2025年第44卷第1期

红外物理与材料器件

• 基于线性雪崩器件的高灵敏红外成像探测技术研究

  林长青, 周双喜, 李璐芳, 刘高睿, 孙海彬, 张昱, 林加木, 孙胜利

  2025,44(1):1-10 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.01.001

  摘要： (32) HTML (11) PDF (2.21 MKB)(53)

  Abstract:

  随着空间遥感技术的发展，实际应用对红外系统探测灵敏度的要求不断提高。其中基于线性雪崩器件的红外成像探测技术能有效提升高帧频应用场合下的探测灵敏度。本文基于512×512的短波红外线性雪崩探测器组件，设计了小口径轻量化红外成像系统，并对其进行了低反偏下的性能测试。测试结果表明，基于线性雪崩型红外探测器的成像系统，在短积分时间下信噪比（Signal-to-Noise Ratio，SNR）的提升与倍增因子M基本呈线性关系，该系统的信噪比是相同口径传统相机的3倍。

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• 基于多目标粒子群优化算法设计的双波段窄带热辐射器

  邱千里, 章晋国, 周东劼, 谈冲, 孙艳, 郝加明, 戴宁

  2025,44(1):11-16 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.01.002

  摘要： (12) HTML (3) PDF (2.06 MKB)(24)

  Abstract:

  双波段窄带热辐射器在红外传感、加密、检测等众多领域具有重要的应用潜力。这种辐射器能够提供集中且精确的红外辐射能量，从而提高红外技术的灵敏度和分辨率。不过，在不同波段构建窄带辐射的条件通常会相互制约，同时实现双波段窄带热辐射仍具有一定的挑战性。本文提出了一种新型无需光刻的红外双波段窄带热辐射器。该辐射器由铝薄膜上非周期性的交替沉积Ge和YbF₃薄膜组成，Ge和YbF₃薄膜组成的分布式布拉格反射镜和铝基底在一定条件下可以激发Tamm等离激元（Tamm Plasmon Polaritons，TPPs），从而实现窄带辐射。首先使用多目标粒子群优化算法对辐射器的结构参数进行优化，以满足双波段TPP的激发条件。实验结果也验证了双波段辐射器在中波红外和长波红外波段具有窄带辐射的特性。本文提出的方法也可用于多波段辐射调控器件的设计，从而可以应用于多气体传感和多带红外伪装等领域。

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• Measurement of emissivity with a new grey body and novel IR thermal sensor dubbed TMOS

  Avraham Moshe, Bouscher Shlomi, Nemirovsky Jonathan, Nemirovsky Yael

  2025,44(1):17-24 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.01.003

  摘要： (12) HTML (3) PDF (1.62 MKB)(21)

  Abstract:

  The concept of emissivity has been with the scientific and engineering world since Planck formulated his blackbody radiation law more than a century ago. Nevertheless, emissivity is an elusive concept even for experts. It is a vague and fuzzy concept for the wider community of engineers. The importance of remote sensing of temperature by measuring IR radiation has been recognized in a wide range of industrial, medical, and environmental uses. One of the major sources of errors in IR radiometry is the emissivity of the surface being measured. In real experiments, emissivity may be influenced by many factors: surface texture, spectral properties, oxidation, and aging of surfaces. While commercial blackbodies are prevalent, the much-needed grey bodies with a known emissivity, are unavailable. This study describes how to achieve a calibrated and stable emissivity with a blackbody, a perforated screen, and a reliable and linear novel IR thermal sensor, 18 dubbed TMOS. The Digital TMOS is now a low-cost commercial product, it requires low power, and it has a small form factor. The methodology is based on two-color measurements, with two different optical filters, with selected wavelengths conforming to the grey body definition of the use case under study. With a photochemically etched perforated screen, the effective emissivity of the screen is simply the hole density area of the surface area that emits according to the blackbody temperature radiation. The concept is illustrated with ray tracing simulations, which demonstrate the approach. Measured results are reported.

