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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

    针对不同海拔白昼星光探测的星敏感器光学参数优化

    倪源蔓戴东凯王省书周召发...
    143-153页
    查看更多>>摘要：极限探测星等、视场内导航星数量及光学系统的尺寸和质量等是全天时星敏感器光学探测系统的重要指标,而各项性能指标的提升往往是存在矛盾制约的,进而导致光学系统的参数设计缺乏明确的优化目标.为提高白昼星光探测系统的综合性能,文中对光学系统参数优化进行了深入研究.首先,根据短波红外探测器的响应特性建立了基于图像灰度信息的信噪比模型,在此基础上,针对星体跟踪和星图匹配两种不同的导航模式,提出了星敏感器光学系统参数优化方案.仿真采用Sofradir的InGaAs传感器参数作为典型值,分别对海平面星体跟踪模式和高海拔星图匹配模式进行光学系统参数设计,得到白昼星光探测的最优口径、焦距和截止波长,同时确定了相应的全天时星敏感器星体跟踪/星图匹配导航模式转换的临界海拔.研制的原理样机口径60mm、焦距515 mm、截止波长1.48 μm,利用样机在地面开展了白昼观星实验,对提出的光学系统参数优化理论进行了验证,同时说明了该系统在近地面具备白昼星光探测能力.

    星敏感器白昼星光探测参数优化短波红外探测器噪声模型

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    基于3D线激光传感器的轨道弹条扣件结构缺陷检测方法

    袁小翠王咏涛刘宝玲侯迪波...
    154-168页
    查看更多>>摘要：轨道扣件缺陷是铁路安全运行的重大安全隐患,基于二维图像处理方法能检测扣件外观缺陷,但难以检测扣件结构缺陷,提出了一种3D线激光传感器的轨道扣件结构缺陷检测方法.首先,利用3D线激光传感器获取轨道点云,根据扣件高度快速定位扣件区域点云,利用PointNet++网络对扣件区域点云分割获得弹条点云;其次,将弹条点云映射至二维图像,在二维图像中提取弹条骨架,二维骨架融合至三维点云获得初始骨架,对每个初始骨架点云拟合截面圆,以各截面圆心作为弹条骨架精确表示弹条轮廓及空间结构;最后,提取弹条三维骨架的特征点,根据特征点构造扣压平面和计算弹条缝隙,基于弹条缝隙检测扣件结构缺陷.为了验证文中方法的有效性,以WJ-7、WJ-8、WJ-2型弹条扣件为对象测量弹条缝隙,并将文中方法测量的弹条缝隙与人工使用缝隙尺测量的真实值进行比较,单个扣件的测量误差在0.1 mm内,且文中方法对轨道油污、锈斑及环境有较好的鲁棒性;对批量扣件的结构缺陷检测,当测量误差允许在±0.1 mm时,扣件结构缺陷检测的准确率不低于95％.

    轨道扣件结构缺陷松紧检测弹条缝隙骨架提取

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    弱特征表面形貌测量的低成本渐进式匹配方法

    房长帅刘赵阳王倩雯张效栋...
    169-178页
    查看更多>>摘要：弱特征连续表面的匹配问题是计算机视觉和图像处理中的一个挑战性问题,基于标准夹具的特征辅助可以准确地实现测量数据与模型的匹配,但该方法成本较高.针对该问题,提出了一种低成本的渐进式的匹配算法,首先基于带有边界罚函数的"点到面"ICP算法实现粗配准,接着通过对测量数据进行两步微调即可对标工业常用评价结果.以汽车玻璃的面形误差评价为例,仿真和实验结果表明,基于所提方法匹配后的面形误差接近传感器本身的误差级别.对于40 cmx40 cm的汽车玻璃,基于所提方法匹配线结构光测量的玻璃数据与三坐标数据,两者偏差在-0.06/0.08 mm,基本满足工业需求.

