期刊,红外与激光工程 2024年卷4期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

红外与激光工程

主　　编：崔玉平

出版周期：月刊

国际刊号：1007-2276

电子邮箱：irla@vip.sina.com

电　　话：022-23666400 58625208

邮政编码：300308

地　　址：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

临近空间激光雷达自调焦接收系统设计

李英超张庆刘壮史浩东...

138-148页

查看更多>>摘要：针对临近空间激光雷达所使用的离轴抛物面反射镜在低温下会发生形变导致反射光耦合进光纤时效率下降的问题,通过研究自调焦技术,设计了自动补偿激光雷达组件,用于抵消温度对系统的影响.利用有限元法分析了接收系统在热载荷作用下的变形,获得镜面离散变形数据,使用Zernike多项式拟合镜面变形后的面形,通过光学设计软件模拟得出该激光雷达接收系统优化后的焦距变化与温度呈线性关系,经过光学设计软件确定补偿位置.使用温度自适应调整机构降低热变形带来的离焦量影响.分析结果表明,补偿后均方根半径从26.495 μm下降至15.93 μm,光斑半径减少39.9％,耦合效率提升至80％以上.

关键词：

离焦调焦结构有限元分析耦合效率离轴抛物面反射镜

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大口径反射镜Bipod支撑结构的装调与检测方法

李斌高思思王海超陈佳夷...

149-160页

查看更多>>摘要：随着我国遥感卫星对地观测分辨率的不断提升,空间遥感相机的有效口径逐步增大,为有效应对相机在地表装调时的重力误差干扰,大口径遥感相机的装调方式逐步从光轴水平形式转变为光轴竖直形式,与之对应的,相机主反射镜支撑结构与装配需求也在不断革新.为满足反射镜支撑与减重需求,在1 m及以上口径的反射镜支撑形式中,Bipod结构是较为常见的一种结构形式,不同于传统的框式支撑形式,它在光机结构粘接与结构位置标定需求上都有了巨大变革.为保证Bipod支撑结构下反射镜的装配定位精度和面形变化满足系统指标要求,提出了一种结合多目标空间位置转换和Stewart结构运动反演的大口径反射镜组件装调方法,该方法可在有效保证光机结构粘接点精度的同时,仅依靠反射镜自身支撑结构,实现反射镜与主承力板之间的高精度六维调节,系统装调误差可控制在0.04 mm左右.在遥感相机的实际装调过程中,通过分析主反射镜在系统中的装调误差区间,并以此为标准制定了反射镜Bipod结构的定位、粘接、调整和检测方案,实践结果表明该方法可有效控制反射镜的装配定位精度和面形误差,装调结果能够满足大口径遥感相机的系统成像需求.

关键词：

光学工程光学装调多目标空间位置转换Bipod支撑结构遥感相机

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共光路红外双波段小型化光学镜头分析与设计

亓晨靳阳明谢晓喻侯辉辉...

161-169页

查看更多>>摘要：针对中长波共光路小型化光学系统设计需求,建立了基于高斯光学与初级像差理论且尺寸受限下的二次成像结构光学指标分配模型.主镜因其边缘光线高度高和承担的光焦度小,其球差、色差和二级光谱是该系统像差的主要来源,为矫正二级光谱,可使用"-、+、-"结构形式的高、中、低相对色散材料的透镜组合作为主镜结构,此时主镜的残余像差较小,采用场镜降低中继镜组光线高度以及非球面矫正球差等方法平衡主镜残余像差.最后开展实例设计,对提出的小型化设计思想进行验证,设计了中波波长3.7～4.8 μm、长波波长7.7～9.5 μm的共光路双波红外小型光学系统,总长不大于135 mm,结构小巧紧凑,光学传函接近衍射极限,工作温度范围-40～60℃,且对温度不敏感.实现了基于二次成像结构光学指标分配模型的中长波共光路小型化光学系统分析及设计,满足中长波共光路小型化光学系统需求.

关键词：

光学设计红外双波段共光路像差矫正杂散光分析

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M8激光雷达回波的非接触式发射率三维分布测量方法

李荣华邓源薛豪鹏周心晨...

