增益钳制式850nm波长超辐射发光二极管设计研究

为了提高超辐射发光二级管的光谱宽度和出光功率,设计了外延片有源区非均匀阱宽三量子阱结构和波导区非对称大光腔结构。在器件结构设计方面,利用增益钳制理论提出了器件新结构,设计了多波长增益钳制系统;在器件制备方面,采用纳米压印技术在器件脊形台面上制作了多波长表面分布式反馈钳制系统纳米柱。制备的器件泵浦区脊形条长350 μm,吸收区长250 μm, 台宽5 μm,台高1 μm,在工作电流为160 mA时,室温连续输出功率14.63 mW,中心波长848.7 nm, 半峰宽22 nm. 这种新结构设计增益了器件非中心波长,抑制了中心波长法布里-珀罗振荡,同时实现了器件中心波长法布里-珀罗增益钳制。     

高功率半导体激光器光纤耦合线阵技术

研究高功率半导体激光器的光纤耦合和光纤输出端密排成线阵的技术。论述了微柱面透镜对高功率半导体激光器椭圆光束的准直原理,计算了剩余发散角,设计了光纤耦合器件和光纤输出端密排成线阵的夹具。这种方法耦合效率高,线阵中各激光元地址可设定,并可对各激光元输出功率进行调制。它作为能量型器件,可在激光显示技术(LDT)和选择性激光烧结快速成型(SLS RP)技术中应用。     

基于DSP2812的半导体激光器恒功率系统

针对样机陀螺仪中由于半导体激光器功率变化带来的寻北精度降低问题,设计一种基于位置敏感探测器控制的稳恒功率控制系统。其原理是：在阈值电流以上,激光器的输出功率具有与驱动电流呈正比的特性,设定基准电流,以测定电流与基准电流的差值作为反馈信号;在满足设计要求情况下,尽量减少元器件等硬件的使用,提高系统可靠性;软件设计上利用差值电流实现负反馈。通过软件与硬件结合的方式实现对激光器功率的稳恒控制。实验结果表明：与不增加功率稳恒电路相比,新的控制方式使激光器输出功率稳定度提高了50%,基本保持在4.65 mW;陀螺仪寻北精度提高大约70%,极大改善了陀螺仪的寻北性能。     

高功率1.55μm半导体激光器

1 .55μm半导体激光器有很多突出的优点 ,但普通的双异质结激光器功率小 ,且对温度很敏感。本文将大光腔结构形式引入 1.55μmGaInAsP/InP半导体激光器中 ,用液相外延技术研制成功了脉冲峰值功率超过 2W的 1.55μmGaInAsP/InP半导体激光器。普通双异质结构激光器特征温度T0 为 50～ 70K[1] ;而本文研制的大光腔结构为 10 0～ 140K。激光器的寿命超过 10 0 0h     

OPO激光器腔型设计对输出激光发散角的影响

采用氙灯泵浦KD＊P电光调Q1．06μmNd：YAG激光器作为抽运源，研究了不同谐振腔型的情况下，KTP-OPO激光器的输出光束质量特性．对单谐振光参量振荡器速率方程进行了讨论,实验中平凹腔输出激光发散角均大于20mrad，平平腔的激光发散角小于等于16mrad，而凹凸腔的光束质量是三者中最佳的。结果表明，谐振腔腔型设计与光束质量的优劣有很大的关系．非稳腔输出激光发散角小；而稳定腔、介稳腔输出激光的发散角大，光束质量相对较差。同时，提出了改进光束质量的几点建议。     

垂直腔面发射半导体激光器腔模位置对器件输出波长的影响研究

为得到高温环境下894.6 nm稳定波长激光输出的垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL), 设计并制备了腔模位置不同的VCSEL芯片;通过对VCSEL腔模位置、输出波长和温漂系数的测试分析,研究了腔模位置对器件输出波长的影响,发现腔模位置与输出波长具有线性对应关系。设计了腔模位置在890.5 nm的VCSEL外延片结构,经工艺制备得到了85 ℃高温环境下894.6 nm稳定波长激光输出的VCSEL芯片。实验结果表明,通过调控腔模位置可得到目标波长激光输出的VCSEL芯片,该研究为研制其他波段稳定波长激光输出的垂直腔面发射激光器奠定了基础。     

调制周期对Al/MoO3反应薄膜热性能和发火性能的影响

为了考察调制周期对反应薄膜性能的影响,采用磁控溅射技术制备了厚度为3μm,调制周期为50,150 nm和300 nm的Al/MoO3反应薄膜,采用差示扫描量热仪(DSC)探索了调制周期对Al/MoO3反应薄膜放热过程和反应活化能的影响;使用高速摄影和激光点火技术研究了三种调制周期反应薄膜的燃烧速率,通过与半导体桥和桥丝融合形成含能点火器件,考察了调制周期对电流和电压发火感度的影响。结果显示调制周期由50 nm增加到300 nm时,Al/MoO3反应薄膜燃烧速率由5.35 m·s^-1降低到1.75 m·s^-1。三种调制周期(50,150,300 nm)Al/MoO3反应薄膜半导体桥点火器件的50%电流发火电流分别为1.44,1.74 A和1.87 A;Al/MoO3反应薄膜桥丝点火器件的50%发火电流分别为0.08,0.65 A和1.02 A;将Al/MoO3反应薄膜与半导体桥和桥丝换能元结合形成点火器件,在点火间隙为1 mm的情况下,能够点燃钝感点火药硼-硝酸钾(B-KNO3)药片,提升点火系统的点火能力和可靠性。     

