针对试验和训练中靶机实装模拟、建模仿真需求, 需在外场动态测试靶机飞行状态下红外辐射特性, 该测量结果置信度较高。本文通过对红外成像测量设备定标, 计算路径辐射和透过率, 亮度反演的方法获得了靶机夜间不同方位辐射强度分布, 测量误差约为 21.24%。分析测量结果, 但当靶机相对测量设备绕飞时, 靶机不同方位辐射强度基本一致; 靶机在一定距离外无法探测长波尾焰辐射, 在靶机模拟和建模中需合理考虑尾焰辐射。该距离下靶机目标 /背景灰度对比度约为人眼响应阈值的 2倍, 人工侦察探测识别较为困难, 在靶机外场模拟时需注意对比度对试验探测识别结果的影响。本文可为靶机特性建模、外场模拟应用和测量设备研制提供支撑。
夜间长波红外辐射特性 不同方位 靶机 辐射强度分布 LW infrared radiation characteristics at night different azimuth target drone radiation intensity distribution
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
基于异形孔径光阑的成像系统像方光强分布计算对显微系统自动对焦、景深扩展等成像技术领域发展有极其重要的理论价值，而传统的菲涅耳衍射光强分布计算公式仅适用于轴对称孔径光阑，且在焦平面处光强分布的问题。利用标量衍射理论，通过结合频谱变换与正交分离，推导出适用于异形孔径形状、任意离焦量的像方空间光场强度分布数理关系式；并利用离散傅里叶变换原理，获得了基于异形孔径光阑的光学成像系统像方空间光强分布的数值计算表达式。在圆形孔径光阑、焦平面处，对获得的表达式与传统计算公式进行了对比计算与分析，两组计算结果完全一致。针对半圆形孔径光阑，在相同的系统参数下，在离焦量分别为0，4，8 μm三个像方位置处，数理模型理论计算的结果与实验测试结果基本一致。从而证明所推导数理模型的准确性，其可适用于任意形状的孔径光阑。
异形孔径光阑 光学成像系统 像方空间 傅里叶变换 光强分布 激光与光电子学进展
2023, 60(6): 0611006
1 西安理工大学自动化与信息工程学院，陕西 西安 710048
2 陕西省智能协同网络军民共建重点实验室，陕西 西安 710000
无线紫外光在大气中进行非直视散射通信时，大气微粒的散射和吸收作用以及低空大气湍流的变化会对紫外光通信（UVC）性能产生强烈的影响。建立了低空大气湍流无线紫外光非直视（NLOS）单次散射通信链路模型，通过计算机仿真分析了收发端范围、折射率结构参数、指向角等不同因素下NLOS散射通信的光强分布特性、信噪比、信号衰减等系统通信性能，以及高度变化对白天和夜间UVC的影响。仿真结果表明：不同高度湍流变化下昼夜间无线UVC性能存在一定差距，水平通信、垂直通信和斜程通信时：在夜间的大气折射率结构常数相对于弱湍流情况增大一个数量级，信号能量平均衰减为原来的1/2.09、1/2.16、1/2.03；在白天的大气折射率结构常数相对于弱湍流情况增大一个数量级，信号能量平均衰减为原来的1/2.07、1/2.15、1/1.96。夜间通信受湍流的影响更大，白天的通信性能比夜间好，湍流对垂直通信的影响较大。
光通信 紫外光通信 湍流信道 大气折射率结构常数 光强分布特性 信号衰减 光学学报
2022, 42(24): 2406001
1 南京信息工程大学江苏省大气海洋光电探测重点实验室，江苏 南京 210044
2 南京信息工程大学江苏省大气环境与装备协同创新中心，江苏 南京 210044
3 南京信息工程大学物理与光电工程学院，江苏 南京 210044
用折射率测量方法来获取被测流场温度分布时，应该首先确定流场成分。提出了一种联合相位和发射强度分布对流场进行区域划分的方法，以更好地确定每个区域的成分，尽可能提高温度重建的精度。选取蜡烛-空气（非预混火焰）和丙烷-空气（预混火焰）燃烧流场作为实验对象，将折射率、相位和发射强度分布进行匹配，在此基础上分析并确定两个流场不同区域的成分。通过比较基于相位分区方法（模型1）、发射强度分区方法（模型2）以及联合相位和发射强度分区方法（模型3）获得的温度结果，发现模型3的结果更合理。此外，还进一步讨论了联合相位和发射强度分布对流场进行区域划分的合理性和适用性，该结果可为基于折射率测量进行复杂流场温度重建的研究提供一些参考。
折射率 相位分布 发射强度分布 温度分布 激光与光电子学进展
2022, 59(19): 1922001
厦门工学院电子与电气工程学院，福建 厦门 361021
推导出了平顶高斯光束经有限个小尺寸振幅调制型缺陷调制聚焦后，激光间接驱动聚变靶腔内及腔壁的光场分布解析式，详细研究了缺陷尺寸和调制幅度等因素对光强分布的影响，并进一步研究了入射角度对调制光束在腔壁上投影衍射光场的影响。结果表明：缺陷尺寸越大，缺陷调制幅度越大，光束受到的扰动越明显，调制光场恢复为平顶高斯分布所需的传输距离越远；当光束的入射角小于10°时，光束到达腔壁前经过的路径较长，调制后的平顶高斯光束在腔壁上投影的光斑往x轴方向扩散，缺陷引起的光强扰动变化明显减弱，光斑强度整体下降。
激光光学 平顶高斯光束 振幅调制 光强分布 激光与光电子学进展
2022, 59(19): 1914001
Author Affiliations
Abstract
1 Xi’an Research Institute of High Technology, Xi’an 710025, China
2 School of Physics and Optoelectronic Engineering, Xidian University, Xi’an 710071, China
3 State Key Laboratory of Pulsed Power Laser Technology, Hefei 230037, China
We proposed an aperiodic laser beam distribution, in which the laser beams are placed along a Fermat spiral, to suppress the sidelobe power in the coherent beam combining. Owing to the changed distances between two consecutive beams, the conditions of the sidelobe suppression are naturally satisfied. The Fermat spiral array was demonstrated to achieve a better sidelobe suppression than the periodic arrays, and the effects of various factors on the sidelobe suppression were analyzed numerically. Experiments were carried out to verify the sidelobe suppression by different Fermat spiral arrays, and the results matched well with the simulations.