    仪器科学与技术弱特征表面配准渐进式匹配算法汽车玻璃ICP算法

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    基于光学成像探测的仅测角高轨空间物体接近感知方法

    王龙雷韫璠张新宇张辉...
    179-187页
    查看更多>>摘要：提出一种仅利用任务航天器光学成像探测设备给出的测角信息进行高轨空间物体接近行为感知的方法.首先,分析了空间物体相对任务航天器的方位变化规律,得到物体接近时在任务航天器轨道坐标系下方位角正切值随时间波动幅值逐渐增大;其次,分析了在光学成像探测设备成像过程中,逆光与探测设备灵敏度对空间物体可见性的影响,得到物体可见弧段在每个轨道周期内具有一定的相似性;进一步地,根据物体相对方位及可见性的变化规律,设计了一种空间物体接近行为感知方法,利用物体观测量的轨道周期一致性进行多段观测量关联,拟合方位角正切值随时间波动趋势,预测波动极值并统计极值变化规律,实现物体接近行为感知;最后,仿真验证了该方法具备不依赖距离信息感知高轨空间物体相对任务航天器接近行为的能力,仅利用3个轨道周期内、每周期有效弧段大于30min的高轨空间物体指向测量信息判断物体相对任务航天器存在接近行为的准确率优于96％.结果证明:该方法通过赋能任务航天器常用光学成像探测设备高效费比地实现航天器自我防护能力有效提升,可普遍用于高轨航天器任务.

    光学成像仅测角空间物体接近感知

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    用于三角测量大数值孔径双远心光学系统设计

    赵哲承朱嘉诚刘雪峰宋玲玲...
    188-195页
    查看更多>>摘要：测量不确定度是与测量结果紧密相关的重要指标,反映了仪器测量的稳定性.激光三角测量仪器的测量不确定度与成像光学系统数值孔径直接相关,增大数值孔径能够有效降低测量不确定度.为了满足高精度测量需求,应用二维Q-type多项式自由曲面,设计用于线激光三角测量仪的大数值孔径双远心Scheimpflug成像光学系统.首先基于三角测量原理和线激光三角测量仪指标分析成像光学系统参数,然后结合像差灵敏度分析以及自由曲面像差特性,确定成像光学系统中自由曲面的位置和数量并进行优化设计.设计得到系统的数值孔径为0.2,成像范围为10 mm×14 mm,调制传递函数(MTF)优于0.6,最大畸变为0.21％,远心度优于0.3°.该系统具有大孔径、成像质量好、畸变小、双远心的特点,能够满足高精度线激光三角测量仪的应用需求.

    线激光三角测量仪光学设计双远心光学系统二维Q-type自由曲面

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    基于视场相关局部参数优化的复杂物像映射光学设计方法

    陈露封志明赵锦春刘辉...
    196-204页
    查看更多>>摘要：成像光学系统的观测场景愈发复杂,为了实现物方到像方复杂的投影映射,传统的光学设计方法需优化控制不同视场的像高,该方法采样追迹计算量大.文中提出采用视场相关的局部参数作为优化控制目标,由局部焦距和局部F数实现复杂物像映射关系和分辨率的调控,并达到同步优化提升相对照度的效果.采用该方法分别成功设计了中央-20°～20°视场f-tanθ等线投影,边缘±20°～±60°视场f-θ等距投影,以及中央-16°～16°视场角分辨率相同、边缘±28°～±60°视场角分辨率相同且中央视场角分辨率为边缘视场角分辨率1.5倍/0.667倍的三款120°视场广角镜头.基于视场相关局部参数优化的光学设计方法展现了灵活的物像映射调控能力,对于光学系统在复杂类型观测场景中的应用具有非常重要的价值.

    光学设计物像映射局部焦距局部F数角分辨率

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    紧凑型红外模拟器的光机系统设计

    李泽宣杨旺林金尚忠吴柯萱...
    205-213页
    查看更多>>摘要：为满足红外成像器的仿真需求,避免目前红外模拟器的光学系统因采用TIR棱镜和离轴抛物面镜进行分光造成的体积过大、能量利用率低、照明不均匀的问题,设计了二次成像的远心光路投影系统和黑体组合反射镜的临界照明系统,有效地压缩了系统的整体尺寸,提高了系统的均匀性.采用ZEMAX进行光路分析,设计结果表明,投影系统在36 lp/mm处MTF优于0.5、波像差小于0.076 7λ、畸变小于1％,照明系统的均匀性大于98％;采用ANSYS进行力学分析,表明一阶模态频率为212 Hz,最大应力满足要求.红外模拟器尺寸小于400 mm×300 mm×400 mm,将红外模拟器与红外成像器进行对接模拟测试,验证了系统可在中波波段提供稳定的红外动态场景模拟.

