2016年 第45卷 第S2期
2016, 45(S2): 1-4.
doi: 10.3788/IRLA201645.S206001
在实验上实现了连续（CW）锁模激光泵浦的内腔光学参量振荡器（OPO）的运转，并得到中红外闲频光的输出。实验中采用的腔型、腔镜位置和腔长等参数是在考虑稳定腔条件的基础上通过ABCD矩阵计算确定，同时匹配OPO腔和基频激光谐振腔的腔长来满足同步泵浦条件。首先测量了没有OPO振荡情况下的半导体饱和吸收镜（SESAM）锁模激光的输出波形，并找到稳定连续锁模运转的阈值；其次测量了内腔OPO的闲频光、信号光和基频光的输出功率、输出波形、重复频率及脉冲宽度等参数，并通过测量信号光和基频光的光谱来确定中红外闲频光的输出中心波长在3.3m。
2016, 45(S2): 5-10.
doi: 10.3788/IRLA201645.S206002
为研究脉冲激光推力器多脉冲工作模式下的推力/冲量力学特点，分析了扭摆系统在多脉冲作用力作用下的响应特点，提出了多脉冲作用力的平均推力和冲量的测量方法，并通过仿真分析了多脉冲作用力重频、非标准周期多脉冲力对测量的影响。仿真结果表明：当脉冲力的重频是扭摆固有频率的10倍以上时，可以利用稳态转角均值计算平均推力；在扭摆周期远大于多脉冲工作时间的4倍时，可以利用转角的最大峰值以及达到最大峰值前的转角测量值计算冲量；当脉冲作用力为非标准周期性作用力时，推力/冲量测量方法仍然有效。
2016, 45(S2): 11-14.
doi: 10.3788/IRLA201645.S206003
针对制约单纤系统向更高功率输出面临的泵浦光源亮度受限和有源光纤泵浦注入区域温度控制受限的问题，提出一种新型的端面泵浦耦合器件。通过扩大信号光纤的包层直径，有效提升了可注入光纤系统的泵浦功率，同时有效降低了有源光纤端面泵浦注入区域的温度。在实验中获得了9.95 kW的泵浦激光注入，并在单纤系统中实现了6 kW的输出。该器件具备10 kW以上的泵浦耦合能力，具备应用于万瓦级单纤系统的潜力。
2016, 45(S2): 15-18.
doi: 10.3788/IRLA201645.S206004
针对高功率光纤激光器对高亮度、高功率光纤耦合半导体激光器的需求，研制了一种多单管半导体激光器，通过光束精密调试及空间和偏振合束等技术实现了高亮度、高功率光纤耦合输出。针对光纤芯径105 m，数值孔径0.22的光纤，研制了包含14只大功率单管的高亮度半导体激光器，并测试了其光电特性。实验结果表明：在工作电流为12 A时，光纤的输出功率可达120 W，对应亮度为9.1 MW/（cm2sr），电光效率45%。
2016, 45(S2): 19-25.
doi: 10.3788/IRLA201645.S230001
分别采用532 nm和355 nm瑞利散射激光雷达对合肥地区25~40 km高度大气密度、压力和温度垂直分布进行了探测。532 nm瑞利激光雷达系统采用532 nm波长Nd：YAG激光器及400 mm口径卡塞格林型望远镜。355 nm瑞利激光雷达系统在532 nm瑞利激光雷达系统上进行改进，采用355 nm波长Nd：YAG激光器及4只400 mm口径卡塞格林型望远镜。通过实验对比得出，355 nm激光雷达系统信噪比高于532 nm激光雷达系统约6倍。355 nm激光雷达系统大气密度及压力探测值与当日气球探空数据比值波动小于532 nm激光雷达系统。355 nm激光雷达系统探测大气温度与当日气球探空数据偏差均值约为-2.14 K，最大温度偏差约为6 K，532 nm激光雷达系统探测大气温度与当日气球探空数据偏差均值约为-6.98 K，最大温度偏差约为9 K。两台激光雷达对比实验说明，改进的355 nm激光雷达系统对中层大气密度、压力和温度探测精度要高于532 nm激光雷达系统，改进的355 nm激光雷达系统探测性能优于532 nm激光雷达系统。
2016, 45(S2): 26-29.
