分布孔径红外系统（DAIRS）是目前军事强国在红外搜索跟踪系统领域的重点发展方向。作用距离是DAIRS最重要的参数指标之一，其大小由系统参数、目标和背景特性等决定。针对DAIRS的成像与信息处理特点，对系统的作用距离进行了研究，建立了DAIRS作用距离模型，分析了目标方位、探测器积分时间和瞬时视场等因素对DAIRS与传统扫描型系统作用距离的...
以考核红外预警系统对末敏弹的探测识别效能为应用背景，通过在高空热气球上投放末敏弹，同时利用地面热像仪实时跟踪捕获的实验方法，获得了复杂云层背景下，末敏弹稳态下落过程中的红外图像序列。针对图像模糊、信噪比低等特点，提出一种组合空域滤波的目标检测方法，该方法利用小波阈值和中值滤波去噪，Top—Hat变换抑制背景，最后通过形态学...
双波段/多波段成像技术受到普遍重视，使得双波段光学系统特别是中、长波红外成像系统成为研究的热门之一。设计了折反射式光学系统、离轴三反射式光学系统和全折射式光学系统，分析了3种不同类型光学系统及其成像性能。采用了能同时响应中、长波红外的探测组件，系统的主要技术指标为：工作波段3-5μm、8-12μm，F/#=2，2ω=5.74o，f’=100 mm，全...
为了解决红外变焦系统短焦部分冷反射严重的问题，提出了一种双孔径设计方法，设计了一种双孔径红外变焦光学系统。系统工作波段为中波3.7-4.8μm，焦距为30/150/300 mm，10×变倍比，具有100%冷光阑效率。对双孔径系统的短焦部分和单孔径系统短焦部分的冷反射强度进行了对比分析，双孔径系统的冷反射得到有效控制。双孔径红外变焦光学系统具有像...
为了实现中/长波红外双波段制导系统的性能测试与评估，设计了一套基于数字微镜器件的红外双波段视景仿真光学系统，系统包括投影镜头和照明系统。利用非球面技术和大出瞳距、无穷远投影系统的像差特性，采用常规的红外材料，通过光焦度的合理分配与非球面像差校正的优势相结合，解决了双波段、大出瞳距离带来的彗差、像散、畸变和色差的平衡问...
国内已知的红外星库数量有限，辐射照度、覆盖波段范围小，分布密集度低，无法满足现有地基红外辐射测量系统天文标定的需要。根据系统的探测波段考察并选取IRAS、2MASS、WISE、AKARI 4个全空域巡天计划及其生成的红外星表。综合考虑大气弥散、大气衰减的影响，分析计算系统在短波红外1~3μm、中波红外3~5μm、长波红外8~10μm的极限探测能力及在对...
针对抗旋转的红外目标捕获问题，提出了一种基于旋转角预估的目标快速识别方法。该方法首先对图像进行局部自适应阈值的快速分割和连通域标记，采用积分图像加速计算；将每个连通域缩放至标准尺寸，以缩放后的二值图像的像素值作为特征，用神经网络估计目标的旋转角，并在角度估计过程中滤除一些非目标；最后，用神经网络进行目标识别。针对实际...
针对云层背景下红外变分辨率小目标的成像特性，提出一种基于尺度空间理论的红外弱小目标检测方法。首先建立高斯小目标参数模型，以高斯核生成待检测图像的尺度空间，进而对尺度空间进行最佳尺度匹配，提取目标感兴趣区域（ROI）。然后构造ROI尺度自适应对比度作为检测判据，剔除虚警，实现小目标最终检测。实验结果显示，算法不仅能够准确检测...
针对远距离红外弱小目标检测算法的研究和性能评估需要大量测试图像的现状，提出了一种基于非线性映射模型的红外弱小目标图像仿真方法。首先，通过理论计算和实际拍摄得到实验目标的辐照度与成像灰度值映射数据，并利用该数据对多种备选映射模型进行评估，得到最佳的基于拟合的非线性映射模型；然后，将该映射模型应用到实际目标图像的仿真过程...
为了研究高功率激光系统中的内光路热变形累积效应对光束质量的影响，开展了理论和实验研究。首先，选择三种非稳腔输出的典型高功率激光，激光功率分别为10 kW、50 kW和100 kW，通过热动力学瞬态方法的有限元分析对激光照射的反射镜进行热变形分析。然后，利用光线追迹理论得到激光的波前像差。最终，激光远场光束质量中的Strehl比，因子可以通...
