摘要：我国大型基础设施的建设规模已多年位居世界之首,分布式光纤传感技术(DOFS)作为大型基础设施健康状态实时监测最有潜力的技术,近年来得到了迅速发展。针对DOFS在技术和应用的突破上面临的挑战,在介绍DOFS各技术基本工作原理、发展历史、现状以及典型应用原理和方案等的基础上,对其工作新机理、系统设计方案、研究发展方向等进行了阐述和讨论。

摘要：现有的切尼特纳光谱仪实现双波段或多波段探测时往往结构复杂,设计成本高,而以线阵探测器接收信号的光谱仪又很少用于多波段探测。本文在传统的切尼特纳光谱仪的基础上,设计了一种共用线阵探测器的双M型切尼特纳光谱仪,用于双激光诱导荧光光谱的探测。该光谱仪采用线阵光电倍增管作为探测器,可以实现280~460 nm和380~560 nm两个波段光谱的快速探测。采用发散光照射光栅的方法校正像面光斑在色散方向上的宽度,从而实现对光谱仪像散的控制。利用光学设计软件对系统光路结构进行仿真优化,对系统的线色散率和RMS光斑进行理论分析,并在原理样机中进行了实验验证。结果表明,两个波段平均光谱分辨率分别为5.84 nm、6.15 nm。本文提出的光谱仪不仅适用于双激光诱导荧光光谱应用,在其他双通道光谱探测领域中也具有很大的应用前景。

摘要：针对现有的静脉成像系统的易受到成像环境和受试者个体差异的影响,实际成像效果不理想的问题。从增强静脉图像信息的角度出发,设计了一种可以进行亮度自适应调节的双波长近红外静脉成像系统光源,同时使用双波长融合算法对不同波长下采集到的图像进行融合。实验结果表明:在设计实现的双波长近红外静脉成像系统中,光源能够根据个体皮肤和静脉差异进行自适应光强调节,为静脉采集装置提供均匀良好的照明;融合后的双波长静脉图像信息丰富度提升,能够为静脉辅助穿刺和静脉身份识别奠定良好基础。

摘要：可调谐二极管吸收光谱技术(tunable diode laser absorption spectroscopy,TDLAS)已成为超声速燃烧的重要测量手段之一.为提高其空间分辨能力,需发展基于TDLAS,结合层析成像术的二维断层成像术(tunable diode laser absorption tomography,TDLAT).设计了一套基于6平行光束--旋转测量的新型TDLAT系统,吸收波长为7185.6cm-1和7444.3cm-1双线,采用分时--直接吸收探测策略.重建中,使用代数重建算法,先分别反演计算两吸收线的吸收率和吸收比分布,再获得温度和浓度分布.利用该系统,在CH4/Air预混平面燃烧炉上开展初步验证试验.结果表明,TDLAT系统可以反演出温度和浓度分布特征,反演的温度分布结果与热电偶测量值吻合较好.进一步改进该系统,可用于超燃直连台中,测量燃烧室出口气流的温度和组分浓度分布.

摘要：针对红外偏振成像系统,运用等效介质理论,在氟化钙基底上设计了周期为200nm,深度为100nm的金属铝栅.模拟计算结果表明,设计的金属铝栅在中红外(3—5μm)和远红外(8—12μm)双波段范围内,以及±20°的视场范围内能够提供大于35dB的消光比.利用电子束曝光、反应离子束刻蚀、等离子去胶等工艺完成了金属铝栅的制作.将金属铝栅放在中波红外热像仪前,得到了目标轮廓清晰的偏振图像.

摘要：基于传统罗兰圆结构的凹面光栅成像光谱仪,尽管具有很好的轴上点成像特性,但是存在较大的光栅离轴像差,离轴性能显著降低,不适用于大离轴视场、宽波段的空间和光谱成像。因此,基于超环面变线距光栅工作在非罗兰圆结构下的像差校正理论,设计了一款兼具大离轴视场和宽波段的太阳极紫外正入射成像光谱仪,使用三个平场探测器,可实现在极紫外波段对包括日冕和过渡区域在内的太阳上层大气的高空间和高光谱分辨观测。该仪器仅有两次反射表面,同时使用周期性的SiC/Al多层镀膜最大化地减小了极紫外波段的光子通量损失,提高了仪器的传输效率。该成像光谱仪的工作波段为40~47 nm、53~60 nm和66~73 nm,口径为100 mm,沿狭缝方向的离轴视场为18′,系统的空间分辨率优于0.55″,光谱分辨率优于30×10-4 nm。

摘要：对太阳进行光谱成像观测是太阳物理和空间天气研究的重要数据来源。在极紫外波段对动态的太阳大气进行光谱成像观测面临着严峻挑战。传统的狭缝式成像光谱仪受瞬时视场的限制,必须通过耗时的推扫才能获取二维日面图像,系统不具有高时间分辨率,无法捕获太阳过渡区域和日冕的快速演化过程。尽管极紫外成像仪能够实现大二维视场和高时间分辨率的观测,但却无法获取光谱分辨率信息。本文基于像差校正的椭球面变线距光栅,提出了一款新型无狭缝成像光谱仪,该系统同时工作在三个光栅衍射级次(m=-1,0,1)上,这样的新颖设计不需要任何元件的机械运动,单次快照便可同时获得三幅视场为20 arcmin×20 arcmin的极紫外窄波段(29.4〜31.4 nm)太阳日面图像,该仪器的时间分辨率高且视场大。不发生色散的0级次系统相当于一台极紫外成像仪,可以直接获得高分辨率空间信息(0.6 arcsec);发生色散的±1级次图像携带有空间和光谱的混叠信息,类似于计算层析成像原理。通过数据反演算法,可以从三个级次的图像中提取高分辨率的光谱信息(0.0035 nm)。

摘要：为了得到一种有效的高精度星点提取算法,直接将高斯分布作为星敏感器星像能量分布的做法已经不能满足实现甚高精度星敏感器的要求,因此必须研究实际星敏感器星像能量分布模型。使用了偏正态分布来描述高精度星敏感器星像能量分布,设计了仿真实验和测量实验来对比两种模型的拟合效果。仿真实验和测量实验结果均证明,偏正态分布更加接近星敏感器星像分布,研究成果可以应用于星敏感器精密视场校正算法的研究。

摘要：建立了包含拼接光栅的三类典型构型(双程Z型、X型及菱型)激光脉冲压缩器的理论模型.利用光线追迹法计算压缩器引入的相位变化,结合傅里叶变换的方法仿真分析并比较了各压缩器相应的光栅拼接误差容限.以远场焦斑峰值能量下降到理想值的0.9倍为限确定了三类压缩器光栅拼接误差容限,明确了不同构型激光脉冲压缩器对拼接误差的敏感程度.这对脉冲压缩器的选型和设计具有指导意义.