doi: 10.3788/IRLA201645.S217001
等晕角是描述光学湍流效应的重要参数之一，对自适应光学系统设计和补偿效果分析有着重要的意义。文中介绍了一种三环结构变迹镜，给出了自研高精度等晕角测量仪的测量原理、实验测量方法和主要技术指标。在新疆戈壁地区开展了等晕角测量实验，并将测量结果与单孔等晕角测量仪测量结果进行比对分析。结果表明：两套仪器所测等晕角变化趋势一致性较好，自研高精度等晕角测量仪中，三环变迹镜能够较好的调制光强以匹配等晕角测量随高度变化的权重需求，拟合系数误差小，可以实现等晕角的高精度测量。
2016, 45(S2): 30-34.
doi: 10.3788/IRLA201645.S229001
两行根数（Two-Line Elements，TLE）数据是空间碎片轨道的主要数据源，然而使用TLE-SGP4模型得到的低轨空间碎片轨道预报精度并不高。联合多个两行根数进行轨道预报的方法可以实现提高低轨空间碎片轨道预报精度的目的。该方法首先从多个连续两行根数历元附近产生伪观测值，然后利用这些伪观测值进行轨道确定，最后得到轨道预报结果。选取2009年5个轨道高度500-600 km空间碎片的两行根数数据对该方法进行测试，利用更新后的两行根数作为参考轨道，对该方法和TLE-SGP4模型得到的轨道预报结果进行对比。实验结果表明使用该方法时，这5个碎片轨道预报10天的最大位置误差都在5 km以内，相比于TLE-SGP4模型得到的10天轨道预报误差降低显著。
2016, 45(S2): 35-40.
doi: 10.3788/IRLA201645.S229002
为了对空间碎片进行有效监测，基于60 cm卫星激光测距系统，利用实时时间偏差修正及目标闭环跟踪、激光出射方向控制、预报实时修正等技术，建立了与卫星激光测距并置观测的空间碎片激光测距（Debris Laser Ranging，DLR）系统，实现了高重复频率空间碎片常规观测。长春站在26个观测日里获得有效数据466圈，其中晨昏数据26圈，观测高度角范围19~87，测距精度可达1.0 m（RMS），测距范围400~1 800 km，观测的雷达散射截面（RCS）最小可达0.9 m2。与国内外DLR台站性能比较，长春站高重复频率DLR系统精度高、观测距离范围大、RCS较小、回波数据多，观测数据稳定可靠，已经达到国际领先水平。该系统可还用于高层大气、高轨道小尺寸空间碎片监测、多手段观测技术联合等应用的研究。
2016, 45(S2): 41-47.
doi: 10.3788/IRLA201645.S229003
厘米级空间碎片激光探测技术逐渐成为研究热点。利用天基平台搭载激光探测系统，建立了激光探测空间碎片基本模型，通过选择特定波长激光、天基平台轨道及探测器定位方式，将背景噪声的影响降低在可实现单次探测成功的范围内；研究了探测距离、碎片尺寸随系统探测概率的变化规律，以及可实现的最小探测功率和最远探测距离；通过改变空间碎片直径与发射激光平均功率，研究其对探测距离的影响。研究表明，在现有条件下，通过对环境噪声的过滤与天基平台轨道的选择，可实现50 km处厘米级空间碎片的天基激光探测，而探测概率可达90%以上。通过上述基本问题的研究，为进一步实现空间碎片天基激光探测系统全过程仿真分析及清除过程建模仿真研究奠定基础。
2016, 45(S2): 48-55.
doi: 10.3788/IRLA201645.S229004
论述了空间碎片探测的方式和特点。通过讨论天基光学探测系统的应用要求，确定了系统的技术指标，实现了对亮度不小于六等星目标的探测，目标定位精度可达3.5。通过分析，在设计过程中有效控制了视场内强光源形成的杂光影响，实现可同时观测亮暗目标的性能。系统焦距82 mm，入瞳直径70 mm，视场1010，在450~900 nm谱段范围，2 600~9 800 K色温范围内，0.85视场内像点能量质心偏差优于3m，各色温之间质心偏差优于1m，22像元内弥散斑能量集中度不大于75%，33像元内弥散斑能量集中度不小于90%。采用遮光罩和镜头结构消除杂光，通过仿真分析表明在太阳抑制角大于50时，系统PST不高于10-8量级，可以满足暗目标观测要求。
2016, 45(S2): 56-61.
