1 中电科思仪科技股份有限公司，山东 青岛 266555
2 西安电子科技大学 电子工程学院，陕西 西安 710071
3 山东大学 信息科学与工程学院，山东 青岛 266237
4 河北工业大学 先进激光技术研究中心，天津 300401
具有宽调谐范围、无跳模以及高光谱纯净度的半导体激光器在超精细光谱、相干检测和光纤智能感知等领域有着重要的应用。但是受到半导体激光器固有运转特性的制约，通过传统的单片集成式半导体激光器难以获得高光谱纯净度的宽范围可调谐激光输出。因此文中采用闪耀光栅作为外腔反馈元件，单角面度半导体增益芯片作为增益介质，通过Littman-Metcalf外腔振荡结构实现了1480~1580 nm的宽调谐范围、无模式跳变的线宽小于98.27 kHz的激光输出，在注入电流为410 mA的条件下获得了16.95 dBm的峰值功率、全范围功率优于14.96 dBm和边模抑制比优于65.54 dB的输出。相应的实验结果表明：采用机械刻划闪耀光栅的Littman-Metcalf结构用于半导体激光器，可很大程度的改善半导体激光器的综合性能。该研究有利于推动其在提升光频域反射仪测量精度方向的应用。
无跳模 外腔 可调谐 半导体激光光源 窄线宽 mode-hopping free external-cavity tunable semiconductor laser source narrow linewidth 红外与激光工程
2023, 52(8): 20230374
中电科思仪科技股份有限公司，山东 青岛266555
基于铟镓砷(InGaAs)光电二极管设计了一种大动态范围近红外光功率测量电路。在不使用外置光衰减片的条件下，它可以测量-95~10 dBm范围内的近红外光功率。该光功率测量电路采用了自动偏压控制、多档放大量程、差分采样电路等技术，并通过电磁屏蔽设计抑制了杂散光噪声和电路暗噪声，从而提高了测量动态范围。测试结果表明，这种近红外光功率测量电路的动态范围达到105 dB，在-60~10 dBm范围内的线性度优于±002 dB。
近红外光 动态范围 光电二极管 near-infrared light dynamic range photodiode0
1 中电科思仪科技股份有限公司, 青岛
2 电子测试技术重点实验室, 青岛
3 西安电子科技大学, 西安
外腔可调谐半导体激光器在光纤传感、冷原子物理和激光雷达等领域有着广泛的应用前景。为了得到大的无跳模调谐范围, 需要对激光器的腔长、光栅参数、各个元件的几何位置以及转动点的位置进行严格的设计。通过构建 Littman型可调谐激光源无跳模纵向允许误差范围的数学模型, 深入分析了转轴点到压电陶瓷电机运动轴线的距离、转轴点到闪耀光栅衍射点的距离、光栅安装角度和光栅刻线密度对无跳模纵向允许误差范围的影响。分析结果表明, 合理选择各个参数可有效避免激光输出光束的跳模。
可调谐半导体激光器 无跳模 误差分析 转轴点 tunable semiconductor laser Littman Littman mode-hopping free error analysis pivot point
为了以最小的代价筛选出最优的光谱特征，从信息亏损角度提出了一种Filter型光谱特征选择算法。该算法依据联合互信息的大小对特征进行排序，并采用一种零信息亏损原则对排序后特征全集中的冗余特征进行判断和删减。这样既能获得一个规模较小并可表现整个原始光谱特征的最优光谱特征子集，又减小了由冗余特征删减带来的信息亏损。
特征选择 联合互信息 零信息亏损 冗余特征 特征子集 feature selection joint mutual information zero information loss redundancy feature feature subset
对基于光纤光栅测温原理的射频同轴开关内部簧片温度检测进行了研究，并使用了由聚酰亚胺涂覆的光纤光栅。温度校准后，外界温度与光纤光栅中心波长拟合直线的线性度为99.914%。温度每上升1 ℃，中心波长漂移10.39 pm。将校准后的光纤光栅置于射频开关簧片处进行测温试验。结果表明，射频开关的内部温度达到300 ℃时，光纤光栅理论上的中心波长偏移误差为0.02 nm，相应的温度重复测试误差为2 ℃。该研究为射频同轴开关内部簧片的温度检测提供了有效方法。
光纤光栅 射频同轴开关 温度测量 fiber grating RF coaxial switch temperature measurement
强激光与粒子束
2020, 32(10): 106001
1 中电科仪器仪表有限公司, 山东 青岛 266555
