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2019年 第10期

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微光技术
TiO2薄膜基底上制作多碱光电阴极的探索研究
赵伟林, 赵恒, 曾进能, 赵学峰, 常乐, 李廷涛, 李晓峰
2019, 41(10): 895-901.
摘要 PDF免费下载(35)
摘要:
在TiO2薄膜基底上制作多碱光电阴极,发现多碱光电阴极制作工艺无法正常进行,多碱光电阴极的颜色为暗黑色,并且阴极灵敏度非常低,而正常的多碱光电阴极应为红褐色.其中TiO2薄膜基底利用原子层沉积(ALD)工艺制备在玻璃窗上,并且具有锐钛矿晶体结构.X射线衍射仪(XRD)分析发现,制作多碱阴极后的TiO2薄膜样品锐钛矿衍射峰基本消失,另外X射线光电子能谱(XPS)分析发现该TiO2薄膜样品不同深度均存在Na元素,由此表明是Na元素渗透到TiO2薄膜中,破坏了薄膜的晶体结构,并且导致多碱光电阴极灵敏度非常低.为此提出了一种在制作多碱光电阴极之前,在TiO2薄膜上利用ALD工艺制作一层Al2O3钝化膜的方法.经过实验验证,证实该方法可以有效避免Na元素渗透到TiO2薄膜,同时多碱光电阴极制作过程可正常进行,多碱光电阴极的颜色为红褐色,阴极灵敏度超过800 μA/lm.这为将来深入研究采用TiO2薄膜作为多碱光电阴极的减反膜打下了基础.
材料与器件
离子束溅射Al2O3薄膜及其在蓝宝石窗口中的应用
米高园, 杨崇民, 张建付, 王松林, 刘青龙, 朱筱群, 李明伟
2019, 41(10): 902-907.
摘要 PDF免费下载(18)
摘要:
为了研究Al2O3薄膜在蓝宝石光学窗口中的应用,采用离子束溅射技术制备了不同工艺条件下的Al2O3薄膜,根据薄膜的测试结果对薄膜的折射率和消光系数进行了拟合,分析了工艺条件对Al2O3薄膜性能的影响.在蓝宝石窗口上用ZnS和Al2O3作为高、低折射率材料,设计并制备了电视(600～900 nm)和中红外(3.4～4.8 μm)双波段高效减反射薄膜,测试结果表明,薄膜的减反射效果良好,具有较强的环境适应性,适合于作为光学窗口薄膜.而Al2O3薄膜吸潮引起的2.8～3.5 μm波段的吸收,以及蓝宝石基片在4.0 μm之后的吸收是造成透射率较低的主要原因.
红外探测器窗口异种材料焊接残余应力和变形分析
陈正超, 沈练, 何胤, 彭雪蕾, 何江玲, 王波, 何建豪, 李冉, 徐世春
2019, 41(10): 908-912.
摘要 PDF免费下载(24)
摘要:
平行平板光学零件焊接变形产生弥散斑影响会聚光束成像质量.用有限元法分析红外探测器窗口异种材料焊接界面的应力分布,根据Suhir双材料界面的弯矩平衡微分方程计算窗口弯矩分布,研究焊料厚度、不同焊料和被焊材料热膨胀失配对窗口变形的影响.在正交试验优化焊接工艺过程中,用激光干涉法检测窗口变形,检测结果表明窗片顶面的仿真计算变形曲面与实测轮廓曲面一致.材料热失配和钎焊料弹塑性是引起窗口变形的主要原因.
顶发光单色绿光OLED微型显示器件发光层掺杂特性研究
钱福丽, 王光华, 杨启鸣, 段良飞, 高思博, 王灿, 周允红, 段瑜, 季华夏
2019, 41(10): 913-917.
摘要 PDF免费下载(16)
摘要:
本文设计了一种磷光顶发射结构制备单色高亮绿光OLED微型显示器件,器件结构为:ITO/2-TNATA/NPB/MCP∶Ir(ppy)3/Bphen/LiF/Mg∶Ag.为获得低功耗、高亮度的绿光OLED微型显示器件,采用开口率大、益于集成的顶发射结构器件,并对发光层掺杂机制进行实验研究,通过改变掺杂比例获得较佳的器件性能.研究表明,在掺杂比分别为1.0％、1.5％、1.8％、2.0％、2.3％、2.5％的绿光OLED器件中,2.0％的掺杂器件较其他比例的性能更优,通过进一步优化掺杂研究显示,发光层主体材料MCP与掺杂料Ir(ppy)3的最佳掺杂比例为1∶0.02,主体材料薄膜厚度为250(A).在20 mA/cm2的电流密度下,得到器件电压为3.62V,亮度为4622 cd/cm2,色坐标(X,Y)为(0.33,0.61).
系统与设计
引入表面微结构的3.7~4.8μm红外折衍混合物镜设计
刘敏, 刘定权, 周晟, 罗海瀚, 张秋玉
2019, 41(10): 918-923.