coherent beam combining sidelobe suppression Fermat spiral intensity distribution Chinese Optics Letters
2022, 20(2): 021405
1 国防科技大学 电子对抗学院, 合肥 230037
2 中国人民解放军 95865部队, 北京 102200
采用矩阵分解以及将硬边光阑窗口函数展开为复高斯函数叠加的方法, 研究了高斯光束猫眼光学系统后的光阑效应; 通过数值计算, 分析了激光的反射规律。研究表明, 入射光束束腰距离猫眼光学系统越远, 光学系统的光阑效应越大; 调整合适的正离焦量, 可以使猫眼光学系统回波光强更高。理论分析和数值计算对猫眼系统的研究具有一定的参考意义。
猫眼效应 高斯光束 硬边光阑 光强分布 cat eye effect Gaussian beam hard edge aperture intensity distribution
1 中北大学 理学院，太原03005
2 洛阳师范学院 河南省电磁变换与探测重点实验室，河南洛阳471934
以广义惠更斯-菲涅耳原理为基础，利用推导的部分相干圆刃型位错光束在小鼠真皮组织传输中的交叉谱密度函数解析表达式，研究了光束初始参量（光束波长λ和圆刃型位错数目n）和传输距离z对光束归一化光强分布、相位演化和传输轨迹的影响。结果表明，位错数为n的部分相干圆刃型位错光束，源平面内中心光强最大，两侧对称分布着2n个次峰。随传输距离增加，光强分布由多峰状逐渐演化为单峰状，波长越长，n值越小，光强分布演化越快。位错数目越多，光束稳定性越好。源平面内n个圆刃型位错最内侧的环半径随位错数目增加而减小。受到生物组织湍流诱导和衍射效应的综合作用，自传输开始，圆刃型位错分裂为n对拓扑荷分别为“+1”和“-1”的相干涡旋。随传输距离增加，又新生n对拓扑荷为“+1”和“-1”的相干涡旋。波长越长，n值越大，光束相位演化越快，相干涡旋的位置分布由分散趋于集中，最终全部湮灭。相干涡旋对间距越小，湮灭越早。波长越长，位错数目越多，起始相干涡旋对越早开始湮灭，全部湮灭的传输距离越长；波长越短，位错数目越多，新生相干涡旋对越早开始湮灭，全部湮灭经历的传输距离越长。
相位演化 生物组织 光强分布 传输轨迹 圆刃型位错光束 Phase evolution Biological tissue Intensity distribution Propagation trajectory Circle edge distortion beam
昆明理工大学理学院激光信息处理技术与应用重点实验室，云南 昆明 650500
垂直入射平行光束经轴锥镜变换后，出射光束为Bessel光束。在轴锥镜后方一段传播范围内其分布形式始终保持不变，横截面光强分布表现为均匀间距的同心圆环，中心为一亮斑。首先通过几何光学分析，推导出无衍射传播距离的计算公式；然后，用波动光学的方法推导出亮暗相间同心圆环条纹的间距公式，以及给出存在确切解析表达式的轴锥镜后方横截面光强分布和Bessel光束中心光斑尺寸计算公式，并用MATLAB软件对Bessel光束进行模拟；最后，进行实验验证，并讨论Bessel光束与轴锥镜几何光学参数之间的关系，为Bessel光束的实际应用提供参考。
衍射 轴锥镜 光束变换 Bessel光束 强度分布 激光与光电子学进展
2021, 58(17): 1705001
红外与激光工程
2020, 49(10): 20200014
