小波变换域估计观测噪声方差的Kalman滤波算法及其在数据融合中的应用

众所周知,卡尔曼滤波的成功应用需要事先准确知道观测噪声的统计特性.本文首先简要分析了不准确的观测噪声统计特性对卡尔曼滤波性能的影响,然后利用小波变换可以实时分离信号和噪声的特性,提出了一种在未知观测噪声条件下的卡尔曼滤波算法,该算法可以实时跟踪观测噪声的变化,即实现了对观测噪声方差的实时估计,从而解决了在未知观测噪声的条件下卡尔曼滤波失效问题.最后讨论了提出的方法在信息融合中的应用,仿真结果证明了本文方法的有效性和实用性.     

半导体激光器单管准直实验研究

利用高斯光束的ABCD传输矩阵理论分析了LD与自聚焦透镜之间的距离与出射光束远场光斑尺寸之间的关系.通过理论计算可以方便地得到最佳距离,获得较高亮度输出,并进行了实验验证.对平面自聚焦透镜、球面自聚焦透镜和圆柱透镜的准直效果进行了实验比较,最后将自聚焦透镜与LD固定,制做了实用的器件,该器件可以将LD椭圆形光斑转变成线形光斑,快轴、慢轴远场发散角分别为0.1°和2.50°耦合效率86%.     

光束反射中的若干新奇现象

本文对有限宽度的光束在两种不同光学性质的平面界面上反射中的若干新奇现象进行了系统的介绍．这里所说的反射中的新奇现象，指的是与经典几何光学反射定律不相一致的一切现象，主要介绍当光束从光密介质入射到光疏介质的界面上时的反射现象．本文就三种典型光束(平行光束、高斯光束与发散光束)的反射现象分述如下：     

圆环孔径衍射高斯光束远场发散角研究

基于夫琅禾费衍射理论,通过对衍射积分的核函数进行近似,推导并得出了简洁的经圆环形孔径衍射的高斯光束远场发散角的近似解析式。在不同衍射孔径外径和不同遮拦比的条件下,将该解析式与严格的夫琅禾费衍射积分进行比较,发现二者求出的远场发散角接近一致,最大误差不超过2.7%。与传统数值积分求取光束发散角相比,该近似解析式在避免繁琐的积分运算同时保持了较高的精度。该解析式成立条件为高斯光束的束腰直径大于等于3.5倍中心遮拦直径,且小于等于孔径直径;在实际工程应用中,特别是具有大口径、小遮拦比特点的空间激光通信光学天线这一应用场景,该条件一般能够被满足。     

小发散角高功率半导体激光器研究

在量子阱半导体激光器中,量子尺寸引起的衍射效应使半导体激光器的光束质量很差。分别限制结构的垂直结平面发散角在40°左右,使得光束整形系统比较复杂,限制了半导体激光器的直接应用。为解决这一问题,提出了降低垂直结平面发散角的要求。回顾了小发散角半导体激光器的技术发展及应用,对具有小发散角的模式扩展波导结构进行了理论模拟和实验验证,获得了优化的结构。采用MOCVD外延技术生长了外延片,制作了高峰值功率脉冲激光器,获得了快轴发散角小于25,°峰值功率大于80W的半导体激光器,在激光引信应用中获得良好效果。     

1.55μm AlGaInAs/InP小发散角量子阱激光器的仿真和制备

理论仿真和实验制备了AlGaInAs/InP材料1.55 μm小发散角量子阱激光器。为了扩展近场光场并减小内损耗,将一个非对称模式扩展层插入到外延结构的下盖层当中。仿真结果表明,该模式扩展层除了少量增加激光器阈值电流以外,在不影响激光器其它性能的情况下能显著减小激光器的垂直远场发散角。实验结果与理论仿真高度吻合。成功制备出脊宽4 μm,腔长1000 μm的脊波导小发散角激光器。在端面未镀膜的情况下,该激光器阈值电流为56 mA,输出功率为17.38 mw@120 mA,斜率效率可以达到0.272 W/A。实验测得垂直远场发散角为29.6°,相比较传统激光器减小了约35.3%。     

大气光通信PAT子系统指标初步设计分析

分析了跟踪角速度，功率，跟踪精度等因素对大气激光通信系统中瞄准，捕获和跟踪子系统参数选择的影响，给出了波束发散角，扫描角范围，接收视场等主要参数的选择原则，对地面终端光通信系统设计背景提出了瞄准，捕获和跟踪了系统的相应指标。     

激光准直系统的改良

激光准直系统用于减少激光束的发散角，通常采用倒置的伽里略望远系统来实现。但它有两个很大的缺点；一是激光在光学表面一个很小的面积上聚集，产生很高的能量密度，容易导致击穿，对于工作中的仪器显然不利；二是为使激光束发散角降低，需要以物镜口径的增大为代价，发散角降低的倍数越大，激光器出光端面离开光学系统的距离越远，物镜口径增大的幅度也越高。它们的关系可从图（1）推出。     

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。     

后缘可变弯度翼型在跨声速中气动特性分析

为了研究后缘可变弯度翼型在跨声速中应用,对超临界翼型DFVLR R-4翼型后缘弯度向下分别偏转1°、2°、3°,得到3种变形翼型,对其进行跨声速下气动力数值研究.结果表明:随着后缘弯度增加,翼型的临界马赫数提前,阻力发散特性变差,但其升力系数增加以及激波失速前升阻比增加,且翼型的失速迎角特性得到改善;翼型变化量在1°时,在跨声速中的气动特性较好,翼型升力系数提高了21.12％,升阻比提高9.2％.得出后缘可变弯度翼型能够较好的运用到跨声速中.