HIGH POWER 1.55

1.55μm半导体激光器有很多突出的优点, 但普通的双异质结激光器功率小, 且对温度很敏感。本文将大光腔结构形式引入1.55μm GaInAsP/ InP半导体激光器中，用液相外延技术研制成功了脉冲峰值功率超过2W的1.55μm GaInAsP/ InP 半导体激光器。普通双异质结构激光器特征温度T     

垂直腔面发射激光器中的新结构研究

通过对垂直腔面发射激光器( VCSEL)台面结构的深入研究,提出了新型环形分布孔结构,并制作了这种新结构器件。测试结果表明这种新结构器件不仅表现了良好的工作特性,而且输出功率也提高到环形沟槽结构的1. 34倍。     

阳极氧化法制备超辐射发光管实验研究

采用阳极氧化方法和MBE生长技术进行了非均匀阱宽InGaAs/AIGaAs多量子阱超辐射发光管器件的设计和工艺制作,研究了三种条形结构器件的功率输出和光谱输出特性。在150mA的驱动电流条件下获得了10 mW以上的超辐射光输出,光谱宽度约为18 nm．     

一种基于多元探测器阵列的分块图像压缩传感算法

针对压缩传感理论应用于单元探测成像时图像重构时间随图像尺寸增大而迅速增大的问题,提出了一种利用数字微镜和多元探测器进行编码测量,利用最小全变分法进行图像重构的分块图像压缩传感算法,并对重构分块图像进行灰度拉伸,提高了图像的峰值信噪比和结构相似度。仿真实验结果表明：算法具有计算时间短、重构图像质量高的特点,对于16图像分块,至少可缩短40％重构时间;通过分块图像灰度拉伸,重构图像的峰值信噪比和平均结构相似度较不拉伸时分别提高70%和11%. 文中算法为高分辨压缩成像的应用研究提供了一种有效的技术参考。针对压缩传感理论应用于单元探测成像时图像重构时间随图像尺寸增大而迅速增大的问题,提出了一种利用数字微镜和多元探测器进行编码测量,利用最小全变分法进行图像重构的分块图像压缩传感算法,并对重构分块图像进行灰度拉伸,提高了图像的峰值信噪比和结构相似度。仿真实验结果表明：算法具有计算时间短、重构图像质量高的特点,对于16图像分块,至少可缩短40％重构时间;通过分块图像灰度拉伸,重构图像的峰值信噪比和平均结构相似度较不拉伸时分别提高70%和11%. 文中算法为高分辨压缩成像的应用研究提供了一种有效的技术参考。     

基于直线稀疏光流场的微小型无人机姿态信息估计方法研究

针对无人飞行器视觉导航系统的需求,提出一种基于直线稀疏光流场的微小型无人机姿态信息估计方法。研究了图像直线稀疏光流场的概念,并推导出该种稀疏光流场的计算方法;在直线稀疏光流场的基础上,建立了地平线投影模型,并提出一种基于直线稀疏光流场的飞行器俯仰角速度、滚转角速度和偏航角速度等姿态信息的估计方法;分别使用文中提出的直线稀疏光流场的计算方法和Horn算法对一组测试图像进行数值仿真,仿真结果显示在图像边缘附近,直线稀疏光流场的计算方法与经典的Horn算法具有相近的精度,但时间开销减小到后者的6%;使用无人机航拍图像序列对于基于直线稀疏光流场的飞行器姿态信息算法进行离线仿真,并对比同时搭载的角速度陀螺的测量结果,结果显示,使用文中所述的基于直线稀疏光流场的无人机姿态提取方法可以估计飞行器的俯仰、偏航、滚转三通道角速度信息,其最大绝对估计误差除滚转通道小于±10°/s外, 其余两通道均小于±5°/s,并对于误差产生的原因进行了进一步讨论。     

基于演化计算的迷彩目标隐蔽策略仿真设计

针对典型自然环境下军事装备的隐蔽问题,提出一种新颖的演化计算策略,将其与图像仿真设计手段相结合,根据环境状况,构建一种快速仿真计算进而给出迷彩目标隐蔽策略的新方法。该方法主要包括迷彩目标与场景图像的融合仿真计算,引入视错觉条带覆盖的迷彩目标隐蔽计算,基于粒子群优化算法和概率分布采样的搜索计算,以及基于深度神经网络图像特征的融合度计算。运用深度神经网络图像分割模型,结合迷彩目标的分割识出率,评估新方法的性能。仿真实验结果表明：在林地和荒漠环境中获得的隐蔽仿真图像平均融合度可达0.99以上,平均分割识出率低于0.90;新方法能够为设计给定目标在场景图像中的隐蔽策略提供有效的依据,具有较高的实用价值和可扩展性。     

