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2026,47(1):1-16 ,DOI: 10.11972/j.issn.1672-8785.2026.01.001
Abstract:
本文介绍了红外感知技术在“向上看”的深空探测与“向下看”的对地观测两大领域的发展脉络和前沿挑战。在深空探测方面，以詹姆斯·韦布空间望远镜(James Webb Space Telescope, JWST)为代表，该技术正通过超大口径、甚长波段和超低温制冷等手段，不断逼近观测的物理极限，并致力于揭示宇宙早期的历史奥秘。阐述了对地观测领域不同时期搭载于各类卫星的红外探测载荷的主要发展过程及其代表性和特色。红外对地观测技术从过去宽幅下的低空间分辨率和少量波段，向着空谱大范围下的时-空-谱-辐分辨率提升迈进。大口径低背景光学、长波长高灵敏度探测器、片上智能感知、大数据孪生系统等新型技术，以及通导遥一体的“即时遥感”和商业航天的大规模发展，将助力构建“红外数字地球”底座，增强人类对地球多圈层异常事件以及各种复杂循环过程演变的实时认知和精准预测，推动红外对地观测技术走向大众化应用。
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2026,47(1):17-29 ,DOI: 10.11972/j.issn.1672-8785.2026.01.002
Abstract:
红外光谱(0.78～30 μm)在物质检测、能源收集、环境感知、国防安全等领域发挥着重要作用。然而，传统材料受限于本征光学常数与热物性的强烈耦合，难以实现对红外光谱的独立、精准裁剪。近年来跨尺度光热超构材料的兴起，为解决这一挑战提供了全新范式。本文利用基于微纳结构设计的多维度、多物理场跨波段红外光谱调控机制，重点阐述了从微观电磁共振到宏观光谱、热场管理，回顾了光热超构材料在构建理想黑体与实现红外隐身方面的进展，并且深入探讨了其在辐射制冷与热光伏等能量应用中的突破。最后，我们展望了该领域在理论研究与工程应用(包括大面积制造工艺及极端环境适应性)等方面面临的挑战与机遇。
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2026,47(1):30-41 ,DOI: 10.11972/j.issn.1672-8785.2026.01.003
Abstract:
K波段(2.0～2.4 μm)是地基红外观测最重要的窗口之一，能有效穿透星际尘埃、观测低温天体及高红移星系。针对我国在近红外天文观测领域的长期空白和强烈需求，本文报道了国产碲镉汞红外焦平面相机在中山大学80 cm红外望远镜上的天文观测结果。该望远镜位于青海冷湖天文观测基地，配备的碲镉汞红外焦平面相机由中国科学技术大学研制，其芯片通过中国科学院上海技术物理研究所研制的3个像元间距为15 μm的640×512碲镉汞红外焦平面探测器拼接而成。测试结果显示，单张20 s曝光时，5σ极限星等为15.3 mag (Vega系统)，达到了国际上的2微米全天巡天(Two Micron All-Sky Survey, 2MASS)水平，亮源的测光精度最高可达到12 mmag；叠加30 min与2 h后，极限星等分别达到17.5 mag与18.2 mag。以上结果说明，该系统能够在不同探测深度和时间分辨率下开展K波段时域天文观测。这一成果标志着我国首次实现了国产碲镉汞红外焦平面相机的天文K波段科学级成像观测，将为我国红外天文研究提供坚实可靠的自主观测平台。
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李晓燕, 张东阁, 王小坤, 刘婷婷, 杨光, 李正阳, 陈俊林, 黄凌锋, 杨臣威, 温海焜, 魏彦峰, 傅雨田, 宫雪非, 袁祥岩
2026,47(1):42-55 ,DOI: 10.11972/j.issn.1672-8785.2026.01.004
Abstract:
红外天文学对探索宇宙至关重要，但受限于探测器的性能和优良台址的稀缺，我国在红外波段的天文观测设备严重不足。南极昆仑站具有干燥、寒冷、长极夜等独特的自然条件，为开展近红外天文观测提供了得天独厚的优势，但也面临着恶劣环境、无人值守、能源有限、积雪结霜等挑战。本文总结了南极近红外天文观测的优势与挑战、当今国内外在南极红外天文领域的现状与规划，分析了南极红外天文望远镜的关键技术以及已有的技术积累(主要包括望远镜本体及仪器自身辐射抑制方法、镜面除冰霜方法、红外探测器技术、望远镜控制系统、杜瓦/冷箱优化设计等)，为未来南极红外望远镜的研制提供了技术参考。
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2026,47(1):56-69 ,DOI: 10.11972/j.issn.1672-8785.2026.01.005
Abstract:
自20世纪70年代起，天文学家在各类天体中普遍观测到一组特征鲜明的红外发射谱带。该谱带被广泛认为是多环芳香烃(Polycyclic Aromatic Hydrocarbon, PAH)的标志性辐射信号。本文系统综述了此类星际PAH的形成与演化机制，主要涵盖氢抽取-乙炔加成机理等自下而上的分子生长路径；详细梳理了PAH的关键振动模式，明确3.3 μm、6.2 μm、7.7 μm、8.6 μm、11.2 μm以及15～20 μm等特征谱带的起源，重点分析了分子边缘几何结构、杂原子掺杂等因素对谱带峰位与强度的调控规律；总结了基于特征谱带比值的星际PAH电离度与分子尺寸诊断方法及应用现状；同时深入讨论了该红外发射谱带载体的非唯一性、远红外弱带的物理化学起源等领域内关键争议问题。最后，概述了詹姆斯·韦布空间望远镜(James Webb Space Telescope, JWST)在红外成像光谱观测方面的技术优势，及其为揭示星际PAH的化学本质、深化星际有机化学过程的理解所提供的全新研究视角与机遇。
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2026,47(1):70-83 ,DOI: 10.11972/j.issn.1672-8785.2026.01.006
Abstract:
蛋白质动态分析是理解生物功能的核心。红外光谱技术凭借其独特的时间分辨率和结构敏感性，已成为研究蛋白质动态过程的重要工具。本文系统综述了红外光谱技术在蛋白质动态结构分析中的基本原理、前沿技术及应用。该技术的时间分辨能力已实现从飞秒到毫秒级的全时间尺度覆盖，可捕捉蛋白质超快弛豫到构象重排的完整动态过程。二维红外光谱技术则进一步提升了光谱分辨率，增强了对复杂蛋白质体系的解析能力。红外光谱技术已被成功应用于蛋白质折叠、配体结合、膜蛋白动力学研究等多个领域，特别是在淀粉样纤维折叠机制、血红素蛋白配体结合、膜蛋白质子传递等关键生物学过程中取得了重要进展。未来，随着新型红外探针的开发、人工智能技术的融合以及仪器方法的创新，红外光谱技术将在蛋白质动态分析领域展现出更大的应用潜力。
2026年第47卷第1期
观点
展望
论文
综述
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2019,40(6):35-43
Abstract:
介绍了红外热成像技术的特点，讨论了红外热成像技术在民航、电力、石化、森林防火、医疗等民用领域的应用情况。介绍了红外热成像技术的市场状况，分析了不同应用领域对红外热成像技术的发展需求。
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2008,29(8)
Abstract:
介绍了一种利用MATLAB和数值逼近理论计算费米函数的简捷方法.计算结果的误差在10-6数量级,甚至可以更高.与其他方法相比,该方法具有精度高、使用便捷和速度快等优点.
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2008,29(12)
Abstract:
本文给出了四波混频的原理及特点,理论上推导了四波混频的产生,并给出了四波混频在光纤通信的密集波分复用、相位共轭波产生、四波混频实时光学检测中的应用.本文的研究目的旨在较为全面地掌握四波混频这一典型的非线性光学效应的应用方向,通过总结四波混频在已经较为成熟的研究领域的具体应用及研究方法,借此寻找四波混频更广泛的应用领域.
