脉冲激光沉积类金刚石膜红外增透技术研究

针对传统方法制备类金刚石(DLC)膜存在的3～5μm波段红外透过率低这一难题,采用飞秒脉冲激光沉积(PLD)法在红外材料硅基底上镀制DLC膜.重点考查了靶材与基片的间距、背景气压、激光单脉冲能量、负偏压、温度以及掺硅量等工艺参数对其透过率的影响,经过大量的实验与优化分析,总结出一套有效的脉冲激光沉积DLC膜工艺来制备优良的光学保护增透膜.相比传统工艺,大大提高了3～5μm波段的平均红外透过率,在硅基底上单面镀制DLC膜的最高红外透过率达到了68.2%,与理论最高值的68.7%仅相差0.5%.     

一种烟幕对激光遮蔽效果的测量方法研究

摘要:针对野外动态测量烟幕对激光遮蔽效果常采用单路激光的现状,提出了采用两路激光测量烟幕遮蔽效果的方法,解决了利用两路激光测量烟幕遮蔽效果时混合激光信号分选识别、测量方案设计和相关设备的布局等技术难题,实现了对烟幕激光透过率的两路动态实时测量。结果表明:采用两路激光测量烟幕的遮蔽效果,增加了激光透过率数据的采集样本,降低了单路激光烟幕透过率测量的随机性,有效提高烟幕的利用率和测量结果的客观性。     

基于傅立叶变换红外光谱仪的水平大气透过率测量研究

利用红外辐射源发出稳定的宽带辐射信号,ABB Bomem MR170 FTIR光谱仪作为接收探测系统,组建了一套近地面野外大气红外大气透过率测量系统.通过FTIR得到的透过率与MOTRAN的计算结果进行对比,发现二者虽然具有较好的相关度,但是在透过率较高的波段(2500～3000 cm-1,4400～4800cm->)数据仍会有较大差别.结合水汽的变化情况,分析了2400 cm-1的透过率随时间变化情况,说明在局地环境下水汽参数变化会对模型计算的大气透过率带来影响.     

基于辐射传输的M'波段大气透过率实测和误差分析

采用自制的M'波段（4.605~4.755 m）红外辐射测量系统对阿里观测站、德令哈观测基地和怀柔观测基地的大气辐射进行实地测量,并对结果进行拟合和误差分析。首先,基于黑体定标结果和辐射传输方程,得到输出有效读数与平均大气透过率和天顶角的关系公式;在三个站点对不同天顶角下的大气红外辐射进行扫描测量,利用上述公式,拟合出M'波段平均大气透过率。结果表明,三地透过率的加权平均值分别为0.805、0.758、0.650,透过率随时间的起伏分别为0.081、0.250、0.073,高海拔的阿里观测站透过率最高。用MODTRAN软件模拟的平均透过率分别为0.851、0.805、0.615,与实测结果接近;误差分析表明:有效读数越大,传递误差越小,此方法的理论误差优于10%。文中提供了一种不依赖气象数据,实时获得大气透过率的方法。     

基于MODTRAN的红外系统对巡航导弹探测距离的估算

基于最小可分辨对比度准则,研究了在考虑背景环境下机载红外成像系统对目标最大探测距离的计算方法.分析了红外目标在3～5μm与8～12μm两个波段上的红外辐射特征和背景辐射、大气透过率等因素对探测距离的影响,给出了探测距离的推导公式.最后用MODTRAN软件对大气透过率进行了模拟计算,得到了波数间隔为1cm-的光谱大气透过率数据.计算了各微小波长区间内辐射到探测器上的辐照度.考虑到大气透过率与距离的关系,取消了传统算法中用常数或者拟合函数来代替大气透过率的方法.以巡航导弹为例,对红外系统探测距离进行了数值计算.仿真结果表明,该计算方法具有可行性.     

