水下近场探测与成像的光学调制技术研究

基于光学调制的水下探测与成像技术是目前最先进的水下光电探测技术之一。本文结合国外最新的理论研究成果、实验装置与实验结果对水下近场探测与成像的光学调制技术进行了进一步的探索。论证了光学调制技术作为水下探测方面的最新技术,其相对于众多成熟技术的优势与在该领域的发展潜力,并对水下环境特征、基于频域的水下探测技术以及应用于水下近场成像的时变强度调制技术进行了分析与讨论。     

镜面反射综合孔径近场成像及其成像分辨率研究

镜面反射综合孔径成像技术是一种通过非相干探测实现综合孔径成像的方法,利用功率探测获得余弦可视度函数,进而通过反演算法获得目标场景亮温图像。文中对镜面反射综合孔径成像方法的近场成像及其成像分辨率进行了理论研究,并通过点源成像实验对理论分析结果进行了实验验证,实验测得的成像角度分别为16.07°、18.48°、23.73°和27.47°,对应的成像分辨率分别为0.95°、0.98°、1.00°和1.04°,实验结果和理论计算结果相符,表明了镜面反射综合孔径成像技术在近场成像领域应用的有效性和优越性。     

喷雾场内液滴粒径光学测试技术进展

雾化场粒径测量对于测试和评价喷雾性能意义重大, 总结分析光学粒径测量技术手段十分重要。介绍了喷雾的基本原理及粒径数学表征; 论述了喷雾场测试中主流及新兴的粒径光学测试方法如光散射、平面结构光照明、相位多普勒分析仪、激光全息技术、双光谱成像等方法的原理及特点, 列举了这些测试方法的典型应用场合。针对喷雾场测试中存在的问题分别进行总结评述并进行对比分析, 对喷雾场粒径测量中如何恰当选取测试方法给出具体的参考建议。     

全光学非破坏微波场分布成像

随着技术的进步,微波集成电路的复杂度和集成度都在不断提高,并且其特征线宽也在不断减小,因此非破坏高分辨微波场近场成像技术对芯片的功能和失效分析至关重要,目前尚没有成熟的技术路线。文章提出了一种基于金刚石氮空位色心的固态量子体系作为传感单元,通过分析色心基态自旋在共振微波场中的量子态演化规律,采用全光学的方法,获得微波场分布的一种精密测量方法。该方法通过搭建光学成像系统进行一次宽场成像来获得芯片整体的微波场分布,具有高效、对近场干扰小等优点,有望在芯片电磁兼容测试、微波芯片失效分析和天线近场分布成像等应用上提供一种全新的测量方案。     

太赫兹近场成像技术及进展

太赫兹(THz)波具有能量低、穿透性强、频带宽等特点,因而太赫兹成像技术在无损检测、生物医药、安全检测等众多领域得到了广泛应用,在实际应用中如何提高太赫兹成像的分辨力变得越来越重要。由于太赫兹近场成像技术可突破衍射极限,获得分辨力为亚微米甚至是纳米量级的高质量图像,基于近场技术的高分辨THz成像技术相继被提出,并得到了进一步的应用。本文首先阐述了太赫兹近场成像的基本原理;其次总结了近场成像进展及增强方法;最后对太赫兹近场成像的未来进行了展望。     

微波光子成像雷达技术发展综述

随着隐身化、无人化以及微型集群化目标的快速发展,精确获取目标形状和形态的情报需求,对微波成像雷达提出了大带宽和多频段的现实要求。得益于微波光子技术的低相噪、大带宽、宽调谐等显著优势,微波光子成像雷达技术已得到快速发展。本文对微波光子成像雷达研究现状进行了总结,对其典型系统架构和主要工作原理进行了研究分析,进一步结合系统能力优势给出了主要应用方向和相关成像实验结果,最后提出了进一步发展仍需解决的问题。     

近场热辐射研究的最新进展

近场热辐射中存在光子隧道效应和表面极化激元等作用,其辐射热通量与间距的6次方成反比,比远场辐射热通量大5~6个数量级.这些特性在近场热扫描显微镜和微型热光电系统等方面已得到广泛应用.简单介绍了与近场热辐射相关的涨落电动力学和涨落耗散理论,从数值模拟和实验研究两个方面,综述了近场热辐射研究的最新进展.     

