西南交通大学材料科学与工程学院材料先进技术教育部重点实验室，四川 成都 610031
界面金属间化合物的厚度和种类是影响铝/钢异种材料激光熔钎焊接头性能的关键。研究了不同摆动参数下接头金属间化合物（IMCs）的厚度和种类，并进一步分析了不同摆动参数下接头的拉伸性能及断口形貌。结果表明，摆动激光可以改善铝/钢异种材料激光熔钎焊接头界面金属间化合物的厚度和相组成。未加摆动激光时，在界面形成了厚度约为8.45 μm的两层IMCs，焊缝侧IMCs为τ5-（Fe，Ni）1.8Al7.2Si，钢侧IMCs为θ-（Fe，Ni）（Al，Si）3。当激光摆动直径为2 mm、频率为30 Hz时，IMCs的分布更加连续均匀，厚度约为2.21 μm，界面层组织为τ5-（Fe，Ni）1.8Al7.2Si，最优接头线载荷为289.1 N/mm，比未加摆动激光时的接头线载荷提高了约33.9%。
激光技术 铝/钢激光熔钎焊 摆动激光 金属间化合物 力学性能 中国激光
2024, 51(12): 1202105
1 北京理工大学光电学院，北京 100081
2 精密光电测试仪器与技术北京市重点实验室，北京 100081
3 北京理工大学长三角研究院（嘉兴），浙江 嘉兴 314019
分析了一维多孔径阵列的成像特性，选取子孔径间距比为1∶2的一维非冗余三孔径结构为基阵列，以最大化频域覆盖为设计标准，设计了沿基线方向对基阵列在360°范围内以不同角度进行多次旋转的新型合成孔径结构，以提高中频调制传递函数（IFMTF）和系统成像质量。当填充因子为28.51%时，旋转合成得到的九孔径阵列的IFMTF值（0.1223）大于Golay-9阵列的0.0782。仿真和实验结果的定量和定性评价均证明了所提方法的有效性。
成像系统 光学稀疏孔径 一维多孔径阵列 旋转合成 中频调制传递函数 频域覆盖
1 中国科学院空天信息创新研究院，北京 100190
2 中国科学院大学电子电气与通信工程学院，北京 100049
飞机掩体是关键的飞机防护工事，利用遥感影像实现飞机掩体的快速准确检测有重要意义。为探究遥感影像飞机掩体检测方法，收集了60个包含飞机掩体的机场信息及Google Earth影像，构建了一个飞机掩体高分辨率遥感影像数据集。对比Faster R-CNN、SSD、RetinaNet、YOLOv3和YOLOX等5个深度学习目标检测模型的综合性能，结果表明，在飞机掩体影像数据集上YOLOX模型表现更佳，平均精度可达97.7%，但水平框的检测结果无法获得飞机掩体的精确边界和朝向。为此，对YOLOX模型进行改进，提出针对不同朝向下的飞机掩体检测新方法R-YOLOX，实现对飞机掩体的旋转检测，旋转预测框更加贴合目标轮廓，采用KL 散度损失改进后的模型精度显著提升，准确率提升了7.24个百分点，对飞机掩体具有更好的检测效果。从水平框和旋转框这2个角度都能实现飞机掩体的准确检测，为高分辨率遥感影像中飞机掩体的准确识别提供了新思路。
遥感 目标检测 深度学习 遥感影像 旋转框 激光与光电子学进展
2024, 61(4): 0428009
贵州民族大学 物理与机电工程学院，贵州 贵阳 550025
利用基于光学记忆效应的单帧散斑自相关方法，研究了光透过随机散射介质的快速成像。短的相机曝光时间内的高质量快速成像需要尽可能消除影响成像质量的因素。通过引入旋转散射片来消除光束的空间相干性，避免相干噪声对成像质量的影响。光斑对比度可衡量光束的空间相干性被消除的效果，影响光斑对比度数值的主要因素有三个：旋转散射片介质颗粒度即目数、转速、相机曝光时间。实验分析了220目数和600目数两种旋转散射片和不同转速、相机不同曝光时间的情况。结果表明，转速提高和相机曝光时间的增加均使得光斑对比度下降并提升散斑相关成像质量，相机曝光时间超过一定值后，光斑对比度和成像相关系数随散射片转速和曝光时间的变化相对较小。因此对于相机曝光时间短的单帧散斑快速成像，选择最合适的散射片转速对高质量成像非常重要。通过优化算法来提升成像质量。根据对光学传递函数约束的迭代算法，无需利用目标的先验信息即可恢复系统的点扩展函数，该点扩展函数适用于不同形状、不同大小的目标，结合单帧散斑自相关算法可实现快速成像，与仅使用单帧散斑自相关算法的情况相比成像质量显著提升。