满足烟幕透过率测量的红外辐射源设计

经过理论分析计算,估算出了满足烟幕透过率测量要求的红外辐射源辐射特性,依此,对国内生产的各种红外辐射器件进行了调研分析以及试验测量,最终选择远红外陶瓷发热片为红外辐射源的辐射器件。提出了红外辐射源的结构设计方案,并作了验证试验。进行了烟幕透过率测量仿真计算,分析了辐射源的波动对烟幕透过率测量精度的影响。     

一种用热像仪获得烟幕透过率的方法

提出了一种用热像仪测试烟幕透过率的方法。经详细分析烟幕遮蔽前后热像仪探测器接收到的红外辐射情况，并经理论推导得出：不考虑烟幕释放对环境辐射和大气辐射的影响时，只需用热像仪对同一场景拍摄其烟幕释放前后的图像，利用这两幅图像的灰度信息即可获得烟幕的透过率，并且，只要场景选择合适，应用该方法可以测得烟幕的透过率分布。论文最后讨论了减小透过率计算误差的方法和获得烟幕透过率分布的技术途径。     

中波红外大气透过率特性分析

大气透过率是影响太阳辐射以及地表热辐射的一个重要参量。利用MODTRAN辐射传输模型,对中波红外波段(3~5 μm)处的大气透过率以及其影响因子的贡献进行了详细的分析。在此基础上,结合MODIS在该谱区设置的6个通道,分别讨论了各吸收气体对通道透过率的影响。结论表明,水汽和混合气体是造成中波红外波段大气透过率衰减最重要的影响因子。MODIS通道透过率与通道光谱响应函数的宽度和气体分子的吸收带位置有关。     

基于BP神经网络的红外透过率计算

针对实时条件下中红外波段平均大气透过率的计 算,提出了一种基于贝叶斯正则化BP神经网络的方法。 利用BP神经网络良好的非线性拟合特点,建立大气参数与中红外平均透过率之间的关系 模型,从而可以准确迅速 地得到计算结果。此网络模型是以实测温度、压强、湿度和气溶胶的后向散射系数作为输入 向量,分别以水蒸气和CO₂吸收透过率、气溶胶散射透过率和大气透过率作为输出。仿 真结果表明:在相同的大气参数下,本方法的计算 结果与期望值之间的相对误差较小,且远小于经验公式法,验证了本方法的可行性与有效性 。因此,本方法对大气透过率的准确地快捷计算提供了有益的借鉴。     

一种红外烟幕三维建模仿真方法

根据红外烟幕的遮蔽原理, 结合红外烟幕消光模型和扩散模型建立红外烟幕三维空间的透过率模型。针对传统烟幕遮蔽效果仿真方法的局限性, 提出一种三维空间透过率的仿真方法,并对其进行数值计算与仿真验证。研究结果表明, 探测器观察到的目标图像是多层透过率叠加的结果, 遮蔽效果优于传统方法, 对工程应用更具意义。     

一种沿径向变透过率滤光膜的研制

本文提出一种径向可变透过率滤光片的镀制工艺方案，采用该方案镀制的滤光片，有效地解决了大视场角而又要求像面照度均匀的难题。     

1.7μm波段光纤激光技术研究进展及应用

1.7μm波段有许多分子吸收线,位于活体组织的透明窗口中。该波段激光源在材料加工、中红外激光产生、气体检测、医疗手术和生物成像等领域有着重要的应用,受到国内外研究者的重视,并取得了一些研究成果。总结了国内外1.7μm波段激光器的研究进展及相关应用,介绍了长春理工大学在该领域的工作。尽管现有的研究和应用仍面临着一系列问题,但随着相关技术的不断提高,1.7μm波段高性能光纤激光器必将得到快速的发展。     

沙尘在FSO常用红外波段的散射特性研究

研究红外波段沙尘的散射特性对自由空间光通信（FSO）具有重要的理论意义。针对FSO常用的几个红外波长,采用Mie理论对激光在不同沙尘粒径下的散射特性进行了分析;基于粒子尺寸的对数正态分布模型,计算了沙尘条件下红外波段（0.76~10.6 m）激光的传输衰减率。结果表明:在沙尘条件下,7.4~8.0 m这一波段附近的传输衰减最小,并且明显低于其他波段。因此,可以选用7.4~8.0 m这一波段的激光进行沙尘条件下的激光通信,其传输性能会明显优于其他波段。最后,以波长1.064 m为例,分析了能见度随粒子浓度的变化关系,并与蒙特卡罗方法的计算结果进行了比较。     