doi: 10.3788/IRLA201645.S229005
基于点源光度信息推断翻滚碎片的旋转速率，其核心在于获得碎片光变曲线的周期性信息。介绍了交叉残差法，用于分析碎片光变曲线推断转速，并对该方法的适应性问题进行了实验与分析。首先，对交叉残差法进行了理论分析，并与其他方法进行了比较；然后，在实验室测量了典型GEO碎片高保真模型4种翻滚姿态下的光变曲线，并分析了交叉残差；最后，提出了交叉残差倒数峰值显著率的概念用于分析碎片光变交叉残差，分光谱计算了各波长光变交叉残差的峰值显著率，确定了最佳探测波段。实验数据显示翻滚周期推断准确、最佳探测波段为380~490 nm。研究结果为空间碎片天基、地基监测系统设计提供依据。
2016, 45(S2): 62-70.
doi: 10.3788/IRLA201645.S229006
空间碎片编目中的无法编目物体的再次关联及航天器与碎片碰撞预警过程中都可能用到碎片的协方差信息。碎片协方差信息包括轨道初始误差、测量设备误差以及摄动运动方程的模型误差等。如何科学合理地对空间碎片的协方差做出演化估计，对提高空间目标编目效率以及改善空间碎片预警精度有重要作用。分析线性协方差演化方法在低轨道空间目标国际空间站和AJISAI卫星上的应用，并把卡尔曼滤波方法应用到空间碎片协方差演化过程中。通过无迹卡尔曼滤波（Unscent Kalman Filter，UKF）中的UT转换来对未来协方差进行sigma点估计。仿真分析表明200 min演化时间，UKF协方差演化方法可以提高国际空间站协方差演化精度，而对于AJISAI卫星线性方法和UKF方法协方差演化结果基本相等。最后通过蒙特卡洛方法统计分析了10个采样点的预报协方差，验证了两种方法的准确性。
2016, 45(S2): 71-76.
doi: 10.3788/IRLA201645.S229007
从碎片目标的回波散射特性入手，将频率分集技术融入到目标的高分辨成像算法中。频率分集技术可以有效地克服碎片目标的角闪烁效应，提高回波的平均信噪比，有利于对空间碎片目标的检测和成像；同时，空间高速小尺寸碎片目标高分辨二维图像带宽需求过大、难以实现，采用低分辨信号实现高分辨成像，信号带宽远小于ISAR成像算法，同时考虑了目标高速运动引起的等效积累转角对成像的影响，通过对等效转动速度的估算，修正匹配滤波器，使之满足转台成像条件，完成目标高分辨二维成像。最后，利用文中提出的方法对喇叭形空间碎片进行建模与成像仿真，仿真结果表明，文中提出的方法可以在成像时间内有效地克服角闪烁起伏，获取目标高分辨率二维图像。
2016, 45(S2): 77-83.
doi: 10.3788/IRLA201645.S229008
针对LFM脉冲雷达体制，分析了在空间碎片监测中，回波信号在积累时间内距离维、多普勒维和波束维走动，目标RCS起伏较大的原因，研究了基于三跨补偿、航迹跟踪和频率分集补偿和校正方法，通过分析和仿真信号时宽和带宽对雷达探测能力的仿真，得出利用该方法可以很好地解决远、近距离目标捕获和跟踪精度的问题的结论。最后利用验证平台对该算法进行仿真，并给出了多普勒维补偿、最小二乘法和Kalman法航迹跟踪曲线和频率分集距离变化等仿真结果，证明了该算法有效性。
2016, 45(S2): 84-89.
doi: 10.3788/IRLA201645.S221001
利用传输矩阵法理论，研究二元级联结构一维光子晶体的反射谱，结果表明：随着介质层物理厚度增大，单块光子晶体（单级）的全反射带带宽增大，并伴随蓝移现象；当光子晶体为级联结构时，其全反射带迅速向长波方向展宽，而且级联数目越多，全反射带展宽速度越快；随着入射角的增大，级联结构光子晶体的全反射带带宽迅速向短波方向展宽，并伴随缓慢红移现象。二元级联结构一维光子晶体的反射谱特性及其调制规律，为光子晶体设计新型全向反射镜和光学开关等器件提供理论依据。
2016, 45(S2): 90-95.
