简介：超快激光一般是指脉冲宽度短于10ps的脉冲激光,主要指短皮秒和飞秒（10-15s）激光。这个时间尺度短于激发态电子向晶格弛豫能量的所需时长,使光与物质相互作用呈现了与通常光激发显著不同的特性,也促成了其崭新的光电应用。围绕飞秒激光与物质相互作用快（作用时间短）、强（瞬态功率高）、精（非线性使作用区体积小,用作加工分辨率高）的特点,开展了系列研究,包括飞秒激光超快光谱用于光/电-电/光转换动力学探索,激光诱导气体成丝用于近程遥感探测,及飞秒激光微纳加工用于新原理、新材料微纳集成器件的制备。介绍了相关研究的进展。

简介：跨季节储热系统是太阳能集热技术和地源热泵技术相结合的一种综合利用新能源的采暖技术。为了测量地源热泵周围的土壤温度分布，为跨季节储热系统的设计和运行提供技术参数，对光纤光栅传感测温技术进行了研究。基于光纤光栅原理，采用可调谐光纤光栅滤波器对光纤光栅波长进行解调，检测光纤光栅波长微小的变化情况，从而计算出温度。光源发出的连续带宽光波长范围是1526~1562nm，系统有10个采样通道，每个通道12个测点，每个点相隔10m，采集速率同步25Hz。并设计了基于ARM的数据采集远传模块，实现光纤数据的远程传输和监测。经过对北京某监测点的近3个月的持续采样，实验结果显示，该测量系统精度能达到0．5℃，可以实时地、持续地测量地下土壤温度的分布，满足系统对监测温度的要求。

简介：基于新型的多维成像技术,研制了一种基于液晶可调滤光器（LiquidCrystalTunalFilter,LCTF）的多光谱图像色彩复制装置,实现了对图像色彩信号的复制,将多光谱成像技术应用于色彩复制领域。描述了系统的工作原理、装置的详细设计与实现过程等,通过该装置对计量院校准过的标准色卡复制成像,获取了31个通道多光谱图像,色差ΔE_（Lab）=2.7,合成后的彩色图像质量良好,色差小、复制精度高,可用于多个领域图像色彩的精确复制和可视化逼真再现。

简介：紫外地球敏感器作为姿态测量装置具有广阔的应用前景,它与星敏感器配合可使航天器的指向精度和稳定度提高一个数量级。针对地球紫外中心指向高精度提取问题,提出了一种基于点Hough变换的紫外地平圆盘中心提取算法。首先,采用Sobel边缘算子、大津阈值分割、梯度锐化确定边缘快速提取算法,准确提取地球紫外临边特征。然后对临边边缘采用点Hough变换和除噪得到中心的精确位置。结果表明,该方法可实现高精度地球中心提取。

简介：光纤制造成本的差异性受技术工艺的影响越来越小，所以通过设备改造升级，使用新型的紫外固化方式，成为降低光纤生产成本的一个重要途径。主要从紫外发光二极管（UV-LED）固化的特点、固化度、附着力方面与传统固化方式进行了分析对比，阐述了UV-LED固化方式的优势。通过使用UV-LED固化方式，固化系统的故障停机时间降低了929／6，故障率降低了87％，生产能耗降低了90％，并且光纤的固化度、附着力也得到保证。因此，UV-LED固化方式是目前光纤生产降低成本、提高生产效率最有效的方式之一。

简介：能够在行星上着陆原位探测分析样品中有机组分的分析仪器在设计和建造上必须满足诸多苛刻的要求，才能保证宇航发射、飞行、着陆和探测过程所需的可靠性。这些要求包括：微重力环境；真空环境；大幅度温度变化；强宇宙射线辐射；长时间的宇宙航程；功率限制；体积限制；重量限制；发射和着陆时耐受振动和冲击要求；可靠性要求；数据压缩和传输。详细地讲解了每项要求对分析仪器的设计所带来的难题。介绍研制的空间站舱内在线气相色谱仪，用于分析舱内的痕量挥发性有机组分，以及明场荧光检测仪器的原理和设计要点。

简介：提出了一种基于场景特征点的双目变焦系统相机主距的计算方法。首先选取任意焦距作为基础焦距,用常规方法获取基础焦距下双目系统的内外参数,利用ASIFT算法提取基础焦距下场景中待测物体的特征控制点,利用视差原理重建空间世界点,接着切换焦距后再次提取两个焦距下待测物体对应的左右图像特征点,将不同焦距下匹配的图像特征点作为共同控制点,最后根据CCD平面与待测物体空间位置不变性完成双目变焦相机的主距求解。实验结果表明,该算法实际操作简单,主距计算结果的平均相对误差为2.1%。