对Nd：YAG 946 nm和473 nm激光器特性进行了实验研究。采用二极管端面泵浦平-平腔实验结构，使用键合Nd：YAG晶体作为激光增益介质，在入射泵浦功率31.8 W时，得到最高11 W的连续波946 nm 激光输出，光-光转换效率34.6%，斜率效率35.4%，光束质量M2达到7.53，半小时内功率不稳定度小于0.4%。采用I类临界相位匹配LBO晶体对946 nm激光进行内腔倍频...
针对目前粗糙海面的激光散射场模型并不适用于激光束掠入射的情况以及忽略风速的影响，基于Cox-Munk模型及基尔霍夫近似（KA）模拟各向异性粗糙海面，建立海面对掠入射激光束的方向反射率分布模型，仿真分析了方向反射率随风速、风向、入射角、入射方位角、反射角、反射方位角的变化规律，并通过水池实验进行了验证。结果表明：粗糙海面对激光束...
在广义Mie散射理论的基础上，研究了离轴球型粒子对TEM00基模高斯激光束的散射特性，依据高斯波束在球坐标系的展开形式，对展开系数的有限级数解形式进行了编程计算；模拟了高斯光束在离轴球型粒子散射的情况下，散射光强与粒径参数、折射率、散射角和散射粒子相对位置的关系；对模拟结果进行了讨论，并与平面波的散射规律进行了对比分析。结果...
提出了基于单固体Fabry-Perot（F-P）标准具的双频率多普勒激光雷达技术。介绍了系统结构，并分析了系统的风场探测原理。根据探测指标要求，对系统各单元参数，特别是F-P标准具参数进行了详细的优化设计。利用得到的优化参数对雷达系统的探测性能进行了仿真。仿真结果表明：采用100 mm口径的望远镜和脉冲能量50μJ、重复频率6 kHz的半导体激光器...
为研究少量乙醇分子对纯水中氢键作用的影响，测量了0~10%体积浓度区间乙醇-水溶液和纯水中羟基伸缩振动的激光拉曼光谱，并根据不同样品拉曼光谱间的差分光谱分析了低浓度溶液中乙醇分子的水合作用。研究结果表明：当向纯水中加入少量乙醇分子至4%体积浓度的过程中，水分子的四面体氢键网状结构得到扩大，同时乙醇分子疏水基团周围的水分子间氢...
为了有效地控制 Al2O3陶瓷激光铣削层质量，以人工神经网络（ANN）技术为基础，以MATLAB软件作为开发平台，建立了Al2O3陶瓷激光铣削层质量与铣削参数之间的关系模型。并以激光功率、扫描速度和离焦量作为输入参数，激光铣削层深度和宽度作为输出参数，对激光铣削层质量进行了预测。结果表明，该模型的平均误差小，拟合精度高。并在训练样本之外...
采用实验测量与数值模拟相结合的方法研究了切向表面气流环境中激光对薄铝板的辐照效应。实验结果表明：相同速度的氮气流和空气流中，铝板温度曲线相似，说明对于铝这种材料而言，空气流的氧化烧蚀几乎不能进行。无切向气流时，辐照过程中相同时刻铝板的温升及铝板达到的最高温度都高于氮气流和空气流情形。三种环境中，铝板中心位移的变化趋势...
为实现捷联式光学成像导引头与制导系统一体化设计，建立了全捷联制导与控制系统，根据捷联导引头特性进行制导与控制原理研究。首先，建立了全捷联导引头与陀螺的数学模型；接着，针对捷联导引头无法精确提取视线角速率的问题，提出姿态驾驶仪与视线角积分比例导引相结合的控制与制导方案，并分析了导引头体视线角、刻度因数、导航比和系统稳定...
空间太阳望远镜（Space Solar Telescope，SST）主光学望远镜（Main Optical Telescope，MOT）口径达1 m，以2.8’×1.5’有效视场对日成像，将获得0.1＂~0.15＂的图像。SST MOT对日观测时所接收到的热量超过千瓦，成为影响望远镜成像质量的主要热源和杂散光源。为此，文中首先探讨了大口径太阳望远镜热设计与消杂光设计的特殊关联。然后，针对主...
火星轨道轻小型高分辨率相机对热控系统的质量和功耗提出了较高要求，该相机热控技术是从全局设计的角度，集质量轻、热性能好的结构材料与先进的温度控制式数据传输为一体，并结合优化的温区分布与多项热控措施，最终达到设计要求。文中围绕此项热控技术展开相机热分析与热设计工作。通过对相机外热流的分析，确定了β=70°，R=0°和β=-70°，R=0°...
