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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

    片上集成FMCW激光雷达研究进展(封面文章·特邀)

    朱精果袁野姜成昊刘宇...
    1-17页
    查看更多>>摘要：随着硅基光电子集成技术快速发展,具有测距测速一体、探测精度高、抗干扰能力强的片上集成调频连续波(Frequency Modulated Continuous Wave,FMCW)激光雷达已成为研究热点,并在智能驾驶、航空航天、目标监测和公共安全等领域释放出越来越大的应用潜力.文中聚焦基于光学相控阵(Optical Phased Array,OPA)的片上集成FMCW激光雷达,介绍了系统工作原理及典型组成,针对国内外研究进展,概述分析了片上集成FMCW激光雷达的发展现状,同时从调频、发射、扫描、探测和处理等角度凝练了主要关键技术,并梳理了片上集成FMCW激光雷达在相关领域的应用前景和典型系统示例.最后,分析并展望了片上集成FMCW激光雷达面临的潜在挑战及发展趋势.

    激光雷达调频连续波光学相控阵片上集成

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    面向大气颗粒物干扰的图像清晰化算法研究与展望(特邀)

    罗熙媛相萌刘严严王姬...
    18-39页
    查看更多>>摘要：在恶劣天气条件下,大气中的颗粒物会造成图像失真,为光学成像应用带来挑战.图像去雾技术应运而生,成为了解决这一难题的关键.文中对近年来的去雾方法按照基于非物理模型、物理模型和深度学习的方法进行分类,并对每类方法中流行的去雾方法进行了阐述.非物理模型算法试图通过增强、融合等方式改善图像质量,但在复杂情境下表现不佳;物理模型算法通过对大气特性建模来复原图像,然而对气象条件的适应性仍有待提高;深度学习方法以其端到端的学习能力,为图像去雾带来了新的可能性,但面临数据和计算资源的挑战.通过对算法优缺点的比较,文中为未来去雾研究提供总结与帮助,预示着去雾技术在数字图像处理领域的重要性将不断增强.

    图像去雾物理模型深度学习

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    重频可调谐U波段被动谐波锁模光纤激光器

    王明娇黄千千李卫淅田昊晨...
    40-48页
    查看更多>>摘要：U波段(1625～1675 nm)高重频锁模光纤激光器在甲烷气体检测、扩展通信波段、光子显微镜、眼部手术等领域有广泛的应用前景.基于被动谐波锁模(Harmonic Mode-Locking,HML)的孤子自频移(Soliton Self-Frequency Shift,SSFS)技术是一种实现高重频U波段激光输出的有效方式.首先搭建了基于非线性偏振旋转(Nonlinear Polarization Rotation,NPR)的被动HML光纤激光器,并以此为种子源,通过级联的放大系统将输出功率最高放大至1.7 W.而后将放大的脉冲输入到一段反常色散的色散位移光纤(Dispersion-Shifted Fiber,DSF)中,利用SSFS效应将其中心波长频移至U波段.研究了其中三个重复频率(722.0、941.7、1224.2 MHz)状态,系统地探究了脉冲重复频率对SSFS的影响.首次使用NPR被动HML光纤激光器作为SSFS效应种子源,实现了波长可覆盖整个U波段范围的GHz脉冲输出.

    谐波锁模光纤激光器U波段孤子自频移非线性偏振旋转

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    LD脉冲泵浦Er3+/Yb3+:Lu2Si2O7晶体百kHz激光器

    彭嘉宁韩雪聂霄璐高翔...
    49-55页
    查看更多>>摘要：目前1.5μm激光二极管(Laser Diode,LD)泵浦的铒镱共掺玻璃/晶体被动调Q微型激光器广泛应用于激光测距、激光雷达等领域.随着激光器输出重频的增加,玻璃面临突出的热效应问题,晶体的热导率是玻璃的10倍以上,有望能够实现比玻璃基质更高重频的激光输出.报道了一种通过LD脉冲端面泵浦Er3+/Yb3+:Lu2Si2O7晶体的百kHz人眼安全激光器.通过实验优化增益介质掺杂浓度和长度、泵浦光斑尺寸和调Q晶体初始透过率等实验参数,同时适当缩短脉宽,优化泵浦占空比,提高了输出重频的稳定性.最终获得了重频为100 kHz、单脉冲能量0.7 μJ、脉冲宽度240ns、光束质量M2=1.61的1 537 nm脉冲激光输出.实现了输出脉冲频率与泵浦的一致,保证了输出重频的稳定性,有效解决了输出重频具有随机性、不稳定、不可控等问题.

