摘要：通过设计基于金刚石微槽结构的复合热沉,利用不同材料的热导率差异改变热流传导方向,以优化垂直腔面发射半导体激光器(VCSEL)面阵由于温度分布不均匀导致的中心热量堆积的问题,从而改善激光器面阵整体的输出功率,提高可靠性。基于有限元分析法建立三维热电耦合模型,研究了VCSEL面阵单元排布方式对激光器热串扰效应的影响,同时还研究分析了金刚石复合热沉中微槽形状和位置的变化对半导体激光器内部温度的影响,设计最优结构对激光器的出光性能做进一步优化。采用金刚石复合热沉后的垂直腔面发射激光器面阵,与传统金刚石热沉的封装结构相比,激光器发光单元的温度差值降低了29%,为大面积半导体激光器面阵的输出功率优化提供了新思路。

摘要：设计了一款能实现全天候清晰成像的全景监控摄像光学系统。采用全景环带结构形式,该结构分为摄像头部单元和中继透镜单元两部分,摄像头部单元完成全视场目标搜索,中继透镜单元将头部单元所成的中间虚像进行二次成像会聚到探测器上。设计时采用多重结构优化方式,实现可见光及近红外双波段成像。该光学系统视场为360°×(40°~100°),焦距为-2.75 mm,F数为3.28。设计结果表明:系统的MTF(modulation transfer function)值在全视场处接近衍射极限,各个视场的弥散斑半径均小于所选CCD像元尺寸,畸变小于2%,且日夜离焦量小于0.002 mm,该设计结果可满足全天候全景监控需求。

摘要：目前正交级联液晶偏振光栅使用过程中的偏转角度均被认为是其角分辨率的整数倍,实际使用过程中,正交级联液晶偏振光栅的偏转角度与设计角度存在一定偏差。针对该问题,给出了正交级联液晶偏振光栅偏转角度计算模型。首先根据单片液晶偏振光栅角度偏转理论,推导出级联液晶偏振光栅偏转角度公式,然后进一步推导出二维正交级联液晶偏振光栅角度偏转模型,分析了二维正交级联液晶偏振光栅角度偏转范围与角间隔之间关系,分别计算出满足一定角度范围的角间隔,满足一定角度间隔的角度范围以及同时满足角度范围、角度间隔的设计角间隔。最后分别利用光学设计软件建立了精度为0.001°的软件模型并构建测量精度为0.1°的实物测试系统,证明了角度偏转模型的准确性。

摘要：光栅的多级衍射杂散光对空间外差拉曼光谱仪的成像质量具有重要影响。为了提高其成像质量,使光谱特征更准确,针对空间外差拉曼光谱仪中光栅产生的多级衍射杂散光进行分析与抑制研究。依据光学传递理论,利用ASAP软件对空间外差拉曼光谱仪中光栅产生的多级衍射杂散光进行仿真与分析,利用挡板、光阑和光学陷阱等方法设计了能够抑制-2.5°~2.5°视场范围内杂散光的结构。结果表明:光栅产生的多级衍射杂散辐射比由4.996×10-3降到了1.57×10^-8,设计的结构对空间拉曼光谱仪系统内因光栅产生的多级衍射杂散光具有良好的抑制效果,有效提高了系统的成像质量。

摘要：空间谱估计中,在一定的物理传感器数目下,为了获得尽可能多的自由度,设计了一种新型传感器几何结构阵列-级联阵列,该阵列将均匀线阵与非均匀线阵连接起来,能够获得更多的自由度,进一步将级联阵列应用到多输入多输出系统中,结合目标场景的稀疏特性,并运用了基于L1范数的贝叶斯压缩感知恢复算法,对空间中信号源的来波方向进行了估计,通过理论分析和实验仿真证明了级联阵列结构的优越性和有效性。

