、仪表放大器、模数转换器组成的温度信号采集与调理模块,全桥降压电路驱动模块,热电制冷器模块等.针对热敏电阻和电桥的非线性误差,提出了一种可变控温零点的温度信号调理方法,该方法基于迭代与多目标最优化算法,提高了控温精度,同时降低了仪表放大器与模数转换器的指标要求,从而降低了系统成本.针对温度滞后大、延迟高的特点,控温策略采用了抗饱和积分的PID(AWPID)自动控制方法,从而降低超调,加快收敛速度.测试结果表明,该温控系统在-45～75 ℃的温度范围内,实现了±0.02 ℃的控温精度,相较于固定控温零点的温控系统最大0.1951℃的控温精度提高了 89.7％.与传统PID控制算法相比,AWPID控制算法将超调从9.13％降低到1.5％,将稳定时间从41 s降低到30 s.稳定性测试表明,该温控系统能够在长时间内保持±0.02 ℃的控温精度,满足稳定性要求.该系统具有高精度、快速响应、高集成化、低成本的特点,为半导体激光器的复杂应用场景提供了高精度的温度保障.

    半导体激光器高精度温度控制可变控温零点最优化算法抗饱和积分PID

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    用于激光无线能量传输的分布式最大功率点追踪系统研究(内封面文章)

    陈玉超邓国亮杨火木孙延峰旭...
    83-94页
    查看更多>>摘要：在激光无线能量传输中,由于瞄准系统误差和物体遮挡的影响,光电池阵列接收到的激光辐照分布不均匀,导致光电池阵列组串内的电池间出现电流失配,输出功率下降.针对该问题,采用分布式最大功率点追踪(Distributed Maximum Power Point Tracking,DMPPT)技术,减少光电池阵列组串内的电池间电流失配,并用并联型Boost(PT-Boost)电路替代传统Boost电路,降低DC/DC转换器的输入电流纹波,使DMPPT系统获得高追踪效率.实验结果表明,相较于传统Boost电路,PT-Boost电路的追踪效率提高3.6％,达到93.5％.在上述研究的基础上,设置了遮光率分别为0％、25％和50％的激光无线能量传输场景,DMPPT系统整体效率分别达到了 93％、92.6％和90.3％.该研究结果对激光辐照不均匀场景下激光无线能量传输的最大功率点追踪指导意义.

    激光无线能量传输分布式最大功率点并联型Boost电路追踪效率整体效率

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    火光烟雾条件下无人机激光探测与跟踪实验研究

    杨振郭阡阡刘满国焦丹...
    95-106页
    查看更多>>摘要：高能激光在打击低小慢目标时,目标容易燃烧产生火光烟雾,传统的可见光和红外探测方式对目标的跟踪和瞄准在火光烟雾干扰的情况下易受影响进而导致目标失跟.提出了一种基于主动激光雷达体制的高精度探测和瞄准方法.首先,对火光烟雾条件下无人机表面的激光反射特性进行理论分析和仿真模拟,以此设计了基于APD的单光子激光雷达探测系统,获得了仿真探测概率随激光脉冲能量变化的理论曲线;其次,构建了基于InGaAs-SPAD的光子成像探测系统,进行了无人机室内实验.实验结果表明:在无火光烟雾条件下,基于距离像跟踪的目标质心位置相较于基于可见光图像跟踪的目标质心位置平均角偏差小于0.55 mrad,基于距离像序列的跟踪轨迹与基于可见光图像序列的跟踪轨迹基本一致,证明了 Mean-Shift跟踪算法用于距离像的跟踪的可行性.在距离30 m处的模拟烟雾干扰条件下,采用选通延时滤除烟雾干扰能够获得轮廓清晰的目标距离像.在模拟火光干扰条件下,跟踪框中心X、Y坐标偏离目标质心约为0.58 mrad和0.39 mrad.

    火光烟雾无人机激光探测距离像稳定跟踪

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    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

    李响周晨朱永奇董科研...
    107-117页
    查看更多>>摘要：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109.634 μrad,俯仰偏差为132.952 μrad.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104.019 μrad,俯仰偏差为125.009 μrad,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.

    高能激光系统笼屉结构稳态热分析刚体位移光轴一致性

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    高重频激光对测距机干扰试验研究

    张澜万勇刘全喜龙幸...
    118-128页
    查看更多>>摘要：高重频激光干扰是对脉冲式激光测距机的一种有效干扰手段,为探究高重频激光对测距机干扰效能的影响因素及规律,开展相关的理论分析与试验研究.试验研究了干扰激光的功率、重复频率及干扰距离对测距机干扰效能的影响.结果表明:存在一个与干扰激光频率相关的最小干扰距离,干扰激光的重复频率越高,最小干扰距离越小,有效干扰距离范围越大.当实际干扰距离大于最小干扰距离时,若干扰激光的功率不足,则无干扰效果;干扰成功后继续增大干扰激光功率,则被干扰后测距结果会趋于正态分布,且干扰激光功率越高,测距结果正态分布中心越趋近于最小干扰距离,但受干扰的测距结果最小值会始终分布于测距机盲区附近.

    高重频激光脉冲式激光测距激光干扰最小干扰距离干扰效能

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    近红外空间碎片激光测距探测成功概率影响因素的研究

    张明亮温冠宇范存波关博文...
    129-137页
    查看更多>>摘要：基于激光雷达方程和天空背景噪声估算公式推导出近红外空间碎片激光测距探测成功概率的计算公式,仿真研究了该公式中大气透过率和天空背景噪声的影响因素,经数据拟合,得到空间碎片激光测距探测成功概率的归一化表达式.在此基础上,仿真分析了太阳高度角、目标天顶角、目标轨道距离和目标横截面积对目标探测成功概率的影响.结果表明:目标探测成功概率随太阳高度角升高而减小,随目标轨道距离的增加而减小,随目标天顶角的增大而减小,当 目标天顶角增加到70°时,目标探测成功概率开始急剧下降;目标轨道距离固定的情况下,目标探测成功概率随目标横截面积的增大而增大.该研究对提高空间碎片的观测效率具有一定的应用价值.

    激光测距近红外空间碎片激光测距太阳高度角目标天顶角

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