光子计数三维成像激光雷达的分析与实验

对于直接探测三维成像激光雷达,采用光子计数探测器可以响应单光子水平的目标回波,从而大大提高探测效率。研究的光子计数三维成像激光雷达采用盖革模式雪崩光电二极管（APD）作为探测器。首先分析了回波光子探测模型,并根据此模型讨论了激光雷达探测概率和测距模式。在理论分析的基础上,设计了一套光子计数三维成像激光雷达系统,对一些选定目标进行了测距和三维成像实验,并对实验结果进行了分析。     

扩散过程中混沌场的演化

利用热纠缠态表象求解密度矩阵主方程的方法和有序算符内的积分技术,对扩散过程的密度矩阵主方程进行了求解,给出了主方程密度算符无限和表示的解的形式,导出了扩散过程混沌场密度算符的演化规律,并研究了平均光子数和光子数涨落的演化。研究结果表明:随着扩散过程的进行,混沌场密度算符的形式不变,仍然保持混沌场的性质,但其平均光子数随着扩散过程的进行线性增加,光子数涨落随扩散时间以二次函数形式扩大。     

超快速超高灵敏度光子成像技术

工作在盖革模式下的雪崩型光电二极管(APD)和二极管阵列(APD array)具备单光子探测能力,在激光三维成像和极微弱光成像等领域具有广泛的应用前景。从雪崩型光电二极管的单光子响应特性入手,对光子探测成像机理及其固有缺陷进行了理论和实验研究。针对极微弱光更多地呈现粒子特征所产生的光子通量涨落和“群聚效应“对光子成像质量的影响,建立了光强恒定的相干光和混沌光经粗糙表面反射后的光子计数分布概率的反演模型,建立了基于泊松点过程的光子事件模型和入射光场的反演模型,为光子计数反演在光子成像中的应用奠定了理论基础。深入研究了瞬态门控和主动淬灭技术,抑制载流子的漂移和碰撞电离,缩短光电流的持续时间,提高了器件的时间响应特性和频率响应特性,以满足超快速光子成像系统的需要。最后,对光子成像技术最有竞争力的两个应用领域——微光像增强技术和三维激光成像雷达的关键应用技术进行了研究。     

燃油喷雾流场DPIV测速系统的开发

数字粒子图像测速技术(DPIV)是近年来发展起来并得到重视的流场测量新技术。本文开发了一套用于燃油喷雾流场研究的DPIV测速系统。该系统包括全透明玻璃容器、光导系统、X—Y坐标系统,和控制喷嘴、激光器、CCD相机动作时序的同步信号控制系统,从而能全过程拍摄燃油雾化全场。利用该系统所进行的柴油喷雾实验表明,喷雾与空气相互作用产生卷吸现象,在局部雾化区域形成涡流。     

基于三维SAR成像的RCS近远场变换方法研究

微波3维成像能够准确地从背景噪声中分离出目标的散射信息,适用于外场目标电磁(EM)散射特性的分析和研究,因而从3维合成孔径雷达(SAR)成像的角度研究目标电磁的散射特性是目前的一个新兴的热门课题。该文以此为背景,首先从Stratton-Chu积分方程出发详细推导3维SAR的近场波数域成像过程,解释3维SAR成像的物理意义;然后阐述基于3维SAR成像的雷达散射截面积(RCS)近远场变换原理,介绍3维SAR图像的散射中心提取方法,给出基于3维SAR成像的RCS近远场变换算法;最后通过FEKO软件进行了仿真实验,得到了5个点目标的RCS近远场变换的方位特性曲线和频率特性曲线,并通过与理论情况的对比,验证该算法在RCS近远场变换技术中的有效性。     

天线时域近场测量中的时基及幅度修正技术

 在天线时域近场测量中由于脉冲信号源的时基抖动和幅度变化所带来的误差是测量中最主要的误差,其中尤以时基误差最为严重,它使得方向图畸变到了无法容忍的程度.本文即针对此问题提出了天线时域近场测量中的时基及幅度修正技术.该技术在测量通道之外增加了一个参考通道,通过检测参考通道信号提取出脉冲信号源的时基及幅度变化,进而以此修正测量通道的信号.大量的实际测量表明该技术稳定可靠.通过对比试验发现,使用该技术的时域近场测量结果的精度达到甚至优于频域近场测量结果的精度.     