170-185页

查看更多>>摘要：针对目前发射率测量方法只是对某一单一物质进行接触式测量,难以获得复杂目标的发射率三维分布问题,提出一种基于M8激光雷达回波的非接触式发射率三维分布测量方法.首先基于激光雷达传输距离方程分析回波强度特性,通过M8激光雷达对95％标准漫反射板进行扫描,叠加多帧单线点云,得到具有反射光谱特性的雷达强度三维点云像;运用分段多项式模型拟合距离-强度及入射角-强度之间的关系,基于得到的分段多项式模型校正距离和入射角度影响下的回波强度,使不同距离与入射角情况下所测回波强度能够真实地反映目标的反射光谱特性,校正结果显示,标准漫反射板回波强度变异系数分别从0.2676和0.3438降低到了 0.0420和0.0412,回波强度一致性分别提高了84.31％和88.02％,使雷达所测得强度值能直接反映目标材料的反射光谱特性,验证了强度校正模型的有效性;最后基于得到的分段多项式校正模型对带有反射率真值贴片的缩比卫星模型雷达强度三维点云像进行强度校正,利用校正后的回波强度的反射光谱特性,计算出目标表面的反射率,运用反射法进一步推导其发射率,得到缩比卫星模型发射率的三维分布,三组卫星模型表面贴片的发射率平均偏差均分别能控制在3.33％、4.84％和4.44％.为目标识别、低空可探测技术等提供技术支持.

关键词：

激光雷达发射率反射率回波强度回波强度校正

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基于2.5D标定扇的线阵相机内参数标定方法

张旭毛庆洲时春霖胡庆武...

186-197页

查看更多>>摘要：针对工业生产线上或集成设备中线阵相机内参数定期检校困难且成本高的问题,提出一种基于2.5D标定扇的线阵相机内参数标定方法.设计了一款特定的2.5D标定扇,构建包含镜头畸变的线阵相机内参数标定模型,顾及了标靶相对相机的两个姿态角,通过方程线性变换法解算模型参数初值,利用改进的Levenberg-Marquardt(L-M)算法加速优化相机参数的求解过程,给出了详细的解算步骤和数据处理过程,并通过仿真和实测数据验证了方法的可行性.结果表明:该线阵相机标定方法简单灵活,可得到大量分布规律的特征点对,参数标定精度不受相机移动精度和特定移动方向的限制;在扇骨面与靶面间夹角小于10°时,可以获得高精度、高一致性的相机内参数,特征点重投影误差的最大值优于 0.28 pixel,平均 RMSE 为 0.11 pixel,标准差仅 0.01 pixel.

关键词：

线阵相机内参数标定重投影非线性方程

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时空域共轭干涉复函数耦合的双波长干涉算法

成金龙朱立砚陈露杨忠明...

198-209页

查看更多>>摘要：为从双波长莫尔条纹中提取合成波长干涉信息以扩展测试量程,提出了时空域共轭干涉复函数耦合算法.利用干涉图间时域相移与空域载频的转换,低载频时分离频谱以获取时空域复函数,经共轭耦合提取合成波长干涉图,且不引入其他干涉信息.干涉图组内单波长π/2与组间合成波长π/2的双重移相策略,实现了合成波长干涉图提取后的直接解调.与传统空域傅里叶变换方法相比,考虑波长间相移偏差,算法所需载频数值仅为前者的0.077.仿真峰谷值为74.2 nm的波面在莫尔条纹包络数目为1时,恢复偏差峰谷值优于0.5569 nm.实验中,7.8 μm高度台阶样品在低载频时,阶跃高度的相对误差仍优于0.94％.仿真与实验数据验证了算法的可行性,为实现双波长干涉中低频干涉信息的获取提供了新的思路.

关键词：

测量干涉傅里叶变换双波长莫尔条纹

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圆结构光系统深孔圆度测量方法研究

陈振亚马卓强李翔沈兴全...

210-217页

查看更多>>摘要：圆结构光系统测量深孔(通孔)圆度时存在激光器、相机和深孔难以保持平行或同轴的问题,导致无法测量准确的圆截面,从而产生系统误差.搭建了基于圆结构光的测量系统,分析了系统误差的产生机理并提出了一种基于圆结构光系统测量圆度的方法,可对系统误差进行一定补偿:首先,获取待测深孔的内表面高分辨率三维点云,拟合点云轴线,通过刚体变换将三维点云变换到深孔轴线与相机光轴平行的位置;然后,选定一个测量截面,搜索该截面上的点和与该截面范围较近的点作为圆度评定点;最后,采用网格搜索算法完成圆度评定.测量实验的结果表明,该方法对于圆度误差的补偿效果良好,其中测量不确定度为4.78 μm.