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• V/III比对分子束外延生长的GaAs基InAs_xSb_1-x电子迁移率的影响

  张静, 阳智, 郑黎明, 朱小娟, 王萍, 杨琳

  2025,44(1):25-32 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.01.004

  摘要： (9) HTML (2) PDF (1.45 MKB)(14)

  Abstract:

  研究了Sb/In比对200 nm InAs_xSb_1-x薄膜传输特性和晶体质量的影响。通过对称（004）扫描和非对称（115）扫描的HRXRD计算了所有样品中InAs_xSb_1-x薄膜的Sb含量。计算结果表明，在Sb/In比为6和As/In比为3的条件下生长的InAs_xSb_1-x薄膜中，Sb组分为0.6。InAs_xSb_1-x薄膜在室温下测得的最高电子迁移率为28 560 cm²/V·s。同时，本文还研究了Sb/In比和As/In比对Al_0.2In_0.8Sb/InAs_xSb_1-x量子阱异质结的输运性质和晶体质量的影响。结果显示，在Sb/In比为6和As/In比为3的条件下生长的沟道厚度为30 nm的Al_0.2In_0.8Sb/InAs_0.4Sb_0.6量子阱异质结的最高电子迁移率为28 300 cm²/V·s，最小表面粗糙度为0.68 nm。通过优化生长条件，我们的样品具有更好的晶体质量和更光滑的表面形貌。

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• HgTe/ZnO量子点垂直堆叠异质结低暗电流光电探测器

  黄新宁, 姜腾腾, 狄云翔, 谢茂彬, 郭天乐, 刘晶晶, 吴斌民, 施静梅, 秦强, 邓功荣, 陈艳, 林铁, 沈宏, 孟祥建, 王旭东, 褚君浩, 葛军, 王建禄

  2025,44(1):33-39 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.01.005

  摘要： (16) HTML (1) PDF (1.47 MKB)(23)

  Abstract:

  胶体量子点（CQDs）受量子限域效应的影响，其带隙具有可调谐的特性，因此该类材料能够覆盖更宽的红外光谱范围，为突破传统红外探测器的技术路线提供了一种高成本效益的替代方案。近年来，得益于量子点的溶液加工特性以及其与硅基读出电路的单芯片集成能力，基于碲化汞胶体量子点的红外探测器展现出极大的应用前景。然而，面对垂直堆叠光伏器件的挑战，如阻挡层的匹配和薄膜非均匀性等问题，当前大部分与读出电路集成的器件仍采用平面结结构，限制了光吸收效率以及光生载流子的有效拆分和收集。在这里，我们通过合成高质量碲化汞量子点及精准控制界面质量，成功制备了基于HgTe和ZnO量子点材料的光伏型探测器。该探测器在80 K的工作温度下，实现了低至5.23×10^-9 A·cm^-2的暗电流水平和较高的整流比，以及满意的探测灵敏度。这项工作为碲化汞量子点在硅基读出电路上的垂直集成开辟了新途径，展示了其在高性能红外探测领域的巨大潜力。

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• InP基HEMT的整体小凹槽偏移与电学性能的相关性

  龚航, 周福贵, 封瑞泽, 冯识谕, 刘桐, 史敬元, 苏永波, 金智

  2025,44(1):40-45 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.01.006

  摘要： (7) HTML (0) PDF (1.44 MKB)(16)

  Abstract:

  在这项工作中，我们研究了整个小凹槽偏移对 InP 高电子迁移率晶体管（HEMT）的直流和射频特性的影响。L_g=80 nm HEMT采用双凹栅极工艺制造。 我们重点关注它们的直流和射频响应，包括最大跨导（g_m，max）、导通电阻（R_ON）、电流增益截止频率（f_T）和最大振荡频率（f_max）。这些设备具有几乎相同的R_ON。随着整个小凹槽向源移动，g_m，max会提高。然而，尽管整个小栅极凹槽向漏极移动会导致较小g_m，max，但较小的栅源电容（C_gs）和较小的漏极输出电导（g_ds）会导致最大的f_T。根据小信号建模，整个小凹槽朝向漏极的器件表现出优异的射频特性，例如f_T=372 GHz和f_max=394 GHz。这一结果是通过注意调整电阻和电容寄生效应来实现的，这些寄生效应在高频响应中起着关键作用。