采用激光双曝光全息干涉技术研究相互耦合的柴油机压缩温度场与喷雾场

为探讨柴油机缸内压缩温度场对柴油机喷雾过程的影响,采用激光双曝光全息干涉应用于柴油机缸内喷雾与压缩温度场的耦合过程.得到了温度场与浓度场耦合的全息干涉条纹,直观地显示了喷雾油束与温度场的形状.进而提出了一种研究柴油机缸内过程的新方法.     

应用DBS技术在SAR/GMTI模式下高分辨率成像

多普勒波束锐化成像技术(DBS)能为检测出的动目标定位提供参考，从而有效地实现精确打击。DBS技术在弹道导航、地形匹配等许多方面有着广泛的应用。首先简述了DBS成像方法的一般工作原理，经分析得出结论：DBS成像在SAR，GMTI模式下应用时，如果引入聚焦型的SAR处理方法．即通过去距离单元走动、去方位向调频斜率等方法可有效提高雷达成像质量。最后利用雷达实测数据进行处理．得出了较满意的高分辨DBS成像结果。     

单像素复振幅成像（特邀）

传统光学成像系统主要依靠阵列探测器对目标的空间分布进行探测来达到成像的目的。而单像素成像不需要阵列探测器,在探测端只需要使用一个单点探测器来记录光场的信号,然后利用关联算法来重构目标物体的图像信息。由于单点探测器的技术较为成熟,且成本较为低廉,因此这种成像方式在近些年得到了研究人员的广泛关注,期望单像素成像技术能够应用在X射线、红外、太赫兹等波段。另外,单像素成像技术在生物荧光成像、多光谱成像、三维成像、光场复振幅成像等应用领域也得到了深入的研究。其中光场波前的相位探测在天文观测、医学诊断、光学测量等领域至关重要,研究人员针对这一问题提出了多种基于单像素成像技术进行复振幅成像的方法,这些研究有效地拓展了单像素成像技术的实际应用场景。文中主要介绍了单像素成像技术的历史发展及其基本工作原理,并着重介绍了单像素成像技术在复振幅成像应用中的工作。     

高功率激光近场空域计算方法

为了使目前高功率激光近场空域的对比度和调制度评价更加科学化,在数值计算中采用图像分割灰度门限法,对CCD采集的原始近场图像进行信噪分割.用最大类间方差作为判断噪声阈值的主要依据,由噪声区域最大概率灰度值得到本底灰度,然后根据强度是否大于Iavg(1 5σ)值来判断是否存在奇异点.奇异点位置灰度值经8-邻域图像平滑处理得到.通过应用大量近场测量数据分析对比了调制度的两种计算方法,结果表明两种计算方法处理结果是一致的,并规范地给出了高功率激光近场空域评价计算方法.     

基于LabVIEW和IAP的单片机远程实验系统

介绍了一个基于LabVIEW和IAP(In Application Programming,在应用编程)技术的远程交互式单片机开发实验系统。系统采用浏览器/服务器(B/S)技术,用户可以在任何Internet终端访问系统,可以远程构建真实的电路、远程下载程序至现场单片机中进行单片机实验,甚至进行项目的设计开发。用户不仅可以观察到实时实验现象,而且可以对实验电路进行实时动作,如按键操作、电位器调节等。     

近地空间与电子信息战

信息是现代战争的战略资源，信息战是未来战争的主要形式，电子信息战是战场信息战的主体。介绍了近地空间的特点，说明了它是未来电子信息战的重要战场。提出了近地空间电子信息战的应用设想，为技术开发和应用研究提供参考。     

CCD摄像机在瞬变喷雾可视化中的应用

结合作者近年来在早稻田大学和上海交通大学的研究工作,介绍了高速CCD摄像机在柴油机喷雾测试中的应用。重点论述了利用红宝石激光器和CCD(电荷耦合器件)视频摄像机的特点实时采集瞬变燃油喷雾图像的技术,并讨论了其中的关键问题。