    固体激光器百kHz脉冲泵浦被动调QEr3+/Yb3+:Lu2Si2O7晶体

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    可调谐超快激光贝塞尔光束加工方法研究

    全宏升马威峰唐赞张宗全...
    56-64页
    查看更多>>摘要：为了实现高效率和加工精度可灵活调节的超快激光微器件加工,提出了一种基于可调谐贝塞尔光束的超快激光加工方法.该方法通过调节可对初级贝塞尔光束压缩的双远心光学系统压缩比,实现了超快激光贝塞尔光束的中心主瓣半径和最大无衍射传输距离的灵活调节,其中不同压缩比的双远心光学系统通过闭环反馈控制的高分辨位移音圈致动器控制实现.理论分析和实验测试证实,在锥透镜(底角2°)和双远心光学系统(f1=250 mm,f2=36、18、9 mm)配合下,超快激光贝塞尔光束的中心主瓣半径和最大无衍射传输距离分别为3.73 μm和5.28 mm,1.86 μm和1.32 mm,0.93 μm和0.33 mm.同时,设计了一套贝塞尔光束检测系统,可以实现对上述设计的可调谐贝塞尔光束的精确测量.最后对厚度为1 mm的熔融石英样品进行了打孔实验,实验结果表明熔融石英上的表面微孔直径与设计的贝塞尔光束的中心主瓣直径相符.该研究内容为实现高精密高效超快激光加工提供了一种新方法,具备工程化价值.

    超快激光加工贝塞尔光束双远心光学系统音圈致动器

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    基于线激光传感器的盾构管片自动拼装方法

    吴委员邓斌王涛涌崔望朔...
    65-77页
    查看更多>>摘要：针对盾构管片自动化拼装中的管片位姿检测问题,提出了一种无需事先标记管片且适用于几何参数未知的盾构管片自动化拼装方案,并推导了管片位姿检测算法.该方案利用安装在拼装机器人末端执行器抓取板上的5个线激光传感器分别对管片的直边和弧边进行照射,通过检测线激光照射在管片边缘而产生的偏折点的3D坐标,逐步计算出管片在拼装过程中相对于拼装机器人的基坐标系的位姿,再据此计算出机器人将待拼装管片拼装至期望位姿时,机器人末端执行器相对于基坐标系的位姿,从而实现管片的自动化拼装.为了验证该算法的有效性,在实验室环境中搭建了基于线激光传感器的管片自动拼装实验平台,并利用该平台进行了管片自动拼装实验.实验结果表明,提出的盾构管片自动拼装方法在管片定位方面表现出较小的误差,且管片拼装最大错台为1.50 mm,最大间隙为0.96mm,符合工程要求.这为盾构管片的自动化拼装提供了一种有效的技术解决方案.

    线激光传感器位姿检测盾构管片拼装机

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    高功率激光辐照下光学天线的像质研究

    李响吴东宇孙梓庭高亮...
    78-88页
    查看更多>>摘要：离轴两反光学天线在高功率激光系统中起到改变光束直径的作用,而高功率激光加载下所产生的热效应使光学天线的像质劣化,严重影响高功率激光系统的性能.为量化其影响效果,建立了离轴两反光学天线的有限元分析模型,模拟高功率激光作用环境,完成了激光加载下的瞬态热分析以及静力学分析,并得到离轴两反光学天线激光加载时间对波前劣化的影响关系.使用齐次坐标变换的方法求解离轴主次镜的刚体位移,具体分析了各项刚体位移随加载时间的变化情况.通过Zernike多项式拟合的方法完成了镜面的波面拟合,将拟合结果导入ZEMAX中,最终得到了该光学天线在平均功率为1000W,重频为0.2 Hz,入光直径为30 mm的激光加载300 s下的波前均方差为0.0646λ.为了进一步验证模型的准确性,使用较低功率(10 W)激光进行原理等效实验,结果表明光学天线在激光加载下实际波像差与模型仿真结果基本相符,偏差小于7.93％,该方法可以有效评价离轴两反天线在高功率激光加载下的像质劣化情况.