摘要 PDF免费下载(16)
摘要:
折衍混合透镜具有重量轻和结构紧凑的特点,在空间光学仪器等方面有一定的优势.结合物镜设计要求的工作波段3.7～4.8 μm、焦距64 mm和F数1.6等参数,采用了含有平面衍射微结构的3片式分离镜片,物镜总长度和重量得以明显减少,减少约40％.镜片选用了常用的红外光学材料硅和锗,设计对公差的要求较为宽松,得到的弥散斑半径小于9.5 μm,各个视场的MTF值在17毫米线对处均达到0.8.硅平面镜表面的衍射微结构可以用4次套镀薄膜的方法来实现16个台阶,分析了衍射微结构可接受的加工误差范围.选用SiO和ZnS膜层来减少镜片表面反射损失,波段内物镜的光学效率达到93％.
基于椭偏角成像的识别伪装目标方法
曹晓炜, 曾锋, 张品, 颛孙晓博
2019, 41(10): 924-928.
摘要 PDF免费下载(20)
摘要:
偏振度的测量对反射辐射强度有一定的要求,反射辐射强度较低时,不同材料之间偏振度差别不明显,且线偏振度受探测角和表面粗糙度影响较大,以相同探测角探测粗糙度类似的目标时难以对目标从偏振度上区分.通过分析影响电磁波在物质表面反射辐射的振幅与相位因素,研究了其偏振特性,提出在线偏振光入射条件下,通过对反射辐射椭偏角成像,直接或间接辅助识别伪装目标的方法.建立椭偏角与复折射率、入射角之间的函数模型,并通过软件仿真验证模型的正确性.文章为基于探测偏振信息进行伪装识别的方法提供一种新思路.
开关磁阻电机温度场分析中模型网格划分方法
刘苹, 张小平, 匡斯建, 郭宇轩, 张铸
2019, 41(10): 929-934.
摘要 PDF免费下载(15)
摘要:
针对开关磁阻电机温度场分析中模型网格划分对分析结果造成的影响,提出一种变密度网格划分方法.首先建立开关磁阻电机的有限元模型,然后针对其主要发热部件电机绕组采用六面体变密度网格划分,其余部件采用自动网格划分,并在此基础上进行了相应的有限元温度场分析,同时与采用传统四面体自动网格划分方法作了对比研究,最后通过实验对上述变密度网格划分方法作了进一步的实验验证,结果表明:所提出的变密度网格方法有效提高了开关磁阻电机温度场分析的准确性,因而具有较好的应用价值.
制导与对抗
陶瓷涂层对中红外探测器抗激光性能的影响
杨振, 郭鑫民, 张建隆, 卢松涛
2019, 41(10): 935-940.
摘要 PDF免费下载(23)
摘要:
中红外激光器功率的不断提高使得传统红外成像制导武器临着前所未有的激光威胁.较高能量的激光会使导引头光机系统内部产生杂散光,从而干扰导引头正常工作.为增强当前红外成像导引头内部核心器件探测器的抗激光干扰和损伤能力,本文采用新型高吸收型陶瓷涂层材料增加导引头光机系统对杂散光的吸收能力,针对高吸收型陶瓷涂层和磨砂玻璃两种漫反射材料,通过等效实验对比了不同入射激光功率对红外探测器的干扰效果.研究结果表明:采用普通漫反射材料时,探测器在功率密度101.3 mW/cm2处达到饱和;而采用高吸收型陶瓷涂层材料后,入射激光在探测器像面上的饱和功率密度阈值增大到784.5 mW/cm2,其抗激光干扰能力相比于普通漫反射材料提高了近8倍.本文研究结果证明了采用高吸收型陶瓷涂层材料有助于增加红外成像导引头内部光机结构的消杂散光能力,能够有效提升现役导引头抗激光干扰能力,延长红外制导武器的战场生存周期.
综述与评论
红外图像质量的提升技术综述
凡遵林, 管乃洋, 王之元, 苏龙飞
2019, 41(10): 941-946.
摘要 PDF免费下载(59)
摘要:
由于红外热成像仪成像原理的局限性和大气环境的干扰,一般红外图像质量较低,具体表现为:空间分辨率低、对比度低、边缘模糊、细节缺失和易受噪声干扰等.本文从增强细节和边缘、提升图像对比度和抑制背景干扰3个方面,综述了红外图像质量提升技术的研究现状,并阐述了分析和提取图像低层结构是其发展趋势,对其他图像处理领域具有一定的借鉴意义.
图像处理与仿真
基于激光雷达与红外数据融合的跟踪算法
王兴, 邵艳明, 杨波, 刘浩伟, 余跃
2019, 41(10): 947-955.
摘要 PDF免费下载(21)
摘要:
针对精确制导中目标的自动识别、稳定跟踪与抗干扰需求,提出了一种基于激光雷达与红外数据融合的目标识别与抗干扰方法.首先采用一致性点漂移(CPD)算法对目标在不同图像中的轮廓特性进行匹配,完成了激光与红外图像的配准;然后利用红外图像中目标的能量和形状信息、激光图像中的距离信息完成激光与红外图像的决策级融合;最后利用改进的核相关跟踪算法完成目标的跟踪与抗干扰.通过激光雷达与红外仿真数据的实验,验证了文中方法在目标跟踪与抗干扰性能上的有效性.