设计了上位机软件系统，对用于薄镜面主动光学的力促动器组进行控制实验。首先，从功能和性能两方面分析了力促动器组控制实验对软件系统的需求。然后，根据应用需求设计了校正、实验、装调、停机、复位5种工作模式，并讨论了不同工作模式之间的转换条件。接下来，将软件系统按应用层次分为数据传输、数据处理、界面3个模块，并给出了每个模块的...
针对应用于可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）技术研究中的一种简单的集成化光学系统，利用ANSYS有限元分析方法，建立系统有限元模型，分析了系统模态和谐响应特性；通过振动台实验测试了系统结构的动力学特性，获得系统结构在不同动力载荷作用下的幅频曲线。结合数值模拟和测试结果，分析获得系统抗振性能，给出了系统所能承受的环境振动频率...
介绍了一种大视场LCOS拼接星模拟器的标定方法，以及标定系统的组成和原理。为了使星模拟器获得更大的视场宽度，提出将两片LCOS拼接使用。对各种拼接误差进行分析，并给出了标定方法。对系统的焦距测量误差及畸变误差和拼接物像的成像关系进行了分析，建立了星间角距数学模型，并通过大量的测量数据，经计算得到最优精度下模型中的各个参数。实...
为了完成TMT三镜轴系的检测与装调，引入了极大似然估计来完成TMT三镜轴系装调。首先提出利用两过定点的相交拟合平面辨识一条空间直线；之后考虑到测量数据噪声类型的不确定性，提出使用极大似然估计对三镜机械轴位置参数进行辨识，并在MATLAB产生的一组带有高斯白噪声的训练集上对两个拟合平面所过定点位置进行优化，拟合轴线与理想轴线的夹角...
为了增加光电平台有效载荷的放置空间，需要将其内框架布局进行合理优化。采用平行轴传动方式，将光电编码器安装在主轴旁，可有效扩大光电平台内框架轴向空间。分析了同心轴传动和平行轴传动的优缺点，在平行轴传动中，阐述了单片齿轮传动、消间隙齿轮传动及钢带传动的适用性与局限性。通过实验分析了消间隙齿轮传动与钢带传动在有限转角范围内...
为了保证高精度光电轴角编码器在恶劣工作条件下的细分精度，设计了基于高分辨率数字电位计的实时补偿处理系统。依据莫尔条纹光电信号的数学模型，说明了由信号等幅性偏差和直流电平漂移引起的细分误差的空间分布特征，并得出误差规律及计算公式，从编码器的光机装调、码盘均匀性、光敏元件调试等制作环节出发，指出了编码器光电信号细分误差的...
首先通过时间加权末位淘汰机制对最小二乘支持向量机（LS-SVM）算法进行改进。其次，将这一算法应用于导引头视线被云层遮挡（穿云）或其他原因导致导引头失锁时对视线角速率的预测。导引头处于锁定状态时应用该算法进行在线训练，导引头视处于失锁状态使用训练形成的决策函数对视线角速率进行在线预测。最后，通过弹道末端设置导引头失锁的数学...
超辐射发光二极管（SLD）光源在变温（-45~70℃）环境下的工作稳定性直接影响光纤陀螺的性能，因此，变温（-45~70℃）情况下其恒流源的驱动稳定性就成为系统设计与优化的关键问题之一。根据恒流模式工作原理，建立了等效电路模型，并得到了表征变温环境恒流源稳定性的数学解析式，根据该式给出了变温环境恒流模式设计的设计依据；利用该解析式...
针对动态目标的三维姿态不断变化，研究了在单站跟踪模式下，如何利用光测手段快速准确地对飞行目标的姿态进行实时定位的问题。在对目标结构有一定先验知识的前提下，提出了一种基于动态目标结构特征的姿态实时定位方法。方法在跟踪闭环的基础上，对光电摄像机实时采集的目标图像进行二维特征提取，并将此二维特征与目标自身的三维结构特征相对...
制作了一种新型的结合了AlGaN材料结构和Poly（vinylidene fluoride）（PVDF）热释电材料的日盲紫外探测器。当紫外光从AlGaN一侧背照射至器件上时，测量PVDF两端的热释电响应光谱，测得峰值响应在入射光波长为260 nm处，响应电压高达129.6 mV（此时辐射功率为39.8 nW）。器件响应机理为：紫外光被i-Al0.35Ga0.65层吸收，产生光生载流子并复合生...
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