散射成像 快速成像 点扩展函数 相位恢复算法 旋转漫射器 scattering imaging rapid imaging point spread function phase retrieval algorithm rotating diffuser 红外与激光工程
2023, 52(12): 20230345
1 苏州大学 机电工程学院,江苏 苏州215000
2 苏州大学 未来与科学工程学院, 江苏 苏州 215222
针对惯性约束激光核聚变(ICF)靶零件夹持和装配过程中存在的重载荷与高检测分辨率之间的装配难题, 该文提出了一种基于双轴旋转结构的微装配方法。首先通过分析装配目标器件(铝套筒, 金腔和半腔)的特点, 制定了精密装配总体结构方案。然后介绍双轴旋转装置并对相应的传感器进行标定, 并进一步对集成传感器的双轴旋转装置进行角度偏转测试, 可检测最小0.01°的偏转。实验表明,该双轴旋转装置能灵敏地检测到微小的偏转, 并且传感器对双轴旋转具有“置零”的能力, 通过该装置可在无视觉引导的情况下完成目标件的装配。
精密装配 双轴旋转结构 夹持器 传感器 重载荷 precision assembly dual-axis rotating structure holder sensor heavy load
1 北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院，北京 100101
2 北京信息科技大学光电测试技术及仪器教育部重点实验室，北京 100101
3 北京信息科技大学信息与通信系统信息产业部重点实验室，北京 100101
随着遥感图像分辨率的不断提高，遥感图像目标检测技术获得了更广泛的关注。针对遥感图像中背景复杂噪声多、目标方向任意且目标尺寸变化大等问题，提出一种基于多层级局部自注意力增强的遥感目标检测算法。首先，在Oriented R-CNN骨干网络中引入Swin Transformer特征提取模块，使用具有移位窗口操作和层次设计的Transformer模块对特征提取的语义信息进行多层级局部信息建模。其次，使用Oriented RPN生成高质量的有向候选框。最后，将高斯分布之间的Kullback-Leibler divergence（KLD）作为回归损失函数，使得参数梯度能够根据对象的特征得到动态调整，更加准确地进行检测框的回归。所提算法在DOTA数据集和HRSC2016数据集上的平均精度均值（mAP）分别达77.2%和90.6%，和Oriented R-CNN算法相比，mAP分别提高了1.8个百分点和0.5个百分点。实验结果表明，所提算法能够有效地提高遥感图像目标检测精度。
旋转目标检测 遥感图像 Swin Transformer 高斯距离 激光与光电子学进展
2023, 60(20): 2028004
1 长春理工大学 空间光电技术国家地方联合工程研究中心，吉林 长春 130022
2 长春理工大学 机电工程学院，吉林 长春 130022
3 中国人民解放军陆军装备部驻沈阳地区军事代表局驻长春地区第一军事代表室，吉林 长春 130022
在激光通信和光电跟瞄系统中已经开始采用基于旋转光栅或光楔的指向-捕获-跟踪(Pointing, acquisition and tracking, PAT)机构对光轴进行角度调整，该结构质量轻、体积小，非常有利于系统的轻小型化。由于结构中两个旋转轴的平行度误差会严重影响PAT机构性能，因此在机械装配时需严格保证两轴平行度。针对旋转轴系轴线不易测量，传统测试方法精度不足，轴系晃动误差影响测量结果等问题，为了满足两轴平行度高精度检测的需求，文中提出基于自准直原理的旋转轴平行度测试方法，利用自准直光学特性，结合特殊设计的半反半透基准镜，采用数据拟合方法剔除轴系晃动的影响，得到旋转轴轴线空间位置，创新地实现了无需调整测试和被测设备即可在同一基准下测量两个平行轴系轴线角度和平行度。该方法只需一台测试设备，排除了传统多台测试设备联合测量时，基准传导与变换中的测量和变换误差，提高了测试精度和测试效率。首先，设计了基于自准直仪的测试系统，采用一台自准直仪测试两个轴系轴线空间位置，从而得到旋转轴同轴误差；然后，对测试结果不确定度进行了研究，分析了测试准确性及其影响因素；最后，采用该测试方法和测试系统，对某双液晶光栅跟瞄PAT机构的两轴平行度进行了测量，系统的实际测试表明两轴平行度测试误差小于10%，该方法可以有效地测量两个同轴旋转轴系的平行度，并且具有较高的测量精度和可信度。
