摘要：采用非机械指向结构能够极大缩小空间激光通信系统尺寸与重量,由于现有器件性能局限,目前尚未见到成熟的非机械指向空间激光通信接收系统。提出基于正交液晶级联偏振光栅与四象限探测器的空间激光通信接收光学系统,利用了正交液晶级联偏振光栅体积小、口径大、偏转范围大,及四象限探测器接收角度范围大的优势,根据正交液晶级联偏振光栅与四象限探测器的理论与器件性能,设计了光学系统,分析了探测器噪声、背景噪声、系统噪声对于通信与入射角度测量的影响,计算了可实现的通信速率,给出了系统的最大响应角速度。

摘要：单波长激光通信终端之间数据通信时,信号传输与接收间良好的隔离性能是建立双工双向激光通信的关键。本文针对单个激光波长激光通信端机的传输与接收方案,以及激光通信终端整体的通信性能,分析了关键元器件的表面粗糙度和表面清洁度水平对激光通信终端隔离性能的影响。通过Harvey模型、ABg模型推导模型参数。利用TracePro软件对所设计的方案进行分析。得出以下结论:当信号传输通道中λ/2波片、λ/4波片和光学天线结构的表面粗糙度变好或者表面清洁度提升时,元件带来的后向散射会降低信号传输通道内的隔离性能。同时,激光通信终端隔离度的测量结果为77.86 dB,与软件仿真结果78.35 dB基本一致,这一结果可以应用于激光通信系统。

摘要：开展了多谱段信息融合的偏振成像探测方法和技术研究,提出了多谱段偏振成像仪器总体方案;深入分析了目标起偏和传输特性建模与测试、高消光比金属微纳格栅偏振元件的优化、多谱段偏振成像探测系统光学设计、多谱段偏振信息处理等关键技术方案。提出一种新颖的深度网络,通过自学习策略来解决偏振图像融合问题,为研制多谱段偏振成像探测实验样机提供技术支撑,以满足偏振光学成像中目视辅助和引导的实际应用需求。

摘要：为了使车载激光雷达视窗在大角度下具有高透过率并且具有除霜防雾的功能,研制了近红外导电滤光膜。选择SiH_(x)与SiO_(2)作为高、低折射率材料,调节氢气流量,改变SiH_(x)的折射率及消光系数,使得SiH_(x)可吸收可见光,同时在红外波段的吸收率较低,最终薄膜外观呈黑色。利用软件Macleod与Optilayer设计并优化膜系,使薄膜在(905±30)nm波段增透,同时减低了大角度入射时的光谱偏移量。在滤光膜最外层加镀了一层氧化铟锡(ITO)薄膜,通过调整工艺参数,在不影响光谱性能的前提下降低了方块电阻值。经测试,所制备的导电滤光膜在入射角为0°时的平均透过率为92.58%,入射角为30°时的透过率为91.9%,方块电阻值达到24Ω/square,适用于车载激光雷达视窗。

摘要：导引头在3 Ma(1 Ma≈340.3 m/s)超音速飞行状态下,受到气动加热的光学窗口温度急剧上升,产生大量红外热辐射,干扰探测器的成像质量。为研究气动热辐射对导引头红外成像的影响:采用ANSYS软件对导引头进行三维建模、有限元网格划分及温度场仿真;采用普朗克黑体辐射公式与TracePro软件计算仿真得到的目标源与光学窗口在不同温度下产生的辐照度,建立信噪比模型,分析光学窗口温度及目标相对距离对导引头红外成像质量的影响。实验结果表明,导引头在2、11、20 km海拔高速飞行10 s后,红外成像系统信噪比分别下降了91.8%、50.1%、20.7%,信噪比的下降会严重影响红外系统成像质量,必须使用制冷措施冷却光学窗口以降低干扰。研究结果可为导引头的光学窗口及光学探测系统的设计提供数据参考,为克服气动热辐射干扰的相关研究提供理论依据。

