火箭军工程大学兵器发射理论与技术国家重点实验室，陕西 西安 710025
针对金属多涂层目标在复杂环境下的红外偏振特性难题，提出了多涂层目标的表面辐射传输模型。根据红外辐射的特点，将探测器接收的红外辐射强度分为目标自发辐射强度和反射环境的红外辐射强度，其中自发辐射强度的求解根据能量守恒定律和菲涅耳反射定律，反射辐射强度根据能量守恒定律、菲涅耳反射定律和基于P-G模型的目标偏振双向反射率进行计算，并据此推导了目标表面的偏振双向反射方程，求解了多层涂层靶体的光学传输模型。依据热辐射环境下目标红外偏振特性模型，分别研究了涂层数量和环境热辐射强度比对多层涂层目标红外偏振特性的影响。仿真结果与实验结果接近，证明所提传输模型具有较好的拟合能力。
探测器 红外偏振成像 偏振特性 多层涂层 辐射传输 透射模型 光学学报
2023, 43(22): 2204001
火箭军工程大学兵器发射理论与技术国家重点学科实验室，陕西 西安 710025
在基于保偏光纤的非通视方位传递系统中，针对经保偏光纤传输后出射光束直径太小的问题，可以引入扩束系统进行解决。透镜对偏振传输影响的研究是引入扩束系统的关键，但相关研究主要集中在对入射光不同偏振态单一因素的讨论。因此，以伽利略扩束系统为例，详细分析了透镜中偏振传输的过程，推导了含透镜参数的偏转角公式，仿真了透镜参数对偏转角的影响，最后验证了理论与实验结果的一致性。结果表明：透镜参数对偏振传输的影响使偏振方位角发生偏转，其中曲率半径与偏转角成反比关系；中心厚度与偏转角成线性关系；折射率和光斑半径与偏转角均成平方关系。该研究结果对在基于保偏光纤的非通视方位传递系统中引入扩束系统具有一定的指导意义。
线偏振光 透镜 扩束系统 方位传递 偏转角 光学学报
2023, 43(20): 2006005
1 中北大学信息与通信工程学院, 山西 太原 030051
2 中北大学电子测试技术国家重点实验室, 山西 太原 030051
针对信号调制与传输特点, 设计搭建了一种由两个不同驱动频率声光调制器组成的外差干涉系统, 双路光强调制避免了由声光调制引起的衍射级次混叠和频移漂移等影响, 采用双路调制最后输出由两个+1级衍射光干涉形成的拍频信号, 消除了级间干扰; 同时系统良好的共线性和对称性, 极大地减小了外界环境噪声对测量精度的影响, 提高了检测精度。基于折射率改变引起的相位变化信息进行检测及处理, 通过测量不同百分比浓度的溶液, 并对系统的相位特性进行了研究, 提出一种溶液浓度检测的新方案, 并对激光漂移和调制强度对测量系统的影响进行了分析。实验结果表明, 该检测系统能够较好地通过对信号相位差改变信息的处理完成对溶液浓度的检测, 在0.1%~0.5%范围内, 最大相对误差约为8.0%, 为光外差干涉溶液浓度测量系统小型化设计和制造提供了参考。
相位调制 共线外差干涉 信号处理 溶液浓度 声光调制器 phase modulation collinear heterodyne interference signal processing solution concentration acousto-optic modulator
火箭军工程大学兵器发射理论与技术国家重点学科实验室，陕西 西安 710025
目标Mueller矩阵反映了光波在传播过程中偏振态的变化，其包含与目标自身有关的起偏、退偏等偏振特性。为进一步研究目标Mueller矩阵特性，通过将光波传播过程转化为相关半正定二次型函数实现偏振态变化线性运算的方法，定义目标净退偏特性和可以综合评价目标起偏特性和退偏特性的偏振度，并证明了其在偏振探测目标识别和偏振特性分析中的有效性。最后利用实验测量了不同入射角、粗糙度铝板的Mueller矩阵，通过定义粗糙度对目标偏振特性的影响因子Q和目标偏振特性随入射角变化的稳定性S，分析了入射角和粗糙度对目标Mueller矩阵特性的影响。
测量 Mueller矩阵 偏振探测 偏振特性 粗糙度 入射角
火箭军工程大学兵器发射理论与技术国家重点学科实验室, 陕西 西安 710025
有关二向反射分布函数(BRDF)的研究大多集中在模型的建立及应用层面上。模型中起重要作用的几何衰减因子(GAF)大多采用的是现有的模型,而现有模型有在实际应用中存在拐点、自身不能维持有界、模型考虑不完善等局限性。在详细分析了随机表面模型后,提出了修正后的积分型GAF,并通过仿真验证该模型消除BRDF在大反射角时的不良行为,使其在GAF规定的范围内保持有界,所得结果与已有BRDF数据的拟合精度更高,可有效地解释后向反射现象。