简介：为了定量研究光线光路中辐射能量的传输变化数理表达形式，实现用相对简单有效的光学内辐射传输替代复杂困难的系统全光路外辐射传输的技术过程，建立了光学系统内外辐射传递关系模型。模型结合辐射源的辐射模型和辐射能量在系统内部传输模型，利用微分光线追迹计算的方法，对携带辐射能量的光线传播路径进行分析研究。微分光线光学计算的方法对每一光学元件发射的辐射通量传输过程进行定量分析研究。光学系统的每个被分析的光学元件都被看作朗伯辐射源。而位于它后面的所有光学元件组成新的光学系统。待分析的光学元件发射的辐射通量经过后面的光学系统最终到达探测器面。据此理论分析，设计了光学系统内外辐射传输的理论模型和模型实现的算法程序。根据实验测量数据，应用于构建的模型，计算的最大相对误差为8．2％，平均相对误差为5．1％，对于红外光学系统的实际测量实验，可以满足测量的要求。

简介：辐射度定标是时间调制型FTIR数据处理中非常关键的一个环节,定标的好坏直接影响着其在应用中性能的优劣。根据光谱仪响应函数（线性或非线性）的不同,辐射度定标方法可分为线性定标和非线性定标;根据定标中采用的点数的不同可分为两点定标和多点定标。首先用MATLAB对光谱仪采集的数据进行线性度分析与仿真,然后用C＋＋编程分别实现线性定标和非线性定标。实验结果为两点法的误差为0.1118,抛物线法的误差为0.1684,四点线性的误差为0.0599。结果表明多点线性的定标方法效果最好。采用四点线性的方法进行定标将大大提升光谱的准确度,为后面的光谱识别工作打好基础。

简介：相位法激光测距的测量精度与鉴相环节密切相关，实现高精度的距离测量要求鉴相器能够准确测量高频率调制信号之间的相位差。研究了使用正交解调的方法测量相位差，通过对ijn,4量信号和参考信号进行正交解调处理获得与相位差相关的直流偏置电平，采样并计算即可得到相位差测量结果。使用移相器配合两个正交解调模块，综合两个模块的测量结果，可以保证测量精度并分辨两路信号之间的超前滞后关系。通过实验验证，当信号频率为100MHz，信号幅度为80dBμV时，相位差的测量误差在～1°～1°。

简介：设计了45°入射反中波透长波分束膜系，并进行了误差仿真分析。选用“Ge＋ZnS”和“ZnS＋YF3”两组高、低折射率材料，采用离子辅助电子束蒸发技术，经过大量的镀制实验与工艺改进，解决了薄膜应力累积、不牢固、波长易偏移等问题，获得了45°入射中波红外3．7～4．8μm波段反射率R998％，长波红外7．7～10．3μm波段透过率T≥95％、光学性能良好的反中波透长波红外分束膜。镀膜样品一次性通过了GJB2485-1995规定的高低温及附着力试验。试验结果表明，膜层致密性和附着力良好。

简介：基于交叉非对称式切尔尼-特纳系统设计了一种宽光谱高分辨率微型分光系统,采用Zemax光学设计软件进行了光路设计、优化及像质分析后,得到了尺寸为70mm×42mm×15mm、波长范围为200-750nm、分辨率为1.5nm的分光系统,并搭建了实验光路对设计结果进行了性能验证,结果表明该系统满足了设计指标要求,具有小型化、高分辨率、结构简单、成本低等特点,可应用于水质在线自动分析仪器中进行多种水质参数的监测。

简介：针对游移算法因经线收敛引起的极区无法定位定向和格网算法因失去航向基准引起的赤道无法定位定向问题,提出了基于游移方位惯导机械编排的极区格网投影导航算法,推导了格网坐标系与游移坐标系之间的方向余弦矩阵,采用格网航向、格网速度、地心地固坐标作为极区导航参数,建立基于艾伦方差拟合法的惯性信息误差模型,解决了中低纬度和高纬度地区导航算法不统一的问题,实现了惯导全球范围内的定位定向功能。仿真表明提出的格网投影算法在极区48h定位误差为6nmile,格网算法为5nmile,两种算法精度相当,均能满足极区导航的精度要求。

简介：机械臂视觉相机除了有视觉监视作用外,还可以对观测目标进行三维位姿测试。在相机整星安装阶段,需要将相机坐标系引入到相机安装坐标系中。由于相机坐标系的原点为针孔模型的投影中心,为一虚拟位置,无法通过直接测量的方式给出其具体位置。提出了一种基于自标定技术引出相机坐标系的方法,该方法通过相机对目标拍照,根据多幅图像间的对应匹配特征点,可得出相机的方位参数,进而引出相机坐标系。该方法简单直接,引出精度可达±0.117mm,能够满足测试需求和测试精度,对摄影测量相机的装调具有指导意义。