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• 基于有机半导体单晶的可见至近红外光电探测器

  李湘, 胡金瀚, 钟志鹏, 陈于中, 王志强, 宋苗苗, 王洋, 张磊, 李建丰, 黄海

  2025,44(1):46-52 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.01.007

  摘要： (16) HTML (4) PDF (2.24 MKB)(22)

  Abstract:

  有机半导体材料因其易于制备、低成本、质量轻、可柔性弯折等特点，在光电子器件开发中表现出了独特的优势。本文探究了有机半导体晶体材料Y6-1O在光探测器件中的应用。首先利用溶液滴铸法在硅基衬底上制备Y6-1O单晶材料，并利用偏光显微镜、荧光光谱等方法表征了Y6-1O材料的光学性质，验证其高度单晶结晶性能以及近红外区的发光性能。接着制备了基于不同厚度Y6-1O材料的场效应晶体管器件，通过光电性能测试，发现器件表现出良好的可见至近红外光响应，器件的光谱响应峰值在785 nm的近红外区，光开关比达10²，光响应率可达16 mA/W。还发现器件的光谱响应可受栅压调控，并且与材料厚度等因素相关，为优化调节近红外光电探测器性能提供了重要条件。本研究不仅展示了基于Y6-1O单晶材料的有机光电晶体管在近红外探测上的优异性能，也为未来发展红外探测器提供了新的思路和方向。

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• 半浮栅铁电光电晶体管光子集成器件

  尚嘉乐, 陈艳, 颜浩然, 狄云翔, 黄新宁, 林铁, 孟祥建, 王旭东, 褚君浩, 王建禄

  2025,44(1):53-59 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.01.008

  摘要： (10) HTML (2) PDF (1.73 MKB)(21)

  Abstract:

  在光电子领域中，光电探测器扮演了关键的角色，应用范围从高速数据通信到精确的环境感测。尽管取得进步，传统的光电探测器在响应速度和暗电流方面仍面临挑战。在本研究中，我们提出了一种基于面内MoTe₂ p-n结的光电探测器，该探测器由半浮铁电栅控制。强铁电场使得器件中的p-n结耗尽区较短，有助于减少载流子传输时间，从而提高光电响应速度。这种非易失性MoTe₂同质结在外部栅压的作用下，能够改变内建电场的方向。作为光伏探测器，它实现了20 pA极低的暗电流和2 μs快速的光响应时间。光谱响应扩展到1550 nm的短波红外范围。此外，还展示设计了一个有光/无光作为二进制输入，将电流信号转化为电压输出的逻辑运算系统。这项研究不仅展示了二维材料在复杂光电探测器设计领域的多功能性，还为其在能效高、性能优的光电设备中的应用开辟了新途径。

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毫米波与太赫兹技术

• 基于钙钛矿材料的太赫兹频率可调编码超表面研究

  李依凡, 杨贺, 杨睿, 贾一鸣, 胡家敏, 娄存广, 于宇, 刘秀玲, 姚建铨

  2025,44(1):60-66 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.01.009

  摘要： (11) HTML (18) PDF (1.11 MKB)(49)

  Abstract:

  太赫兹波因其低能性、高透过性、抗干扰能力强、指纹性等独特特性，在探测、成像、雷达、军事防御等领域发挥着至关重要的作用，近年来得到了国内外学者的高度重视。但高成本和高损耗仍然是制约太赫兹调控发展的重要因素。钙钛矿材料具有优异的光电学特性，且制备工艺简单，可大批量生产，成为制备太赫兹探测器最有潜力的材料之一。此外，钙钛矿易于调节的特性弥补了超表面难以调节的缺陷，满足了可调谐超表面的需求。将这两者结合起来，可以在光场下有效地调控太赫兹。本文设计了两种编码超表面，由有机-无机杂化钙钛矿CH₃NH₃PbI₃、聚酰亚胺和铝组成，并通过光场控制分别改变两种结构的工作频率，将结果与理论计算进行对比验证其效果。第一种结构可以通过光场调控，在宽带工作频率和高效工作效率之间选取。第二种结构仅工作在0.1 THz，可以通过光改变相位，使得原有结构相位出现反转，从而控制波束反射方向。在此基础上我们制备了器件并进行了验证。本文一定程度上填补了编码超表面在光场调控领域下的空白，为后续研究提供了一种思路。