doi: 10.3788/IRLA201645.S221002
采用传输矩阵法理论，通过模拟仿真的方式，研究不对称度对一维三元对称结构光子晶体（CmAmBm）n（BmAmCm）n透射特性的影响，结果表明：当光子晶体处于镜像对称结构（CAB）n（BAC）n时，透射谱的禁带中出现的单条透射峰随周期数n增大而变精细，但透射峰的透射率及所处的波长位置不变。当光子晶体对称性受到破坏时，随着周期不对称度n增大，透射谱中单透射峰的透射率快速下降，但所处的波长位置不变；随着A、B、C介质层厚度不对称度增大，透射谱中单透射峰的透射率出现不同程度的下降，并向波长方向蓝移。其中A、B、C介质层厚度不对称度同时增大时，透射率下降及蓝移速度最快，A层介质不对称度dA增大时透射率下降速度次之。不对称度对一维三元对称结构光子晶体透射特性的作用机制，为光学滤波、光学开关及全反射器件等的研究和设计提供理论指导。
2016, 45(S2): 96-100.
doi: 10.3788/IRLA201645.S221003
石英玻璃晶圆（quartz glass wafer）在半导体、光学等行业中应用广泛，随着半导体及光学技术的飞速发展，石英玻璃晶圆的需求量快速增长，下游厂商对石英玻璃晶圆加工精度的要求也愈发严格。为满足下游厂商对于石英玻璃晶圆产品质量与数量的要求，解决石英玻璃晶圆加工制造过程当中加工效率低、产品精度差、检验包装不规范等问题。基于客户实际使用反馈，参照硅类晶圆加工方法并结合石英玻璃基板的加工经验，从材料制造、坯料制备、精密退火、多刀切割、成型加工、精密磨抛、成品检验和清洗包装等方面对石英玻璃晶圆的加工工艺统筹开展了研究。现行工艺制造的产品能够满足绝大多数相关下游厂商对于石英玻璃晶圆质量的要求，同时实现了量产化。该生产工艺已经过市场验证，对实际生产具有指导意义。
2016, 45(S2): 101-105.
doi: 10.3788/IRLA201645.S220001
微光夜视镜的使用，给飞行员驾驶飞机执行夜间地形侦查、编航飞行、对地突袭等作战任务提供了有效的手段。微光像增强器将夜间或低照度环境下的目标景物经光谱转换和亮度增强后输出，可供人眼正常观察。文中结合超二代微光像增强器和三代微光像增强器的光谱响应特性，分析了上述两种器件的机舱照明夜视兼容特性，重点研究了其与机舱照明的光谱匹配性能，并运用微光夜视系统视距计算公式对其使用性能进行了模拟计算。结果表明：三代微光像增强器的光谱匹配性好、量子效率高，拥有良好的机舱照明兼容特性，更有利于机舱照明夜视兼容性改造的实施，同时高信噪比的技术特点，使其具有更远距离成像观察的使用优势。
2016, 45(S2): 106-109.
doi: 10.3788/IRLA201645.S220002
高性能荧光屏能够有效提升微光像增强器性能，而荧光屏的性能主要取决于粉层的特性。粉层本质上是由荧光粉堆积而成，因此基于堆积理论关于粉层的研究将有助于指导荧光屏的制备工艺，使之得到高质量粉层，进而提升荧光屏的性能。基于经典粉末堆积理论，结合实际制作工艺过程，以特定型号的荧光粉为例，通过理论分析得出该型号荧光粉最佳粉层厚度及相关制备工艺参数。该方法可以在首先保证粉层最佳厚度的基础上，尽可能地使粉层致密度达到最优，从而得到一个更为优化的粉层结构，使荧光屏的性能更佳。
2016, 45(S2): 110-114.