激光对红外成像制导跟踪系统的干扰技术研究

激光武器作为一种新型的光电对抗武器越来越受到人们的重视,但作为红外波段的干扰武器,目前研究甚少.本文以红外成像制导武器跟踪系统及其核心部件硅CCD为研究对象,对制导原理进行了概括,提出了激光干扰红外成像制导系统的三种途径.实验室以发射波长为10.6μm激光器作为干扰源对红外成像探测器及跟踪系统进行了干扰试验,给出了干扰效果图,并对影响干扰效果的因素进行了分析.     

烟幕对红外激光传输的能量衰减研究

主要论述了发烟剂所形成的烟幕对1.06μm红外激光传输的能量衰减.研究了烟幕对红外激光传输的能量衰减机理,并在烟幕箱中进行了多种发烟剂对红外激光的能量衰减试验,试验结果表明,红外干扰发烟剂能显著地衰减红外激光传输能量.     

红外双波段点目标双色比分析与处理

红外双色比能够表征目标的温度信息,但点目标双色比受噪声、探测器盲闪元以及跨像元因素干扰,难以准确测量,影响测温精度。应用递归图法定性分析和判断了点目标双色比的非平稳性。针对这一特性,先对点目标信号应用移动平均滤波做预处理,再通过小波软阈值去噪对双色比进行降噪处理。试验结果表明,在信噪比大于12的条件下,该方法可以实现静态点目标1 K温度分辨率,慢速动态点目标2 K温度分辨率。     

红外焦平面器件对不同波长激光辐照的响应特性研究

为了有效地干扰红外焦平面探测器,需要研究在不同波长激光的辐照下该探测器的响应情况。本文采用四种波长的激光进行辐照实验。研究结果表明,探测器像元很容易达到饱和状态,器件的响应与光谱响应曲线基本吻合。结果验证了干扰效果与光谱响应曲线之间的关系,为中红外激光干扰提供了实验依据。最后对红外焦平面器件对波段内激光的响应机制进行了简要分析。     

红外波段气溶胶粒子光学特性的数值计算

气溶胶是大气电磁环境中的重要组成部分,气溶胶粒子的光学特性是研究红外遥感、目标探测等激光传输特性的一个关键问题。依据粒子电磁散射理论,利用离散偶极子近似方法对不同形状、不同成分气溶胶粒子的光学特性进行计算,得到气溶胶粒子散射截面、吸收截面及不对称因子等光学特征量在0.71～11μm波段的数值结果。结果显示:入射光波长、气溶胶粒子折射率及气溶胶粒子形状是影响气溶胶粒子光学特性的主要因素。散射截面、吸收截面及不对称因子等光学特征量的数值结果也为研究气溶胶中红外激光的传输特性提供了参考依据和计算方法。     

大气成分对中波红外地基光电系统观测的影响分析

地基光电系统白天在可见光波段对空间目标观测时,因受大气散射等因素的影响,探测能力会急剧下降。红外波段较可见光波段具有较强的大气穿透能力,因此在红外波段观测空间目标可以较好地解决白天探测的问题。利用MODTRAN模型计算了不同大气成分对中波红外透射率的影响并进行了分析,并用中波红外成像系统在地基望远镜上进行了观测。实验结果表明,中波红外探测器在白天能极限探测到7等星,平均信噪比为6.236。本研究对白天红外波段地基的空间探测具有一定参考意义。     

基于作用距离的红外探测系统工作波段选择方法

选择合适的工作波段对获得性能优越的红外探测系统具有十分重要的意义.通过对红外探测系统与高光谱遥感工作波段的选择原则进行比较,从探测原理出发,结合高光谱遥感类间可分性的波段选择思想,发展了一种基于作用距离的波段选择方法.仿真结果表明,这种方法是可行的,能有效地计算出符合要求的工作波段参数.