    光学设计动态场景模拟器数字微镜器件半实物仿真

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    熔石英元件磁性复合流体抛光去除特性研究

    叶卉李壮王健姜晨...
    214-225页
    查看更多>>摘要：基于磁性复合流体(Magnetic Compound Fluid,MCF)抛光技术开展了熔石英元件抛光工艺研究,对比了传统MCF和超声辅助MCF(以下简称UMCF)抛光对熔石英材料去除特性的影响,探究了不同抛光时间下MCF和UMCF抛光对熔石英材料去除量/去除率和表面粗糙度的影响,并构建了与抛光应力和抛光时间有关的材料去除率模型.研究结果表明,相较于传统MCF,UMCF在提高材料去除率和降低表面粗糙度方面均有优势.两种抛光方式下材料去除机制均为弹塑性去除,UMCF抛光获得的表面粗糙度相比于MCF抛光优化了 68.88％.由于流体动压力和超声振动压力的联合作用,UMCF抛光材料去除率最高可达5.74×10-3 mm3/min,相比于MCF抛光提升了 4.04倍.MCF和UMCF抛光材料去除率与抛光应力和抛光时间均呈现幂函数相关性,且在UMCF抛光中抛光应力对去除率的影响权重大于MCF抛光.

    磁性复合流体抛光超声振动辅助材料去除率粗糙度抛光应力

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    石墨烯-MnBi2Te4异质结室温高灵敏度太赫兹探测器

    胡臻智刘肇国周桓立杨宗儒...
    226-233页
    查看更多>>摘要：太赫兹技术因其在医学成像、深空探索、无线通信、无损检测等领域的应用前景而受到广泛关注.然而,常温条件下对太赫兹辐射进行高灵敏度检测仍然是一个极大的技术挑战.文中利用低热导率的磁性拓扑绝缘体MnBi2Te4与高热导率的石墨烯形成范德华异质结,进而构建了一种异质结结构的太赫兹探测器.室温条件下,在0.04 THz与0.12 THz的频率太赫兹辐射照射下,探测器展现出超快的光电响应速度(16 μs)和较高的响应度(0.43 mA/W和4.61 mA/W),同时具备较低的噪声等效功率(2.04nW/Hz1/2和190.58 pW/Hz1/2).结果表明,基于石墨烯-MnBi2Te4异质结的太赫兹探测器在太赫兹探测领域具有巨大的应用潜力.

    太赫兹探测器光热电效应拓扑绝缘体范德华异质结

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    Zn、Si掺杂GaAs纳米线的发光性能

    郎天宇王海珠于海鑫王登魁...
    234-241页
    查看更多>>摘要：为探明掺杂对硅基GaAs纳米线发光性能的影响机理,采用金属有机物化学气相沉积(MOCVD)技术,以气-液-固(VLS)生长机制为基础,在硅基上实现了 Zn和Si掺杂的GaAs纳米线制备.通过变温、变功率光致发光(PL)等表征手段发现,未掺杂与Si掺杂GaAs纳米线具有更优异的发光质量,带隙随温度的变化规律符合Varshni公式,发光来源为自由激子复合(α＞1).而Zn掺杂纳米线的发光峰出现极大展宽,发光来源为缺陷或杂质相关跃迁(α＜1),峰位随激发功率的变化规律与P1/3成正比.结合透射电子显微镜(TEM)测试结果进一步表明,Zn掺杂纳米线中出现了纤锌矿/闪锌矿(WZ/ZB)混合结构,是导致GaAs纳米线发光质量变差的主要原因.

    材料发光性能金属有机物化学气相沉积掺杂GaAs纳米线

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