基于单目/IMU/里程计融合的SLAM算法

常见的单目视觉-惯性SLAM算法,应用于以平面运动为主的轮式机器人时,由于存在额外不可观测度等原因常会导致导航定位精度下降。为解决该问题,提出一种能提高定位精度的视觉/IMU/里程计紧耦合的SLAM算法。在视觉前端部分,改进了原始图像金字塔LK光流法,将陀螺仪的旋转信息和里程计的平移信息作为先验,进行了可减少计算量的光流初值计算过程优化;引入车轮里程计信息,推导了IMU/里程计预积分;将里程计约束加入初始化过程和后端非线性优化中,实现视觉、IMU、里程计信息的充分融合利用。开源数据集测试和小车实验结果表明,新算法光流迭代次数减少约32.5%,定位误差均值相比VINS-Mono减少约40%。     

SAR图像与可见光图像融合的建筑物提取算法

提出了一种基于SAR图像和可见光图像融合的建筑物提取算法,由SAR图像提供建筑物的可能方位信息,由可见光图像提供建筑物提取所需的视觉特征。该算法充分利用建筑物在2幅已配准的SAR图像和可见光图像中所表现的共性和互补特征,采用边缘匹配和感知组合的方法提取建筑物的轮廓,在可见光图像中采用屋顶灰度均匀性特征进行建筑物验证。实验结果表明,本文算法具有较好的检测效果。     

基于光流的运动车辆检测和跟踪技术的研究

运动车辆的检测和跟踪是智能交通系统的重要研究方向.利用基于微分光流法的Lucas-Kanade算法进行运动车辆检测,通过幅度平方函数进行车辆的阈值分割,并利用形态学进行图像修正.Blob算法对车辆图像特征进行统计和分析,对运动车辆进行标注并跟踪.最后,根据检测结果,计算交通流参数.通过仿真实验,说明算法具有一定的实用性.     

被动毫米波图像恢复的偏微分方程方法

针对被动毫米波图像模糊和分辨率较低,提出采用偏微分方程方法进行图像的高分辨率恢复,并给出了偏微分方程模型和相应的图像恢复算法.该方法首先把得到的带噪降晰图像进行两个不同尺度的 Gauss 去噪,获得两幅更模糊的再降晰图像,再以这两幅图像为基础,通过迭代计算得到高分辨率图像.偏微分方程方法原理简单并且计算方便,通过对实际金属目标的被动毫米波图像的恢复,显示该方法具有较好的恢复效果.     

高速飞行器热流固耦合光传输分析

气动环境下,光学头罩与来流之间的热流固耦合作用形成的非均匀折射率场将严重干扰光线传输。针对这一问题,首先通过求解Navier-Stoker方程,得到流场各项参数的分布,并对光学头罩进行热流固耦合分析。然后采用光线追迹法模拟光线从目标到达探测器面的传输路径,计算光程差。最后通过像质评价函数分析其对成像质量的影响。结果表明:随着飞行速度增大,耦合折射率场对光传输的影响增大,光学系统成像质量严重下降。     

复杂纹理环境的光流/惯性组合导航方法

为解决无人机(unmanned aerial vehicle,UAV)在全球定位系统(global positioning system,GPS)信号弱或拒止环境下实现自主导航的问题,提出一种适用于复杂纹理环境的光流/惯性组合导航方法.通过基于低纹理场景的改进卢卡斯-卡纳德(lucas and kanade,LK)光流法,解算图像光流信息,使用惯性导航系统信息辅助光流导航系统,同时也利用光流导航系统的特征点速度信息辅助惯导系统进行导航解算,利用卡尔曼滤波器以融合光流/惯性导航信息得到速度、位置估计信息,并通过仿真实验进行验证.仿真结果表明:该方法能够在纹理丰富和纹理较差的场景下进行精确的速度、位置信息估计,所提出的导航算法符合自主导航的实时性和精确性要求.     

基于图像处理的红外成像设备畸变检测方法

红外制导导弹导引头、无人机光电载荷的核心部件是红外成像设备,红外成像设备能否正常工作决定了导弹和无人机的工作效能;为了避免红外导弹、无人机光电载荷带着故障上天,需要在这些装备上天之前检测红外成像设备是否工作正常,提出基于图像处理的图像畸变检测方法,作为判断红外成像设备工作正常与否的依据;以标准红外成像设备所成图像为标准图像,利用数字图像处理的边缘检测方法得出图像的面积和周长,根据面积和周长得出图像的复杂性参数值;在测试条件不变的情况下,根据罗曼诺夫斯基准则,利用正常设备捕获的图像作为样本,计算分析样本图像的面积和周长,求出图像复杂性参数值,得出红外成像系统测试的评价参数和评价准则,根据评价参数和评价准则判断被测试设备是否存在畸变。