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2019,40(6):44-48
Abstract:
为实现光谱分析仪器的合理分类，从光谱仪的工作波段和分光技术原理两个角度进行了分类研究。在深入调研国内外现有光谱仪产品发展现状的基础上，对其进行了归纳分析，并给出了具体的分类方法和分类结果。同时，根据掌握的光谱研究技术，在结合光谱仪分类研究的基础上，概括介绍了光谱仪的比较研究结论，指出了其中的关键技术和核心部件。该结论能够为光谱仪研究人员提供一种全景的观察视角，同时也可为跟踪行业发展提供有价值的参考。
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2010,31(3):42-46
Abstract:
根据有限差分法原理，将求解范围划分为一系列等间距的离散节点后，一维薛定谔方程转化为可以用一个矩 阵方程表示的节点线性方程组。利用MATLAB提供的矩阵左除命令，即可得到各未知节点的函数近似值。该方法概念简单，使用方便， 不需要花费较多精力编程即可求解大型线性方程组。
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2019,40(7):35-46
Abstract:
综述了功能性近红外光谱脑成像噪声源及去噪方法。从成像原理、噪声来源和发生机制等方面分析并给出了抑制噪声的方法和操作，详细分析了干扰的组成成分及特性，给出了有效去除方法和提高近红外光谱脑成像分析建模过程中的信号质量算法。这些方法能对近红外光谱脑成像数据的分析和处理提供指导。总结了3种会影响近红外光谱脑成像信号的噪声源：电气噪声、实验设计和操作误差、生理伪影，给出了2种实用去噪算法，并阐述了成像技术的发展趋势。
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2008,29(12)
Abstract:
详细介绍了太赫兹波的优良性质及利用光导天线和光整流产生太赫兹波的方法.从远程监视、成像、爆炸物鉴别及无损检测等方面,重点介绍了太赫兹技术在军事领域中的应用.
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2019,40(7):18-25
Abstract:
系统性地分析了红外点目标探测系统的作用距离理论模型。通过建立大气分层模型，结合MODTRAN模型计算了中波红外光和长波红外光在典型大气条件下的透过率。两者计算结果的对比数据可为红外探测系统设计中的波段选择提供参考依据。通过对目标红外辐射强度的理论模型进行分析，计算了几种典型目标在不同波段的红外辐射强度，为系统作用距离的指标论证提供了支撑。从红外图像噪声的概率密度分布函数出发，推导出了图像信噪比与系统检测概率及虚警概率的理论公式，为检测门限设置提供了参考依据。红外点目标探测系统的作用距离理论模型分析结果对于提升红外探测系统作用距离指标论证的可信度和系统参数设计的合理性具有非常重要的理论支撑作用。
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2010,31(3):11-14
Abstract:
台风中心定位一般依靠气象专业人员采用人工手动方式进行，自动化程度不高，效率低。本文利用 单幅红外台风云图，根据台风运动特征以及天气学诊断原理，建立了基于红外卫星云图的云运动矢量主方向提取方法；在此基础上，根据台 风密闭云区近似为圆的几何形状，构建了以圆的几何特性为约束的台风中心自动定位最优目标函数，求得了解析解，实现了有眼和无眼台 风的自动定位。用这种方法对2005年“海棠”台风多个时次的红外卫星云图进行了台风中心自动定位仿真。该方法的定位精度较高，可作 为台风中心自动定位的良好技术手段。
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2019,40(6):27-34
Abstract:
主要从理论数值模拟和近场辐射实验研究的角度介绍了近几年在近场热辐射传热方面的最新研究成果。理论研究的焦点主要集中在石墨烯复合材料、人工加工或合成超材料等方面的传热研究。实验研究的焦点是实验室基于纳米尺度近场热辐射测量的设备制造与方法创新。目前实验上已经实现了最小距离仅为2 nm的极近场热辐射测量。近场热辐射的进一步研究可为热光伏、辐射制冷以及高效能源收集应用提供理论基础。
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2019,40(7):1-11
Abstract:
随着各种新型探测雷达、先进红外探测器和精确制导武器的相继问世，红外/雷达兼容隐身材料已经成为了目前隐身技术研究的重点。综述了传统和新型红外/雷达兼容隐身材料的隐身原理和研究现状，并对未来红外/雷达兼容隐身材料的发展方向进行了总结与展望。
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2013,34(7):15-19
Abstract:
从定态Schrodinger方程出发，研究了不同Al组分和不同温度对宽量子阱红外探测器吸收光谱的影响。当体系的费米能级固定后，发现量子阱基态束缚能随着Al组分增长而变大，且相应的吸收光谱峰值趋于短波。环境温度对AlGaAs/GaAs量子阱红外探测器的响应光谱影响不大。通过理论计算定量给出了AlGaAs/GaAs量子阱红外探测器吸收光谱随量子阱阱宽、Al组分和温度变化的规律。
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2011,32(8):25-28
Abstract:
针对海空环境的特点，在提取海天线前进行有效的背景抑制和目标增强处理。在直 线拟合法的基础上提出了一种剔除粗大点的改进方法 ，并利用Matlab对该方法进行了仿真试验。 试验结果 表明，该方法可以有效地检测出海空背景下的海天线与舰船位置，为目标识别和图像配准奠定了良好的基 础。
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高宇轩, 陈星明, 代俊, 杨美霞, 黄守彬, 陈翔, 侯振岩, 黄建
2023,44(4):20-32
Abstract:
调焦是高能激光系统中发射聚焦装置的关键一环。调焦机构对系统的瞄准和打击精度有着重要作用。为了解调焦机构的研究现状和发展趋势，首先对国外各类研究成熟的调焦机构进行了介绍，并分析了其调焦控制的原理以及针对各类技术问题所提出的解决方案。对于国内研究情况，则着重介绍了凸轮、丝杠、蜗轮蜗杆和直接驱动四种形式的调焦机构。然后分析了其控制调焦的基本原理，并介绍了应用于不同系统的调焦机构的设计特点。通过分析各类型调焦机构的设计及控制，总结和对比了它们的优点与不足，提出了适用于高能激光系统的调焦机构设计思路及研究方向，为高能激光系统调焦机构研究打下了技术基础。
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2008,29(12)
Abstract:
第一部分 一、探测与识别 1.高光谱图像的结构模型中正交子空间投影探测器与匹配滤光片的分析比较(P.Bajorski,美国罗彻斯特理工学院)
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2010,31(1):1-7
Abstract:
设计了一种基于棱镜-光栅-棱镜(PGP)的便携式地面成像光谱辐射计。系统的波段范围为可见--近红外，共有344个波段，光谱分辨率优于10nm，空间分辨率优于1mrad。本文以混合像元分解研究为应用背景，阐述了地面成像光谱辐射计的基本原理，分析了系统的主要技术指标，详细论述了系统设计，并对系统进行了相关测试。结果表明，系统具有较高的光谱、空间分辨率及良好的便携性，工作稳定可靠，非常适合在野外环境中应用，从而验证了便携式地面成像光谱辐射计用于混合像元分解研究的可行性。
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2008,29(8)
Abstract:
本文研究由介电系数和磁导率为负的材料组成的一维光子晶体中的电磁波脉冲的传播特性.利用传输矩阵的方法,计算出了该结构中脉冲传播的透射谱和相时间.数值结果表明,在光子带隙的带边和带底会分别出现脉冲传播速度减慢和加快的现象.若周期结构中间存在缺陷层,光子带隙中会出现极窄的透射峰,因此,对应于该频率的电磁波在该体系中传播时速度会变得更加缓慢.
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2017,38(6):1-7
Abstract:
针对近红外双色探测器在两种不同工作 波段的光谱响应曲线及暗电流，设计了一种基于近红外双色探 测器的信号采集系统及采集方法。该系统具有多种电流转电压 档位、电压放大档位和滤波电路带宽档位，能够快速进行信号 放大和带宽控制；同时通过数字/模拟转换器(D/A)为四级放大电 路提供模拟调零信号，可有效消除由光学系统的杂散光和探测器 自身的暗电流引起的噪声。该系统具有速率快、噪声低和分辨率 高等特点。通过使用这种信号采集系统，光学系统的信噪比、动态 范围、最小可测功率等指标参数都能得到提高。
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2016,37(4):27-32
Abstract:
提出了一种将视在光线法(Light Of Sight, LOS)与OpenGL软件接口相结合的方法。该方法利用OpenGL软件接口的深度测试 与遮挡查询功能，确定了复杂外形目标在某探测方向上的有效发射面元及其辐射在介质中的 传输路径。然后采用LOS法获得了大气层内目标在探测方向上的辐射特性。仿真结果表明， 本文方法行之有效，且计算效率高。
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2017,38(1):6-11
Abstract:
结合X射线衍射技术以及逐层化学 腐蚀剥离损伤层的方法，定量分析了InSb晶体 由于切割、研磨、抛光等工艺所引入的损伤层的深度，并探讨了 损伤层结构及引入因素。研究结果表明，切割加工是引入InSb晶 片表面损伤层的主要工序，其表面损伤层的深度达 到16 μm左右；双面研磨的InSb晶片表面的损伤层深度约 为12 μm；经机械化学抛光加工后的InSb晶片表面的损伤层深 度明显减小，约为2 μm。