PAT 平行度 数据拟合 不确定度 旋转轴系 PAT coaxiality data fitting uncertainty rotating shafting 红外与激光工程
2023, 52(5): 20220794
赵鑫鑫 1,2,3,**宋茂新 2,3,*许智龙 2,3匡大鹏 2,3[ ... ]洪津 1,2,3,***
1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院，安徽 合肥 230026
2 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所，安徽 合肥 230031
3 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室，安徽 合肥 230031
搭建了一种大口径反射式物镜的穆勒矩阵测量系统，建立了该测量系统受温度影响的数学分析模型，推导出对应的系统参数求解方程，获得准确的系统参数，最终实现三反物镜的穆勒矩阵测量。通过对延迟器进行温度测量和补偿，提升了测量结果的准确性，得到三反物镜的双向衰减和相位延迟量，与CODE V仿真理论值基本吻合，分别差0.0002、0.5211°。利用所提方法测量的穆勒矩阵各因子的合成标准不确定度≤0.0006，对相机偏振测量精度的影响≤0.0038@ p=1.0（p为偏振度），因此所提方法可作为一种高精度的偏振定标方法。
测量 双旋转延迟器 离轴三反物镜 穆勒矩阵 偏振 光学学报
2023, 43(12): 1212004
1 中国直升机设计研究所, 天津 300000
2 陆军驻景德镇地区航空军事代表室, 江西 景德镇 333000
振动性能是评价高精度直升机载光纤陀螺环境可靠性与性能稳定性的一个重要指标, 光源作为直升机载光纤惯导的源头部件, 需要保证其在振动条件下性能的稳定输出。针对光源平均波长随振动变化的问题, 从基本机理出发, 通过建立光路琼斯矩阵模型, 深入研究了光纤中传输光的偏振态与偏振相关损耗之间的关系, 在不增加光源系统复杂性的情况下提出了一种基于法拉第旋转镜的直升机载光纤惯导用抗振型光源, 并实验验证了其抗振动性能。实验表明, 提出的方案可以大大提高光源和光纤惯导振动条件下的稳定性, 特别是高频振动条件下(1000~2000 Hz), 光源的平均波长稳定性提高了6.8×10-6。
光纤陀螺 掺铒光纤光源 抗振型 法拉第旋转镜 平均波长 Fiber-Optic Gyroscope(FOG) erbium-doped fiber source vibration resistance Faraday rotating mirror mean wavelength
1 北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室，北京 100089
2 北京信息科技大学机电工程学院，北京 100089
针对高分辨率遥感图像具有物体尺度差异大、小目标排列密集且方向性强的问题，提出一种基于多尺度特征提取的旋转遥感目标检测算法。选用CenterNet作为基准模型，对其进行重新设计。首先，为增强上下文信息提取能力，结合多尺度空洞卷积提出并使用感受野扩展模块；其次，结合自适应特征融合，增强算法对多尺度目标的提取能力；最后，重新设计CenterNet检测头并更新损失函数，增强模型对旋转物体的检测性能。设计的模型命名为CenterNet for remote sensing images（CenterNet-RS）。在DOTA数据集上进行实验，CenterNet-RS的平均精度均值（mAP）达73.01%，相较于基准模型，提高了9.45个百分点。实验结果表明，设计的方法可有效提高算法检测遥感图像目标的精度。
遥感图像 旋转目标检测 多尺度 卷积神经网络 特征融合 激光与光电子学进展
2023, 60(12): 1228010