    激光光学离轴两反光学天线瞬态热分析波像差高能激光系统激光热效应

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    低秩自适应微调的一阶段红外目标跟踪

    代宇航刘乔袁笛范娜娜...
    89-103页
    查看更多>>摘要：由于缺乏大规模的红外跟踪训练数据集,现有的红外跟踪方法大都利用在大规模可见光数据上预训练的模型,然后在小规模的红外数据上进行完全微调.然而,当预训练模型的参数规模迅速增大时,完全微调需要的内存和时间成本也急剧增长,这限制了低资源用户在大型模型上进行研究和应用.为解决该问题,提出一种参数、内存和时间高效自适应的红外目标跟踪算法.首先,通过Transformer的自注意力机制对模板和搜索区域图像进行联合特征提取和关系建模,获取与目标关联度更强的特征表示;其次,利用低秩自适应矩阵的侧网络将可训练参数从主干网络中进行解耦,以减少需要训练更新的参数规模;最后,设计一种轻量级空间特征增强模块,增强特征对目标和背景的判别能力.提出方法的训练参数,内存和时间分别仅占完全微调方法的0.04％、39.6％和66.2％,性能却超越了完全微调.在3个标准红外跟踪数据集LSOTB-TIR120,LSOTB-TIR100和PTB-TIR上的实验对比结果和消融实验证明了提出的方法是有效的.提出的方法在LSOTB-TIR120数据集上成功率为73.7％,精度为86.0％,归一化精度为78.5％;LSOTB-TIR100数据集上成功率为71.6％,精度为83.9％,归一化精度为76.1％;在PTB-TIR数据集上成功率为69.0％,精度为84.9％,均取得了当前最先进的跟踪性能.

    红外目标跟踪参数高效微调低秩自适应矩阵特征解耦Transformer

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    基于国产异构FPGA的空中红外目标检测跟踪系统

    黄西莹张旭辉黄玉李涛...
    104-114页
    查看更多>>摘要：随着国产器件在各领域的大力推广及应用,针对高帧频、强实时性光电系统空中红外目标捕获引导问题,介绍了一种基于国产异构FPGA的空中红外目标检测跟踪系统架构及其实现方法.基于AXI4总线协议,采用模块化设计及软硬件协同处理方法,构建系统架构和视频流水线;并行流水处理实现中值滤波,通过加权二维空间滤波流水处理实现基于背景抑制的快速空中目标检测,与中值滤波一起部署于FPGA逻辑资源(PL);检测结果实时传输到部署于FPGA处理器端(PS)的空中目标跟踪模块,完成目标跟踪,PS完成系统所有功能模块的控制;跟据各功能模块串/并行实现方式,统筹部署完成整个异构系统设计.实验结果表明,该系统能够实现1280×1024@100 Hz红外视频空中目标的实时检测及稳定跟踪,系统资源占用率小于25％,时延小于2帧,可满足高帧频、强实时性光电系统要求.该系统的实现是国产自主可控异构FPGA核心芯片工程应用的一次重要探索.

    国产异构FPGA红外目标检测跟踪协同处理并行流水处理

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    螺钉预紧力变化对热像仪光轴稳定性的影响机理分析

    杨双权董树林金宁王子荣...
    115-126页
    查看更多>>摘要：热像仪工作环境中的冲击、振动载荷会导致热像仪光轴发生偏移从而影响成像质量.然而,当前的研究大多是分析基于模态叠加法获得的线弹性可回复变形对热像仪光轴冲振稳定性的影响,忽视了螺纹连接预紧力这一类非线性因素产生的不可逆变形造成的影响.为了探究螺纹连接预紧力对热像仪光轴振动稳定性的影响机理,建立了螺纹连接的详细模型,并采用瞬态结构动力学分析方法分析了振动导致螺纹连接预紧力减小的机理,仿真结果表明螺纹回转松动是导致预紧力减小的主要原因.进一步地,建立了螺纹连接等效模型分析了某型红外热像仪折转镜组螺钉预紧力变化对光轴偏移的影响,仿真结果表明反射镜镜座安装螺钉预紧力的变化是影响光轴偏移的主要因素,并通过实验验证了反射镜镜座安装螺钉预紧力的变化对第一反射镜偏移的影响,仿真结果和实验结果的误差在10％左右.最后基于螺纹连接详细模型从螺钉类型、螺纹接触面摩擦系数、支承面摩擦阻力、螺纹点胶四个方面分析了提高螺纹连接可靠性的措施,对实际生产过程中提高螺纹连接可靠性来保证热像仪光轴振动稳定性具有指导意义.

    螺纹连接光轴稳定性振动红外热像仪折转镜

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