摘要：相比于强度探测,使用偏振探测的方法能有效增强地物目标(如伪装目标)识别的准确性。设计并搭建偏振特性测试系统,对铁板、玻璃板、绿漆涂层铁板、绿漆涂层玻璃板、草皮这5种目标进行多角度偏振成像实验。首先,通过旋转偏振片将入射光源设置为完全线偏振光。其次,在偏振相机镜头前加滤光片,来获取同一中心波段下5种材质在各个探测天顶角、探测方位角下的图像。最后,将获得的偏振图像进行偏振度计算。结果表明,不同材质的保偏特性不同,且物体偏振度只与材质表面涂层有关,与内部组成成分无关;在镜面反射方向,目标的偏振度最大。这说明偏振光探测能作为材料分类的依据,可应用于遥感探测、物证搜寻等方面,还对反偏振侦察的特殊伪装材料制作有一定指导意义。

摘要：聚焦型太阳模拟器可以获得高倍汇聚的太阳辐射光斑,在太阳能热发电及热化学研究领域具有重要应用。为了获得均匀的太阳辐射光斑,提出了基于非成像光学的自由曲面聚光镜设计方法。详细阐述了设计原理与具体方法。设计了自由曲面聚光镜,并将其与包容角相同的非共轴椭球聚光镜进行对比。通过仿真分析验证了设计方法的正确性。仿真结果表明:使用额定功率为6 kW的氙灯作为光源时,自由曲面聚光镜构成的单灯太阳模拟器可以在直径为60 mm的目标面内提供平均辐照度为274.4 kW/m^(2)的光斑,与非共轴椭球太阳模拟器相比,光斑不均匀度从18.28%下降到5.69%;七灯太阳模拟器可以产生平均辐照度为1.65 MW/m^(2)的光斑,光斑不均匀度从13.19%下降到5.79%。

摘要：利用传输矩阵理论,对一种双Sagnac环滤波器的传输特性进行了理论推导和仿真分析,该滤波器由两段不同长度的保偏光纤(PMF)并联构成。仿真结果表明:该滤波器具有偏振无关和通道间隔可调的特性。对双Saganc环滤波器的传输谱进行了实验测试,通过调节滤波器中的偏振控制器(PC),可以实现通道间隔的可调操作,调整入射光的偏振态并不会改变光谱形状,与理论分析得到的结论一致。最后,为了验证双Saganc环滤波器在激光器系统中的通道间隔可调特性,设计了一种基于四波混频(FWM)效应和双Sagnac环滤波器的通道间隔可调多波长掺铒光纤激光器。实验结果表明:该激光器可以输出通道间隔为0.9 nm或0.35 nm的多波长激光,这与仿真结果以及测量结果一致。

摘要：针对宽波段同时偏振高分辨率成像需求,提出一种基于反射式自由曲面光学系统和数字微镜器件的分孔径同时偏振超分辨率成像系统,其具有可用于任意光学波段、多个偏振态同时成像、单探测器、高分辨率、易轻量化等优势.给出了这种成像系统光学结构的像差校正原理及设计优化方法,将Wassermann-Wolf理论进一步发展,推导了可消除多种像差的反射式Wassermann-Wolf微分方程;同时结合赛德尔像差理论,在求解Wassermann-Wolf方程时加入消畸变的边界条件,通过迭代方式,得到同时消除球差、彗差、像散、畸变的光学初始结构.对该初始结构进行离轴处理并进一步优化,编写自定义优化评价函数,严格控制各子孔径和各视场在中间像面和最终像面上主光线落点位置,从而有效地抑制最终系统中的畸变,避免超分辨重建过程中的镜元和像元失配误差,提高重建质量.最终完成了四子孔径自由曲面离轴反射式超分辨成像光学系统的设计,其相对孔径大(F#=2.5),结构紧凑,各个偏振通道成像质量接近衍射极限.以上像差校正原理及像质优化方法可有效指导超宽波段同时偏振超分辨率成像光学系统的设计.

摘要：针对雾天环境下图像采集过程中出现的细节丢失、颜色失真、对比度下降等问题,提出一种基于注意力特征融合的图像去雾算法.首先,该算法采用注意力机制原理设计一个特征融合模块,将通道注意力和像素注意力相结合,利用不同通道的特征加权信息不同且雾霾在不同像素分布不均匀的特点,根据特征图的重要程度为其赋予不同的权重,解决了传统算法中雾气残留以及颜色失真的问题;其次,在网络的解码器中加入“增强-操作-减去”的增强策略,解决了去雾后图像细节丢失的问题;最后,为更好地恢复图像质量,采用混合损失函数对网络参数进行训练.实验结果表明,该算法在公开数据集RESIDE上较对比算法PSNR值提高了1.88 dB.