简介：针对腐蚀后的薄包层保偏光纤对外界溶液折射率敏感的特性，提出了一种基于高双折射环形镜的光纤液位检测方法。HF腐蚀后的保偏光纤构成高双折射环形镜中的传感头，液位的变化导致保偏光纤传输特性的变化从而实现传感测量。经测量，保偏光纤4个有效波谷点谐振波长在1520～1620nm光谱范围内，且随着液面高度的上升整体向长波方向移动。结果表明，传感器灵敏度高达在0．277nm／mm，液面高度与波长飘移量的线性度达99．5％以上，测量精度可达毫米级。

简介：激光陀螺的机抖特性有效克服了陀螺的闭锁效应,是其高精度输出的重要保障。陀螺在不同惯性装置下的抖频会发生变化,这极大地影响了其输出精度,严重制约了激光陀螺在各类惯性装备下的服役能力。从激光陀螺抖动偏频系统入手,对陀螺及其支承结构进行了结构动力学建模及分析,从理论与原理实验两方面论证了支承结构惯量对陀螺抖频特性,乃至陀螺输出精度的影响,分析结果表明,减小支承结构惯量能提高陀螺抖频,进而提高其精度。为激光陀螺在惯导装备中更好的应用起到了指导作用。

简介：针对液晶可调滤光器所处的空间热环境设计了热真空及高低温循环试验方案,旨在通过试验验证液晶可调滤光器在空间热环境下的器件光学性能。热环境试验的结果表明,液晶可调滤光器的光谱曲线较试验前仅漂移不超时0.1倍带宽,透过率降低不超过2%。为确保器件在空间温度环境下的性能更加可靠,又设计了液晶可调滤光器的热控改进方案,将工作温度控制在35±0.5℃。仿真结果表明LCTF器件经过合理的温控设计完全可以适应空间热环境。

简介：目前,在被动锁模掺铒光纤激光器中,进行腔内色散补偿的方法主要包括：在激光谐振腔内熔接一段具有正常色散的光子晶体光纤、插入具有正常色散的光栅对,以及利用具有正常色散的啁啾光纤光栅等。针对目前腔内色散补偿方法存在的耦合效率低、环境稳定性差、色散量不易调节等不足,设计了一种由偏振合束器、色散补偿光纤和法拉第旋转镜构成的线形支路进行腔内色散精确补偿,采用透射式可饱和吸收体实现自启动锁模,并结合混合光器件,实验获得了重复频率为82.84MHz、平均功率为10mW、脉冲宽度为381fs的飞秒脉冲保偏输出,作为种子源,可广泛应用于太赫兹产生、生物医学成像、超快光谱学等领域。

简介：针对使用单一频率飞秒激光纵模间拍信号测距时测量分辨力和最大非模糊距离之间的矛盾,提出了一种同时使用不同频率的微波信号对距离进行测量并逐级合成测量结果的方法。分别选取频率为100MHz和1GHz的纵模间拍信号测量目标距离,之后调整飞秒激光器的重复频率,使1GHz的纵模间拍信号频率变化1MHz后再次测量,借助频率变化进一步得到更大的合成波长,最后将三次测量的结果逐级合成,在扩展最大非模糊距离的同时保证了测量结果的高精度。实验结果表明,这种方法能够将最大非模糊距离扩展到150m,对目标绝对距离的测量结果不确定度为25.8μm。该方法不需要改变光路结构,测量过程简便,能很好地实现大尺寸高精度的绝对距离测量。

简介：相位测量偏折术（PMD）是一种结合光线反射原理和条纹相位编码的光学面形检测方法，具有设备简单、成本低廉、稳定抗干扰等优点。但传统的偏折术需要对透明元件后表面进行黑化或粗糙化处理，以避免后表面反射对条纹相位提取的干扰，过程中可能损伤光学表面。分析了PMD面形检测方法用于透明元件检测的数学模型，提出了一种基于多频条纹反射和谱估计算法的新型PMD——多频条纹偏折术，分离了透明元件前后表面反射信号。从数字信号分析角度描述了谱估计方法分离精度的影响因素，并给出了分离结果优化的具体方案。进行了数值模拟和实验验证，取得了与基于相移的传统PMD非常接近的检测结果，证明了多频条纹偏折术的正确性和可行性。实验结果表明，该技术具有精度高、无需改变现有实验装置和待测元件的优点，为透明元件的无损静态检测提供了可靠的方法。