基于差频产生的中红外飞秒激光技术研究

针对国内中红外激光光源光谱范围小、脉冲宽度宽等问题,开展了基于差频（DFG）产生的中红外飞秒激光技术研究。差频产生的中红外飞秒激光具有光谱范围宽、脉宽窄等优势。研究了差频技术中选用不同的非线性晶体对产生的中红外激光的影响,在此基础上搭建了一套基于差频技术的、利用PPLN晶体产生的中红外激光的产生系统,利用光栅对压缩脉宽,实现飞秒激光输出。最终获得了波长范围在2.9～4.7μm的中红外飞秒激光,在中心波长3.2μm处获得了最高10.46 mW的输出光平均功率。研究结果为中红外激光光谱测量技术在大气监测、燃烧场组分探测等的应用提供了参考。     

大视场激光探测与告警技术

利用四路红外非制冷焦平面探测器、大视场光学系统、窄带滤光片和信号处理系统,构成了凝视成像激光探测与告警系统。光学系统采用三片式结构的广角镜头来实现大视场;使用先进的非球面光学设计技术,并以FPGA完成探测器响应信号的非均匀校正,以改善像质;通过光学系统的畸变校正,提高激光的探测方向精度;利用激光和背景强度之间的反差,通过激光目标检测算法进行告警。实验表明,该系统能在127视场范围内对波长为1.315靘, 2.7靘, 3.8靘, 10.6靘的4种激光进行告警,探测功率密度范围为0.05 ~50mW/cm2,探测方向精度可达1。     

宽截止长波红外带通滤光片的研制

针对空间用宽截止长波红外带通滤光片具有通带内平均透射率高、抑制带截止深度深、波纹系数小,可适应复杂环境条件,具有高稳定性和高可靠性等特点,以10.03μm～12.50μm和10.6μm～11.2μm两类宽截止长波红外带通滤光片为研究对象,论述了宽截止长波红外带通滤光片的设计原则和方法,采用"会聚光红外光学系统"和等离子体辅助沉积工艺成功镀制了空间用宽截止长波红外带通滤光片.指出等离子体辅助沉积工艺更有利于改善长波红外滤光片膜层的显微结构和残余应力消除.     

低阈值高效率中红外可调谐连续波PPMgLN光学参量振荡器(英文)

报道了一种基于周期性极化晶体PPMgLN、连续波、线性外腔结构、宽带可调谐单谐振光学参量振荡器。泵浦源采用LDA端面泵浦的Nd:YVO4连续波1.064μm激光器,并通过优化泵浦光与信号光的模式匹配,获得了低阈值、高效率的中红外激光输出。光参量振荡阈值仅为1.09W,是目前采用外腔结构所报道的最低值。在泵浦功率4.55W时,可以获得最大功率为346.8mW、波长为3.202μm激光输出,中红外光的光光转化效率达到了7.6%。并通过改变PPMgLN晶体的极化周期,可以实现中红外2.98～4.19μm宽带可调谐激光输出。此中红外激光器结构简单紧凑,可以室温运行。     

人造水雾粒度测试及红外消光因子计算分析

在大型半密闭空间内发生具有不同粒度分布的水雾体系,用喷雾激光粒度仪测试粒度分布规律并采用Van Der Hulst公式计算不同大小水雾粒子对红外辐射的散射效率因子、吸收效率因子和消光效率因子。结果表明:试验条件下水雾粒子的平均直径在5~65μm范围内。计算结果显示:水雾粒子对3～5、8～14μm红外辐射的消光作用主要取决于散射效应而非吸收效应。当水雾粒子的直径大于等于红外辐射的波长时,水雾体系对该波长红外辐射能够产生较强的消光效果。综合分析水雾体系的稳定性和消光特性,直径在3~30μm之间的水雾粒子对3～5、8～14μm红外辐射的衰减效果更为明显。     