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红外光谱与遥感技术

• 面向卫星激光通信用高帧频短波红外图像的高精度光斑质心定位

  付鹏, 何道刚, 刘军, 王跃明

  2025,44(1):67-78 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.01.010

  摘要： (13) HTML (2) PDF (2.19 MKB)(26)

  Abstract:

  光斑质心定位的准确度对系统跟踪精度和激光链路搭建的稳定性有重要影响。在卫星激光通信系统中，采用短波红外波段作为信标光可以降低大气吸收，减少信号衰减。然而，短波红外图像中存在较强的非均匀性和盲元，这使得图像失真从而导致光斑质心定位精度下降。因此，短波红外图像光斑质心高精度定位具有重要的研究意义。本文提出了一种短波红外高精度光斑质心定位模型，对短波红外图像的非均匀性和盲元进行了校正，并量化了二者造成的定位误差；进一步基于模型进行了定位误差仿真，使用最新的640×512面阵InGaAs短波红外探测器，设计了用于卫星激光通信的新型光斑质心定位载荷。实验结果表明矫正后的图像非均匀性由7%降到0.6%，盲元剔除率达到100%，帧频可达2 000 Hz，光斑质心定位精度高达0.1像素点，实现了高帧频短波红外图像的高精度光斑质心定位。

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• 一维受限水和体相水中O-H键动力学的红外光谱分析

  张磊, 王天棋, 范彦平

  2025,44(1):79-86 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.01.011

  摘要： (10) HTML (4) PDF (1.07 MKB)(10)

  Abstract:

  在亚纳米碳纳米管中，水表现出独特的动力学特性，在红外光谱的高频区域，水分子内部氧-氢（O-H）键的伸缩振动与其氢键网络密切相关。因此，深入分析这两者间的关系至关重要。本文通过分子动力学模拟，研究了（6， 6） 单壁碳纳米管（SWNT）中一维受限水（One-Dimensional Confined Water，1DCW）与体相水（Bulk water，BW）的O-H键伸缩振动的红外光谱及其运动特性，结果表明，1DCW中两个O-H键的伸缩振动在红外光谱中展现出不同的吸收峰频率，而BW的O-H键都呈现两个相同的主频率峰。进一步使用弹簧谐振子模型分析揭示，O-H键伸缩幅度的差异是导致其振动频率变化的主要因素，伸缩幅度增加导致弹簧刚性降低，进而振动频率降低。更深入的研究发现，水分子间的氢键相互作用是O-H键伸缩幅度增加和振动频率降低的根本原因。最后，通过分析H原子的运动轨迹，清楚地揭示了1DCW和BW之间的动态差异。这些发现为理解纳米尺度下水分子行为提供了新视角，并对推动红外光谱探测技术的发展具有重要意义。

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红外光电系统与应用技术

• 组分掺杂对YbF₃薄膜材料光学和理化特性的影响及其在红外光学薄膜元件制备中的应用

  马秋静, 段微波, 于天燕, 李大琪, 余德明, 刘保剑, 庄秋慧, 刘定权

  2025,44(1):87-97 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.01.012

  摘要： (13) HTML (1) PDF (2.44 MKB)(17)

  Abstract:

  本文研究了沉积方式及氟化钙（CaF₂）的掺杂对氟化镱（YbF₃）薄膜材料光学和理化特性的影响。分别使用电子束蒸发工艺和电阻蒸发工艺，制备了纯YbF₃薄膜及掺杂不同比例CaF₂的YbF₃薄膜，通过光谱测量、应力测量、X射线衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）等测试方式对单层膜样品进行了表征，并使用经典洛伦兹谐振子色散模型对其进行光学常数拟合。结果表明，在采用电子束蒸发工艺、CaF₂掺杂比例为1%的条件下，获得了光学和理化性能较好的单层膜。在该条件下，设计和制备了长波红外减反射膜系，并对其进行了光谱表征和可靠性测试，结果表明其在长波红外区的透过率达到99%以上，可靠性达到空间红外光学薄膜相关标准要求。