doi: 10.3788/IRLA201645.S218001
激光烧蚀冲量耦合特性是激光清除空间碎片的基础，高精度的冲量测量方法是研究冲量耦合特性的必须手段。以扭摆系统测量激光烧蚀空间碎片产生的冲量为背景，分析扭摆法测量原理，得到脉冲力作用下的扭摆系统响应方程，为测量系统设计和实验测量研究奠定基础。根据实际激光清除空间碎片过程中，激光以一定的重复频率作用空间碎片为前提，研究多脉冲力作用下的扭摆系统响应特性，得到的结论如下：在脉冲力作用下，系统响应曲线为正弦曲线，振动幅度衰减程度取决于阻尼比大小，曲线震荡幅度大小取决于脉冲力的冲量；当力的作用时间小于周期的1/8时，可认为是瞬间作用；瞬间作用时，尽管脉冲力数目不同，但总力矩相同情况下，扭摆系统响应效果基本一致；通过模型推导，系统模型误差与阻尼比、力的作用时间与系统周期比值有关。
2016, 45(S2): 115-119.
doi: 10.3788/IRLA201645.S218002
为了解决近紫外、可见光、近红外波段的同时、直观成像及对比演示问题，提出了构建一种上述三波段成像对比演示系统的设计思路，并对图像采集端、信号处理平台和图像输出投影端三部分进行了设计和构建，搭建了一个三波段同步实时输出的演示平台。从对平台的光谱敏感度验证以及涂料、色片、布料、图案、仿真植物等人工合成物的成像对比来看，达到了实现三波段同时对比成像的目的。
2016, 45(S2): 120-125.
doi: 10.3788/IRLA201645.S223001
针对高光谱异常检测提出了一种新型的非负稀疏表示（NSR）模型。其核心思想是背景像素可以近似地表示为其周围邻域的稀疏线性组合，而异常像素不能。算法中稀疏向量的非负性和一对一约束具有物理意义以及更好的辨别能力。为了排除在背景字典中呈现的潜在异常像素，修剪与中心像素类似的原子，然后通过非负正交匹配追踪（NOMP）算法求解NSR模型，并将重建误差直接用于确定异常像素。最后，通过实际的高光谱数据集的实验结果与现有的算法进行比较，证明了所提出的算法的有效性。
2016, 45(S2): 126-131.
doi: 10.3788/IRLA201645.S223002
传统的基于区域的配准方法是搜索配准控制点在离散的图像坐标点上进行的，从而限制了配准控制点定位精度这一问题，所以文中提出了一种基于高斯拟合的高光谱影像配准算法。与传统基于区域的配准方法类似，该方法是利用图像灰度信息，建立两幅图像之间的相似性度量，搜索使相似性度量值最大或最小的点作为配准控制点，但与传统方法不同之处在于，在搜索过程中，并不是直接寻找极值点作为配准控制点，而是通过在搜索过程中，首先生成相似度矩阵，利用极值点附近的值求出高斯拟合函数系数，利用高斯函数的极值点作为配准控制点。在对多组Hyperion高光谱影像进行配准的实验中，精度均优于传统方法，达到了亚像素级，满足后续的融合、变化检测等需要。
2016, 45(S2): 132-139.
doi: 10.3788/IRLA201645.S223003
针对传统高光谱目标检测技术仅依靠单一的航空或航天高光谱图像进行目标检测，未能综合利用航空和航天遥感成像各自优势的问题，结合三维高斯马尔科夫随机场（GMRF）模型和D-S证据理论提出了一种空天融合目标检测方法。利用三维GMRF算法分别对航空航天遥感图像进行目标检测，再将检测结果进行决策级D-S证据理论融合，实现空天融合目标检测。实验结果表明，该目标检测技术实现了空天高光谱图像的优势互补，提升了目标检测精度，是一种融合处理空天高光谱遥感图像的目标检测新方法。
2016, 45(S2): 140-144.
doi: 10.3788/IRLA201645.S226001
提出了一种基于量子空间的光学遥感图像滤波方法。根据量子力学特性，对量子遥感成像建模。首先进行平移不变小波变换后将图像信息分层，将图像信息转换为量子叠加态信息，然后将图像信息转换成不同量子面，在每个量子面下依据量子计算理论进行信息的范数优化约束。之后将所有优化后的各个面上的量子信息转换为图像信息，最后进行信息重构。实验证明这种方法能够有效提高图像的质量，图像评价指标均有所提高。与传统滤波方法相比，该方法能够更加有效地对遥感图像进行滤波。