鱼眼图像畸变的双向经度快速校正方法
赵丹阳, 吕勇, 李晓英
2019, 41(10): 956-962.
摘要 PDF免费下载(23)
摘要:
大视场角的鱼眼镜头在成像时由于不同视场垂轴放大率不同,从而产生畸变使最终成像弯曲变形,这为识别和测量等应用带来了不便.针对传统经度校正方法的不足,将算法改进为双向经度鱼眼图像快速校正算法.通过对鱼眼图像有效区域进行划分,并对不同区域内的畸变点在横、纵两个方向上分别建立校正模型,确定畸变图像与理想图像之间坐标映射关系,求取校正坐标的位置.最后对图像进行非线性拉伸,改善图像中心与边缘放大率不同而产生的“膨胀感”,获得符合人眼视觉习惯的图像.运用Matlab对3组图像进行校正实验,结果表明,该算法能快速有效地对鱼眼图像进行畸变校正.
基于深度学习的红外夜视图像超分辨率重建
王丹, 陈亮
2019, 41(10): 963-969.
摘要 PDF免费下载(33)
摘要:
针对红外夜视图像对比度低、成像质量不高的问题,提出适合红外夜视图像超分辨率重建方法.在自然图像超分辨率重建模型的基础上增加基于Retinex的对比度增强预处理步骤,并对网络模型做如下改进:构建超深卷积神经网络学习低分辨率图像与高分辨率图像之间的映射关系,增大感受野,提升网络学习能力;仅学习高低分辨率图像间的差值信息加速网络收敛.针对高分辨率红外夜视图像不易获得,数据量较少的问题,利用迁移学习理论,使用少量的高分辨率红外夜视图像为目标样本,对自然图像超分辨率重建模型进行微调,得到适合红外夜视图像重建的网络权重模型.实验结果证明:使用该方法得到的红外夜视图像信息丰富,层次分明,具有良好的视觉效果.
基于红外热成像与YOLOv3的夜间目标识别方法
易诗, 聂焱, 张洋溢, 赵茜茜, 庄依彤
2019, 41(10): 970-975.
摘要 PDF免费下载(27)
摘要:
红外热成像图像反应物体温度信息,受环境条件影响较少,对于特定条件下的夜间安防监控、行车辅助、航运、军事侦查等方面具有很强应用价值.近年来使用人工智能对图像中目标检测与识别技术发展突飞猛进,广泛应用于各个领域.本文提出了一种结合红外热成像图像处理技术与人工智能目标识别技术的夜间目标识别方法.实时采集热成像视频进行预处理,增强其对比度与细节,使用基于深度学习技术的最新目标检测框架YOLOv3对采集处理后的热成像图像中特定目标进行检测,输出检测结果.测试结果表明,该方法对于夜间目标识别率高、实时性强,结合了红外热成像夜间监测和人工智能目标检测的优势,对于夜间的目标识别、跟踪技术具有重大应用价值.
测量技术
距离对不同强度热源红外测温影响及补偿
杜玉玺, 胡振琪, 葛运航, 黄华, 陈瑞涛, 汪勇, 王志萌
2019, 41(10): 976-981.
摘要 PDF免费下载(38)
摘要:
距离是影响热红外测温精度的主要因素.为研究不同距离下不同热源强度的热红外测温精度,设计野外实验,布设460K和505K两个热源温度,分别在20m的距离以间隔为1m的测温距离采集温度数据,通过函数拟合,分析不同距离下测温值与真实值之间的变化关系.结论 如下:1)随着距离的增加,红外测温值呈现先急剧下降,之后逐渐平缓至某一稳定状态的趋势,且当热源温度越高,达到这一稳定状态的距离就越长.2)通过比较多项式和指数拟合函数的相关系数,提出了基于指数函数的温度-距离拟合关系,相关系数最大为0.999.3)依据温度变化速率提出温度-距离的分段数学模型对测温数据进行误差补偿,经过补偿后红外测温值与真实值最大相对误差仅为0.59％.
红外应用
典型场地有机污染物多环芳烃的红外光谱特征
王雯倩, 万其进, 陈奕云, 王新智, 陈敏, 余珮珩, 万远
2019, 41(10): 982-988.
摘要 PDF免费下载(20)
摘要:
采用量子化学从头算的方法计算了多环芳烃萘、苊烯的红外谱图,比较了理论计算与实验实测所得的萘、苊烯红外谱图结果.在此基础上,结合IR光谱解析方法对萘、苊烯的红外谱峰基团进行归属和认定.结合分子轨道理论以及π-π共轭效应理论,分析了多环芳烃萘与苊烯的吸光强度以及谱峰位移的差异.得出结论:①随着共轭体系的增大,多环芳烃苊烯的吸光强度相较于萘明显增大.②共轭效应的增强,使得苊烯苯环上的C=C伸缩振动频率向低频率处位移,而与苯环相连的C-C伸缩振动向高频率处位移.这一结论可进一步应用于红外光谱多环芳烃的鉴别,为典型场地有机污染物的在线监测设备研制提供理论基础.

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