ZAO包覆SmBO_3纳米复合粒子的制备

为了获得具有良好红外低发射和激光低反射率复合材料,通过将ZAO复合于SmBO3表面的方法,获得了1.06μm激光低反射率和8-14μm红外低发射率的ZAO/SmBO3纳米复合粒子。通过对ZAO、ZAO/SmBO3前驱体的热分析,确定了对复合物的热处理温度。借助TG、XRD和SEM等手段对SmBO3、ZAO/SmBO3进行了表征,采用UV-3101PC、红外发射率测量仪研究了SmBO3含量、颗粒粒径等因素对复合材料光学性能的影响。研究结果表明:当SmBO3粒径为97nm时,添加SmBO3的物质的量和ZnO的物质的量的比值为0.5时,所制备的ZAO/SmBO3复合材料具有最好的激光和红外隐身效果,这时的激光反射率为0.33%,红外发射率为0.68。     

碲化镉片上集成波导的自相位调制特性研究

中红外(2.5μm～25μm)波段包含许多重要的原子和分子共振峰，因此中红外超连续谱广泛应用于生物医学、光谱学和环境科学等领域。碲化镉(cadmium telluride, CdTe)在中红外波段具有超宽的透射光谱范围0.86μm～25μm，同时CdTe具有较大的三阶非线性系数，是实现中红外超连续谱的理想材料。本文设计并加工了一种基于CdTe为芯层、低折射率介质硫化镉为缓冲层、硅为衬底的波导。采用广义非线性薛定谔方程仿真了该波导以中心波长为5.5μm中红外激光作为泵浦，能够实现4.1μm～9.7μm的超连续谱输出。实验中通过湿法刻蚀制作CdTe多晶波导，并采用中心波长为1030 nm，脉冲宽度为250 fs的激光器作为泵浦源，观察到在波导中发生明显的自相位调制而产生的光谱展宽。该工作为CdTe集成波导应用于中红外超连续谱及中红外波段的片上光学器件提供了新的可能。     

8～12μm波段高精度红外辐射测量系统的研究

研制高精度8～12μm波段红外辐射测量系统,辐射测量系统主要由前置光学系统、精密光调制器、HgCdTe红外探测器、锁相放大器以及数据采集系统组成。系统采用光调制器对红外辐射进行调制,通过前置放大、A/D转换,接口数据输出,实现三个波段窗口红外辐射量的测量。通过设计软件进行数据处理、显示、存储和打印等,实现系统的高精度,快速测量。     

InGaAs红外探测器的γ辐照研究

研究了γ射线辐照对InGaAs红外探测器性能的影响。γ射线的辐照剂量分别为10Mrad、20Mrad、30Mrad。测量了器件在不同γ辐照剂量下的响应光谱、电流一电压特性、信号、噪声。通过对实验结果的分析,发现器件的响应光谱和信号没有发生明显变化;暗电流和噪声随γ辐照剂量增加而递增,表明探测器的性能随γ辐照剂量的增加而逐步衰减。     

海空背景下目标红外辐射特征分析

根据海空复杂背景下点目标的红外特征,提出了目标红外特征的一般计算方法。根据不同的气象条件、不同海域背景,计算分析了环境对红外辐射两个大气窗口,即3－5μm和8－12μm双波段大气透过率的影响,并给出了相应结论。     

智能化红外成像光斑测试仪的研究

研制成一种集光、机、电、算于一体的智能化的红外成像光斑测试仪。该测试仪以1.064mm的激光光源模拟无穷远的点光源, 利用红外面阵CCD自动寻找测量目标在不同视场角下的最佳像面位置,对同波段红外导引头光学组件的成像光斑进行检测。实时采集的信号通过RS-232串口通讯输入计算机,采用重心法对所采集的光斑信号进行数据处理,分析光源通过被检测系统后,在其焦平面上的成像光斑的质量。所采集到的光斑信号可以三维图形、截面图或数据表的形式进行显示、输出。测试结果表明:系统重复性好(重复性误差小于2%)、可靠性高、自动化程度高。     

高低电压隔离光电信号传输技术及应用

介绍红外光信号传输技术及其在电气化铁路弓网故障检测中的应用,分析了光接收机的等效电路、噪声特性及光电数字信号传输系统的过剩增益和有效光束宽度,并给出了实际应用情况及结果。     