摘要：信标光斑位置检测技术广泛应用于基于视觉的光通信粗对准领域中,而检测算法的优劣直接影响捕获定位的精度。针对基于阈值分割搜寻信标光斑的算法易受背景强光影响的缺陷,建立了基于深度学习算法的无人机光通信实时捕获定位系统。首先,改进了YOLOv4(You only look once,v4)网络,采用能增强浅层特征信息提取的特征图通道拼接方式设计了四个简化模块和一个上采样模块,极大提升了网络的速度。然后,用改进后的网络、原始YOLOv4网络及其简化网络在PASCAL VOC数据集上进行训练。最后,采集和训练信标光斑数据集,在无人机上运行改进YOLOv4网络并输出摄像头视频帧的信标光斑位置。基于比例积分微分算法调节云台进行位置闭环控制,从而实现光通信的实时捕获和定位对准。实验结果表明,改进YOLOv4网络在信标光斑测试集上的精确率为99.6%,召回率为99.8%,在NVIDIA Jetson Xavier NX嵌入式计算机平台上的帧率为42 frame/s,满足无人机光通信实时捕获定位的要求。

摘要：为了分析激光跟踪系统在无时统情况下的稳定性问题,研究了系统的方位编码器和俯仰编码器的时钟周期所满足的约束关系。首先建立异步离散时间系统模型,该模型中存在两个子系统（前向通路与反馈回路）,两个子系统的时钟周期分别使用了两个编码器的时钟周期T1和T2,且满足T1/T2=1-1/q。然后用Toeplitz矩阵来表示系统的输入和输出,利用该矩阵的特殊结构和性质来分析了激光跟踪系统的稳定性条件,仿真和实验结果表明：Toeplitz矩阵谱半径小于1时,q值为33,此时系统临界稳定,且稳定性与q值存在正相关的关系。根据此方法设计的激光跟踪系统稳定可靠且拥有较高的跟踪精度。

摘要：彩色数码设备色彩还原能力直接影响彩色图像的最终呈现效果,是彩色数码设备性能设计优劣的一个重要指标。为研究低光照度下不同彩色数码设备的色彩还原能力,本文提出了一种简便快捷的可视化客观色彩还原能力评价方法,该方法首先将RGB三基色颜色空间转换到CIELAB颜色空间,并基于CIEDE2000色差公式在CIELAB颜色空间建立全面客观的量化评价指标,最终基于VC++软件平台开发了上位机软件程序,能实现对彩色数码设备的色彩还原能力的现场评价。实验结果表明,该评价方法与主观视觉感受吻合较好,能为低光照度环境下的彩色数码设备色彩还原能力提供一种有效的评价方法。

摘要：针对工信部颁发的5G通信频段,设计了一个工作频点为4.85 GHz,带宽为200 MHz的微带贴片天线阵,并添加了一种T型金属片去耦结构。该结构在两个天线之间形成额外的耦合场,与天线间的直接耦合场形成对消,从而达到提高两个紧密相邻天线之间隔离度的目的。通过仿真模拟计算T型结构对相邻天线间的去耦能力,结果表明该结构可以有效提高两个天线之间的隔离度,以达到抑制耦合的目的,并且在-10 dB匹配带宽(200 MHz)下,隔离度可以达到36 dB,并且在4.85 GHz处测得的增益为6.2 dBi。

摘要：利用微机电器件的二维偏转特性,以激光二极管为光源,通过二者结合来实现激光扫描微机电器件的投影系统。和传统微型投影技术相比,基于微机电器件的微型投影显示系统具有尺寸小、能耗低、图像对比度高等优点。根据元器件特性,对激光光束进行准直、汇聚、匀化处理,并借助二维微机电器件的反射偏转特性设计了物镜后扫描系统,再对扫描方法、像素排列等进行优化分析。设计结果显示:系统像面尺寸为104 mm×59 mm,包含80%能量时单像素点几何半径在186μm以内,系统分辨率可以达到558×314 pixel,刷新率为30 Hz。设计的投影系统可用在车载平视显示系统等小型投影系统中,也可为类似设计提供参考。