2 中国电子科技集团有限公司第四十一研究所电子测试技术重点实验室, 山东 青岛 266555
针对最高分辨率可达0.1 pm的布里渊近红外光谱仪波长标定的难题,基于多次标定逐步降低波长误差的思路,提出了一种协同融合标定原理的标定流程:首先,基于布里渊光谱分析理论模型,结合泵浦信号波长、受激布里渊频移、增益谱线型函数等推导出超高分辨率光谱的理论波长;然后,采用FP标准具进行相对波长的标定;最后,基于气室完成绝对波长的标定。气室中充入HCN+ 12CO+ 13CO混合气体,以实现C+L波段的覆盖。针对可能存在的光谱鬼线,提出了一种基于受激布里渊增益谱与衰减谱共生特性的鬼线识别方法。实验结果表明:布里渊光谱仪的理论波长偏差超过了10 pm,相对标定可将波长不确定度降低到±2.5 pm,绝对标定可将波长不确定度进一步降低到±0.035 pm。
光谱学 布里渊光谱仪 光纤受激布里渊效应 超高分辨率光谱 波长标定 FP标准具 气室 光学学报
2020, 40(20): 2030001
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 中国科学院航空光学成像与测量重点实验室，吉林 长春 130033
2 空军装备部驻长春地区军事代表室，吉林 长春 130033
为解决航空遥感相机检焦系统故障分析、元器件选型及提高检焦精度的问题，本文深入研究了基于Ronchi光栅的光电自准直检焦法。首先，归纳总结了国内外航空相机常用的几种检焦方法， 对比了每种检焦方法的优缺点。接着，重点介绍了基于Ronchi光栅的光电自准直检焦系统的构成和工作原理，建立了数学模型，模拟了检焦系统在不同像面位置处的输出波形。然后，为衡量离焦程 度，提出了离焦评价因子的概念，接着分析了光学系统的衍射效应和像差大小、Ronchi光栅的周期选择及检焦光源的能量分布这三种因素对检焦精度的影响，给出了Ronchi光栅周期的选择方法。最 后，通过实验的方法对本文的仿真结果加以验证。实验结果表明：合焦波形的峰峰值占比0.82，对应0.05 mm步长下的平均检焦分辨力约为10%。
航空相机 检焦 自准直 Ronchi光栅 aerial camera focusing auto-collimating Ronchi grating
1 中国科学院航空光学成像与测量重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
受激光测距机作用距离和脉冲频率等的限制,主动测距方法无法在高空斜视远距离大区域成像模式中得以应用。针对该问题,提出了一种对同一目标区域进行多次立体成像测量的定位算法。利用机载定位系统测出平台位置、姿态信息,以及相机框架轴角信息,建立目标区域地理坐标与图像像素点间的映射关系,利用地球椭球模型求解目标初始地理信息,应用卡尔曼滤波器对数据进行自回归预测,采用蒙特卡罗法仿真分析误差对定位精度的影响。结果表明,立体成像40次后目标的定位精度优于20 m,立体成像180次后目标的定位精度优于10 m。采用飞行实验数据验证了该目标定位算法的有效性,在飞行高度为9800 m、倾斜角为78°时,立体成像40次后目标的定位精度优于35 m,可满足工程应用需求。
测量 机载光电相机 目标定位 立体成像 卡尔曼滤波 光学学报
2019, 39(11): 1112003
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所中科院航空光学成像与测量重点实验室, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
为准确获取摄影区域地理位置信息, 针对时间延迟积分电荷耦合器件(TDI-CCD)全景式航空相机未配备激光测距仪的情况, 提出一种直接对地目标定位算法。依据机载定位定向系统(POS)测量的载机位置、姿态信息以及航空相机中编码器测量的俯角、位角信息, 利用齐次坐标变换求解成像系统视轴(LOS)在地理坐标下的指向角以WGS-84坐标系下定义的地球椭球模型为基础, 利用地球椭球计算理论确定目标区域经纬度信息。采用蒙特卡罗方法仿真分析了载机姿态角测量误差以及相机俯角、位角误差对视轴指向角计算精度的影响; 着重分析了摄影倾斜角和目标区域地形起伏对对地目标定位精度的影响, 指出摄影倾斜角和目标区域地形起伏越小, 定位精度越高。采用飞行实验验证了该对地目标定位算法的有效性, 在飞行高度为17750 m, 摄影倾斜角在63°~75°范围内, 对地目标定位圆概率误差小于212.96 m, 可满足工程实际需要。
遥感 航空相机 对地目标定位 齐次坐标变换 误差分析