红外导引头光学系统设计

根据红外导引头技术指标要求,选择光学系统的结构形式,初步确定光学系统的几何尺寸;以作用距离最大、系统双波段像差最小以及工艺要求最低为目标,利用开发的导引头光学系统通用设计软件进行光学系统参数优化。获得的光学系统在±20°的动态视场中弥散斑直径均小于0.15mm,导引头在给定条件下估算的作用距离达到39km。     

Compact laser transmitter delivering a long-range infrared beam aligned with a monitoring visible beam

A compact laser transmitter, which takes advantage of an optical subassembly module, was proposed and demonstrated, providing precisely aligned collinear IR and visible beams. The collimated IR beam acts as a long-range projectile for simulated combat, carrying an optical pulsed signal, whereas the visible beam plays the role of tracking the IR beam. The proposed laser transmitter utilizes IR (λ(1)=905 nm) and visible (λ(2)=660 nm) light sources, a fiber-optic collimator, and a beam combiner, which includes a wavelength division multiplexing (WDM) filter in conjunction with optical fiber. The device was built via the laser welding technique and then evaluated by investigating the characteristics of the generated light beams. The IR collimated beam produced had a Gaussian profile and a divergence angle of ~1.3 mrad, and the visible monitoring beam was appropriately collimated to be readily discernible in the vicinity of the transmitter. The two beams were highly aligned within an angle of 0.004 deg as anticipated. Finally, we performed a practical outdoor field test to assess the IR beam with the help of a receiver. An effective trajectory was observed ranging up to 660 m with an overall detectable beam width of ~60 cm.     

凝视型红外搜索跟踪系统探测能力的分析

探测能力的强弱是广大凝视型红外搜索跟踪系统设计者和使用者一直关心的问题。对作用距离数学模型中影响探测能力的主要因素如目标、光学系统口径等进行了分析,还讨论了模型中未曾提到的一些因素,如路径辐射、光谱匹配等对探测能力影响的方式、程度。分析结果为增强凝视型红外搜索跟踪系统的探测能力提供了理论依据。     

大面积平行光幕弹着点测试系统

研究了基于平行激光幕大面积弹着点坐标测试方法.以半导体激光线发生器为光源,用长焦距消球差的柱面菲涅耳透镜形成平行激光幕单元,通过多个平行激光幕单元的无缝拼接可形成大面积靶面.由于平行激光幕单元内沿宽度方向通量密度呈高斯分布,一定直径的弹丸通过光幕的不同横向位置时探测器获取信号不同,因此可根据信号的幅值来细分平行激光幕单元宽度范围内弹着点的位置.通过口径为7.62mm的实弹射击试验验证了细分方法的可行性.结果表明了该系统有足够的灵敏度能获取小目标的过靶信号;在10 m长靶面的试验系统中测量坐标值与弹孔测量坐标值差值的标准差为5.16 mm.     

Simultaneous measurement of velocity and length of moving surfaces by a speckle velocimeter with two self-mixing laser diodes

A novel laser speckle velocimeter with two self-mixing laser diodes (SM-LD's) for velocity and length measurements of moving surfaces is reported. The mean frequency of the speckle signal obtained in the measurement system depends on the surface path illuminated by the SM-LD. This behavior of the speckle signal in the SM-LD's is exploited to detect the front and the end edges of a target surface by sampling continuously the number of intensity changes in a speckle signal waveform. Once the edges are determined, the velocity and the length of the surface are calculated easily. The error for length and velocity measurements of a target with a homogeneous rough plane surface of 60-mm length, moving at a velocity of 200 mm/s, can be as low as 2.1% and 1.75%, respectively.     

红外成像型反舰导弹对抗红外干扰的仿真研究

红外成像型反舰导弹的目标是舰船,背景是海水和天空。当受到红外干扰措施的对抗时,在其导引头视场中,还将包含红外诱饵弹或红外烟幕弹等爆炸燃烧后的红外图像。对该型导弹的红外探测器成像面进行仿真,选用三维动画是一个适宜的方法。通过OpenGL编程,实现红外干扰的三维图像仿真,可以达到动态、实时和交互的效果。