摘要：2.94μm纳秒铒激光是宽调谐中红外激光和临床医疗研究中重要的固体激光源.本文研制了新型LiNbO_(3)声光调Q Er:YAG激光器,研究了20 Hz重复频率下不同调Q延迟时间和耦合腔镜反射率对激光输出脉冲特性的影响规律.根据测量激光器的热透镜焦距设计了凹凸谐振腔补偿热透镜效应,获得了激光单脉冲能量为34.68 mJ、脉冲宽度为119.9 ns的调Q输出,相应的峰值功率为289.24 kW,与平平腔相比输出能量提高了2.09倍.据我们所知,这是目前声光调Q Er:YAG激光器中获得的最高能量,可为进一步研究宽调谐中红外激光技术提供新的手段.

摘要：为满足海洋水色卫星遥感器在轨定标与真实性检验需求,研制了一套三通道同色散光路、同系统定标、同步观测的水体表观光学特性测量系统(WAOPAS)。WAOPAS的光谱范围覆盖350~900 nm,光谱分辨率优于3 nm,具备自动调节观测几何、自动增益积分时间、数据远程传输和自动预处理功能,可实现全天候无人值守观测。3台传感器采用相同的色散采集单元设计,使WAOPAS具有相同的光谱范围和采样间隔,分辨率最大差异为0.26 nm,保证了光谱测量匹配性。海面辐亮度、天空辐亮度及海面入射辐照度的快速同步多次采集,最小化了天空光变化和海面波动对测量精度的影响。辐亮度与辐照度采用同一定标系统、近同步定标方案,遥感反射比测量不确定度同步降低了0.34%~0.83%(比例系数K=1)。开展了与国际主流测量仪器的户外比对试验,结果验证了所研制系统的测量可行性。

摘要：为满足压强敏感涂料(简称“压敏漆”)图像准确、快速的配准需求,提出一种基于无监督学习的压敏漆图像配准方法——PIR-Net。首先,针对风洞环境中零件的大程度形变问题,构造多尺度的网络框架,实现压敏漆图像由粗到细的配准;其次,构造类似U-Net结构的卷积网络,实现图像宏观结构特征和局部细节特征的融合;最后,设计基于结构相似性的损失函数并引入梯度场约束,以提高特征稀疏图像的配准精度。实验结果表明,相较于领域内的典型配准方法,所提方法的归一化互相关指标提高了16.4%,均方误差提高了19.1%。

摘要：提出一种基于400 nm氮化硅平台的掺铒光波导放大器(EDWA)波导宽度的精确设计模型。首先,采用半矢量有限差分法获取波导的截止条件与信号光单模条件,确定波导宽度的设计范围。其次,考虑光纤-波导的耦合过程以及泵浦光经过端面耦合器时会对不同模式产生不同的激发效应,仿真设计一种针对980 nm泵浦光的双层端面耦合器,分析不同波导宽度对应的功率分配系数,从而精确建模泵浦光模场。最后,考虑1550 nm信号光与980 nm泵浦光的相互作用,优化EDWA的速率-传输方程,系统地分析不同波导宽度与长度对EDWA增益的影响,并对比分析未考虑信号光与泵浦光相互作用的增益性能,确定增益效果最好的波导宽度与长度。结果表明:信号光与泵浦光的相互作用是影响增益效果的重要因素,同时也为高增益系数的EDWA器件精确设计奠定基础。

摘要：对卫星成像遥感的分辨能力开展理论分析,基于拉格朗日粒子扩散理论的CALPUFF模型得到点源大气CO_(2)排放烟羽分布结果,设计可探测像元统计和排放强度估算方法,以1×10^(-6)和4×10^(-6)的卫星反演精度和现有CO_(2)排放强度估算误差为标准,分析不同排放强度和气象条件下监测点源CO_(2)排放所需的最低空间分辨率。理论分析表明:空间分辨率越高,探测到的CO_(2)烟羽越完整,CO_(2)排放强度定量精度越高,对气象和排放强度因素的适应范围越广。探测分辨能力与排放强度成正比,与500 t/h排放强度对应所需的空间分辨率2.0 km相比,3000 t/h排放强度所需的空间分辨率提高至4.5 km;探测分辨能力与风速成反比,静风(风速为0)条件对应所需的空间分辨率为3.0 km,在10.0 m/s风速条件下,所需的空间分辨率为1.0 km。分析成像卫星的分辨能力并说明其适用场景,为未来成像探测数据的CO_(2)排放分辨能力分析和信息解译方法提供理论基础。

摘要：根据统计学的参数估计理论,提出在傅里叶变换红外光谱定量分析中使用非线性最小二乘法进行浓度反演的参数误差估计方法。实验中,通过光谱平均次数来控制噪声水平,以此来评估不同噪声水平下混合气体中各组分反演结果的估计误差。结果表明,对于自研抽取式傅里叶变换红外光谱仪,8次平均光谱即可满足反演误差小于3%的需求,64次平均光谱的反演结果配合估计误差可以实现对平均浓度的覆盖率达到100%。随着噪声水平的降低,仪器、环境等非噪声因素的扰动是估计误差的主要部分。该方法在优化光谱定量分析的参数配置和指导光谱仪器系统设计等诸多方面具有重要的应用前景。