散射 二向反射分布函数 阴影效应 遮蔽效应 几何衰减因子 光学学报
2022, 42(10): 1029001
火箭军工程大学兵器发射理论与技术国家重点学科实验室, 陕西 西安 710025
红外偏振成像技术具有提升目标识别率、辨别伪装目标等多重优势,但在复杂环境下目标的红外偏振特性容易受到干扰,从而出现错判和漏判的情况。为研究环境热辐射对目标红外偏振特性的影响,基于偏振双向反射分布函数推导了热源照射下目标表面红外线偏振度的解析模型。经过理论仿真及实验验证得出,环境热辐射会影响目标的红外偏振特性。当环境热辐射强度小于目标自发热辐射强度时,红外线偏振度与环境热辐射强度呈负相关,即环境热辐射强度越大,红外线偏振度越小。当环境热辐射强度大于目标自发热辐射强度时,红外线偏振度与环境热辐射强度呈正相关,即环境热辐射强度越大,红外线偏振度越大。上述结果表明,当目标受到外部热辐射影响时,红外线偏振度会发生规律性变化。
光计算 红外偏振 热辐射 偏振双向反射分布函数 目标偏振特性 光电防护
1 同济大学海洋地质国家重点实验室, 上海 200092
2 同济大学宝石及工艺材料实验室, 上海 200092
3 浙江天使之泪珍珠股份有限公司, 浙江 诸暨 311800
4 国家珠宝玉石质量监督检验中心, 上海 200122
珈白丽珍珠属于近年来研发出的三角帆蚌外套膜位淡水有核珍珠。本文以该类珍珠为研究对象,辅以类胡萝卜标样(β-胡萝卜素和虾青素)为参照物,采用激光拉曼光谱仪及显微红外光谱仪重点针对该类珍珠的致色机理进行研究,旨在为该类珍珠的品质评价和养殖技术提供科学的理论依据。研究结果表明:对于淡水彩色有核珍珠的珍珠层,由类胡萝卜素结合蛋白的ν1(C=C)和ν2(C—C)伸缩振动引起的拉曼较强锐峰分别出现在1509 cm -1和1126 cm -1附近,1017 cm -1处的拉曼弱峰与CH3的平面摆动振动(ν3)有关,在2100~3800 cm -1拉曼位移范围内出现的强弱不等的5组拉曼峰是由ν1、ν2、ν3的倍频和组合频振动引起的。类胡萝卜素分子中共轭双键的数量及其结合蛋白复合体与淡水有核珍珠颜色之间存在一定的关系,是导致该类有核珍珠颜色多样性的缘由之一。
光谱学 激光拉曼光谱 淡水有核珍珠 三角帆蚌 类胡萝卜素结合蛋白 致色机理 激光与光电子学进展
2021, 58(24): 2430001
1 中北大学信息与通信工程学院，山西太原 030051
2 中北大学电子测量技术重点实验室，山西太原 030051
为实现对古斯-汉欣位移的精确测量，设计了一个以一维 PSD为核心的位移测量系统。根据 PSD的原理和特性设计了后续的信号处理电路，STC89C52通过 12位 AD芯片 TLC2578采集 PSD输出的位置信号，经过处理传输到液晶 LCD1602，再通过 USB接口传输到上位机，以两种方式进行位移值显示，从而完成测量。实验结果表明，该系统在中心的测量精度较高，边缘的测量精度较低，测量误差在±10μm内。设计的系统不仅可用于对古斯-汉欣位移的测量，也可以用于其他微位移测量的实验中。
位置敏感测量器 测量系统 上位机 信号处理电路 positionsensitivedetector measurementsystem hostcomputer signalprocessingcircuit
1 中国电子科技集团公司光电研究院，天津 300308
2 航空工业第一飞机设计研究院，西安 710089
直流电机具有调速范围大、启动转矩大和易于启停等优点，特别适合用在调速要求高的场合。传统PI算法直流调速控制在负载变化情况下需要调整参数，难以自适应。针对此问题，设计了一种模糊自适应PI控制器，该控制器通过对误差及误差变化的识别进行模糊推理，实现对控制参数的在线整定，以达到优化控制的目的；同时，利用Matlab对实验数据进行了拟合。结果表明，模糊PI控制算法比传统PI控制算法能有效地改善系统的动态性能和稳态性能。
模糊控制 PI控制算法 双闭环控制 PWM控制 fuzzy control proportional-integral (PI) control algorithm double closed-loop control pulse width modulation (PWM) control