关键词：

圆结构光圆度测量刚体变换误差补偿

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基于多频相移的相位偏折测量透明物体表面三维形貌

宿朝阳王张颖倪育博高楠...

218-232页

查看更多>>摘要：光学三维测量中的相位偏折测量术以其快速、高精度、稳定抗干扰的优点,在光学表面测量、快速检测等领域得到广泛应用.透明物体因其上下表面的折射和反射,导致相机采集到不同表面反射叠加的混合条纹,传统的相位偏折测量术难以对其进行有效的三维测量.为解决该问题,文中提出一种基于多频相移的相位偏折法测量透明物体的表面三维形貌.首先,显示屏显示多种不同频率与多步相移结合的正弦条纹,从另外一个角度相机采集物体表面反射的混合条纹.然后,利用最小二乘法迭代将混合条纹进行分离,得到上下表面折叠相位并展开.接着,通过梯度标定确定相位与梯度的关系,根据梯度积分恢复透明物体表面的三维形貌.最后,实验证明所提方法能够有效实现混合条纹的分离,实测透明玻璃板上表面的平均误差从32.4 μm减少到5.1 µm,结果验证了混合条纹分离方法的有效性,提升了透明物体表面三维形貌测量精度.与已有方法相比,文中方法可以有效避免初始相位值偏差较大带来的影响,缩短计算时间,适用于不同形状透明物体表面三维形貌的测量.

关键词：

相位偏折测量术透明物体多频相移三维形貌

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宽角度位相调控反射镜的设计与研制

李大琪刘保剑余德明段微波...

233-241页

查看更多>>摘要：宽角度位相调控反射镜是下一代中高轨量子通信系统中的核心元件,用于宽角度范围内信号光的高效传递与偏振态的精确调控.基于等效多层膜理论,采用介质反射膜堆加非规整位相调控膜的膜系结构,设计了一种宽角度位相调控反射镜.选择Nb2O5和SiO2分别作为高、低折射率薄膜材料,通过误差分析,优化沉积工艺,采用电子束蒸发结合离子辅助沉积的方式,在德国莱宝Lab900-plus设备上制备出该薄膜元件.研制结果表明,反射镜在780 nm处、45°±7.5°入射范围内,其反射率大于99.3％,位相差控制在3°以内,满足量子通信系统的反射率及位相差控制要求,且通过相关环境模拟实验,满足可靠性要求,为该类偏振调控薄膜元件在下一代中高轨量子卫星中的工程应用打下了坚实的基础.

关键词：

光学薄膜位相调控反射镜偏振宽角度

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基于氧化物-金属多层膜固态化合方法制备MCNO薄膜

赵媛媛王园园王荣新王志鹏...

242-252页

查看更多>>摘要：红外热成像技术具有高度实用性、灵敏性和可靠性等优点,在航空、医疗等多个领域发挥着重要作用.相较于其他类型的非制冷红外探测器,测微辐射热计(Microbolometer)具有工作范围宽、响应速率快且器件结构简单等优点.相较于非晶硅和氧化钒等常见热敏层材料,立方尖晶石结构的过渡金属氧化物锰钴镍氧化物(Mn-Co-Ni-O,MCNO)具有更高的TCR系数.使用磁控溅射法-电子束蒸发复合法在蓝宝石(Al2O3)衬底上制备MCNO薄膜,结合XRD、SEM和电学性能测试,分析和探讨了工艺条件对其性能的影响.研究结果表明,在450 ℃沉积5 h得到厚度为450 nm的MCNO薄膜样品,随后在真空腔内原位退火1 h,再使用管式退火炉在空气氛围中进行60 min 850 ℃后退火,MCNO薄膜呈现出良好性能,(111)晶相的XRD半峰宽为0.48,晶格常数为8.71 Å(1 Å=10-10m),晶粒平均大小为81.7±24nm.使用四探针法测试MCN O薄膜室温下电阻率为642.19 Ω·cm,室温下(295 K)电阻温度系数(Temperature Coefficient of Resistance,TCR)系数为-4.20％/K.在 6～8.5 μm 波长范围内,最高吸光度为1.50.研究结果验证了所提出的多层复合方法用于制备MCNO薄膜的可行性,为进一步优化MCNO薄膜组份与掺杂配比以及结构-性能关系提供了新思路.

关键词：

锰钴镍氧化物磁控溅射电子束蒸发逐层沉积退火温度固相合成

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