摘要：基于面阵互补金属氧化物半导体(CMOS)传感器成像物理过程,分析成像过程中各种噪声的来源,构建了一套面阵CMOS传感器图像噪声模型,并进行了噪声仿真及效果验证。首先,分析CMOS传感器信号转换过程中产生的噪声;然后,基于噪声特性构建噪声模型,提出该模型的参数标定方法;最后,利用自行设计的面阵CMOS相机在实验室拍摄的图像和航拍图像进行仿真效果验证及对比分析。测试结果表明,所提模型仿真图像与实验室实拍图像之间的信噪比(SNR)、峰值信噪比(PSNR)、结构一致性(SSIM)的平均相对偏差分别为3.85%、0.99%、1.33%,且与现有的噪声模型仿真结果相比有较小的相对偏差。不同噪声模型参数下航拍图像噪声仿真效果符合理论和实际情况。上述结果充分验证了所提出的噪声仿真模型的有效性。

摘要：介绍了全天时便携式户外型红外探测气溶胶激光雷达的工作原理、系统设计与多种场景应用分析。红外探测气溶胶激光雷达具有大气穿透性强,受天空背景光影响小、对大粒子敏感等特点,在大气气溶胶污染时空分布特征获取、水平能见度监测和垂直边界层监测的应用上取得较好的效果。系统水平扫描可获取大区域颗粒物分布图,及时发现污染源并联合近地面风速风向、颗粒物和一氧化碳浓度等数据评估污染源影响程度,同时能够准确地反演水平能见度,与标准能见度仪比对相对误差均小于20%。激光雷达反演边界层高度采用消光系数梯度法,实验结果与探空气球反演绝对偏差为200 m,能够准确反演边界层高度。该系统能够实时精确地捕获大气气溶胶分布与传输情况,准确反演水平能见度、边界层高度等信息,在大气监测领域具有广泛的应用场景。

摘要：转镜调Q无插入损耗,是获得窄脉冲、高峰值功率输出激光的直接方式。纳秒脉冲需要使用高速转镜调Q,并精准控制电机转速与氙灯放电延时,以使激光介质上能级粒子数反转最大,获得最大激光能量输出。本文设计了以Arduino mega 2560单片机为核心的高速转镜调Q控制系统,通过精确单片机解析串口屏指令控制激光电源的充放电和高速电机启停,同时通过对转镜脉冲信号整合降频控制氙灯放电时刻,实现对延迟时间的精准控制,实现了灯泵Er,Cr:YSGG激光纳秒窄脉冲调Q输出。在5 Hz重复频率下,转镜转速为650 r/s时,获得的最高单脉冲激光能量为45.7 mJ、脉冲宽度为86.2 ns,相应的峰值功率为530.2 kW。

摘要：我国大气污染呈现出区域性和复杂性等特性,开展污染气体区域分布的立体监测,能够及时了解大气环境现状、研究分析影响大气质量的各种因素,指导大气污染控制措施。机载成像差分吸收光谱仪,是目前有效的污染气体区域分布遥感手段之一。该技术观测区域大,覆盖率高,最终可提供精细化的污染气体区域分布资料,实现污染分布及传输的可视化探测。以往机载成像差分吸收光谱仪采用整体式设计,需要占用飞机光学观察窗口,航空搭载需求苛刻、应用受限。为此提出了光纤式机载成像差分吸收光谱仪,采用光纤束传输方式,安装过程中对飞机改装需求小,极大的便利了机上安装和调试,适应了适航设备认证需求。该系统采用特制多芯光纤束结合Littow-offner结构光谱成像系统,具有光谱成像分辨率高、大视场、结构紧凑等优点。在此详细介绍了该设备性能参数,并利用该系统在芜湖市周边开展了区域污染遥感应用。应用过程中,针对光纤式成像差分吸收光谱仪,提出了数据处理算法。对采集到的太阳散射光谱进行反演得到污染气体的斜柱浓度,并利用大气传输模型计算大气质量因子,实现垂直柱浓度转化。最后结合飞机姿态位置信息,快速获取了芜湖市区及其周边上空的NO_(2)、SO_(2)的浓度分布,并进行了区域内污染源快速定位和传输过程分析。从反演结果来看,本次实验NO_(2)垂直柱浓度在实验区域存在4个高值点,SO_(2)垂直柱浓度在实验区域存在2个高值点,高值点附近均存在重工企业,结果与实际情况相符。并结合卫星数据评估二者交叉校验精度,二者呈现正相关,相关性系数为0.77。应用效果验证了光纤式成像差分吸收光谱仪的方案可行性,可为大气污染气体航空遥感技术推广提供参考,同时弥补了地面站点监测在空间尺度上以及卫星遥感在时间尺度上的不足。