• 晶体温度对飞秒激光诱导铁电畴反转过程的影响研究

  徐天翔, 王森, 林锦阳, 赵如薇, 徐铁峰, 盛艳

  2025,44(1):98-103 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.01.013

  摘要： (6) HTML (5) PDF (611.11 KKB)(14)

  Abstract:

  近红外飞秒激光诱导铁电畴反转技术是三维非线性光子晶体制备领域的重要手段，基于其制备的样品已在光学频率变换和非线性波前整形领域取得了一系列重要研究成果。目前，已报道的激光诱导铁电畴反转过程均在常温下进行，然而铁电体在升温时会逐步趋近居里点，其矫顽场等与铁电畴反转特性相关的物理性质均会随温度升高而发生改变，但目前关于温度对飞秒激光诱导铁电畴反转过程的影响规律尚不明确。本文选取居里温度约70~80 ℃的铌酸锶钡铁电晶体作为加工基质，在温度25~65 ℃下利用近红外飞秒激光诱导了反转铁电畴结构，通过观测结构的二次谐波光场分布推测铁电畴反转情况，获得了不同温度下畴反转所需的激光阈值功率，并对影响规律的产生原因进行了推测。

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• 基于交叉相关网络的少样本红外空中目标分类方法

  黄臻, 张湧, 公劲夫

  2025,44(1):104-112 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.01.014

  摘要： (11) HTML (2) PDF (1.44 MKB)(6)

  Abstract:

  针对红外空中目标样本匮乏、传统深度学习易产生过拟合等问题，提出一种基于交叉相关网络的少样本红外目标分类方法。该方法结合简单无参数自注意力和交叉注意力两个核心模块，通过分析支持图像和查询图像之间的自相关性和互相关性，实现少样本条件下红外目标的有效分类。所提出的交叉相关网络结合了这两个模块，以端到端的方式进行训练。其中，简单无参数自注意力负责提取图像内部结构，交叉注意力可以计算图像之间的互相关，进一步提取并融合图像之间的特征。与现有的小样本红外目标分类模型相比，该模型通过建模支持集和查询集之间特征的语义相关性，聚焦红外图像的几何结构和纹理信息，从而更好地关注目标对象。实验结果表明，该方法在各项分类任务中性能均优于现有的红外空中目标分类方法，且分类准确率最高提升超过3%。此外，消融实验和对比实验也证明了该方法的有效性。

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• 宽带高功率三维异构集成微波光子探测器

  许向前, 龚广宇, 孙雷, 李宇, 康晓晨, 李思敏, 潘时龙

  2025,44(1):113-118 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.01.015

  摘要： (9) HTML (6) PDF (934.65 KKB)(20)

  Abstract:

  本研究采用三维异构集成技术实现单行载流子光电二极管与微波集成电路芯片堆叠集成，研制出一款微波光子应用的高功率、宽带探测器芯片。通过优化单行载流子光电二极管的材料掺杂和外延工艺，显著提高了功率承受能力；采用集成背入射透镜和增设金属反射层的设计，有效提升了响应度；通过提取光电二极管的精确模型并采用阻抗补偿及宽带匹配电路设计技术，成功增强了宽带特性。将光电二极管芯片倒装集成在微波集成电路芯片上，大幅减小了芯片互连电路对高频性能的不利影响；采用高导热率底层芯片的设计，极大提升了探测器芯片的导热性能和高功率处理特性。研制的三维异构集成光电探测器1 dB带宽高达42 GHz，射频回波损耗优于11 dB，响应度优于0.85 A/W，暗电流低于50 nA，饱和输入光功率超过120 mW。三维异构集成微波光子探测器芯片实现了优异的带宽和响应度特性，该设计方法为微波光子应用提供了创新性的解决方案。

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红外学科交叉融合研究

• 基于红外双目视觉的同步目标检测与匹配网络

  曾长紊, 杨支羽, 代作晓, 顾明剑

  2025,44(1):119-129 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.01.016

  摘要： (7) HTML (11) PDF (2.39 MKB)(23)

  Abstract:

  特殊环境下道路目标的三维感知对汽车的全天时、全气候自动驾驶具有重要意义，红外双目视觉模仿人眼实现微光/无光等特殊环境下目标的立体感知，目标检测与匹配是双目视觉立体感知的关键技术。针对当前分步实现目标检测与目标匹配的过程冗杂问题，提出了一个可以同步检测与匹配红外目标的深度学习网络——SODMNet（Synchronous Object Detection and Matching Network）。SODMNet融合了目标检测网络和目标匹配模块，以目标检测网络为主要架构，取其分类与回归分支深层特征为目标匹配模块的输入，与特征图相对位置编码拼接后通过卷积网络输出左右图像特征描述子，根据特征描述子之间的欧氏距离得到目标匹配结果，实现双目视觉目标检测与匹配。与此同时，采集并制作了一个包含人、车辆等标注目标的夜间红外双目数据集。实验结果表明，SODMNet在该红外双目数据集上的目标检测精度mAP（Mean Average Precision）提升84.9%以上，同时目标匹配精度AP（Average Precision）达到0.5777。结果证明，SODMNet能够高精度地同步实现红外双目目标检测与匹配。

• 基于长波红外超材料吸收器的RLC等效电路模型设计及验证

  赵继聪, 党岩盟, 侯海洋, 林叶繁, 孙海燕, 张坤

  2025,44(1):130-138 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.01.017

  摘要： (17) HTML (4) PDF (3.49 MKB)(14)

  Abstract:

  提出一种能够准确预测超材料吸收结构光谱响应和共振特性的RLC等效电路模型理论，对其设计进行了扩展，同时详细表征了该模型中的参数。利用该模型，对不同尺寸超材料吸波材料的响应波长和带宽进行了计算。计算结果与有限差分时域（FDTD）模拟结果很好地吻合。所设计的吸收器采用微纳制造工艺制备，通过实验测试，在波长为9.28 μm时，吸收率超过90%。将预测结果与测试结果进行对比，表明两者的共振响应具有较好的一致性，从而证实了该模型的合理性和准确性。

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红外物理与材料器件

• Modeling the electronic band-structure of strained long-wavelength Type-II superlattices using the scattering matrix method

  Abbas Haddadi, Gail Brown, Manijeh Razeghi

  摘要： (59) HTML (0) PDF (631.67 KKB)(79)

  Abstract:

  This study introduces a comprehensive theoretical framework for accurately calculating the electronic band-structure of strained long-wavelength InAs/GaSb type-II superlattices. Utilizing an eight-band Hamiltonian in conjunction with a scattering matrix method， the model effectively incorporates quantum confinement， strain effects， and interface states. This robust and numerically stable approach achieves exceptional agreement with experimental data， offering a reliable tool for analyzing and engineering the band structure of complex multilayer systems.

红外光电系统与应用技术

• 基于“猫眼效应”的主动探测中波红外搜跟系统研制

  周潘伟, 丁学专, 李范鸣, 叶锡生

  摘要： (83) HTML (0) PDF (2.31 MKB)(27)

  Abstract:

  为了满足红外搜索跟踪应用对于红外导引装置进行精确识别与定位的迫切需求，进行了一种基于“猫眼效应”的主动探测中波红外搜跟系统（ADMWIRSTS）研制。该系统主要由光束控制分系统和红外搜跟分系统组成。光束控制分系统采用光机一体二维指向镜实现系统方位、俯仰方向控制功能，可覆盖360°×90°全空域范围。红外搜跟分系统采用两个中波红外制冷式640×512焦平面探测器进行了共孔径扩束、红外与照明激光合束、红外搜索、两级跟踪光机设计。本工作中，进行了系统集成设计及结构有限元分析，对外场景物进行了搜索成像及两级跟踪成像，并在实验室对主动探测技术进行了实验验证。实验结果显示，ADMWIRSTS可通过照明激光的回波实现对中波红外导引或红外探测系统进行红外搜索跟踪成像及精确识别定位。上述工作对于发展紧凑型高精度红外搜跟与激光压制一体化系统等具有重要的技术意义和实际应用价值，在装备、物资和基础设施防护方面有广阔的应用前景。

红外物理与材料器件

• 空间目标地基探测场景下BIB探测器性能需求分析

  郭小庆, 梁芳, 汪泽文, 董祚汝, 林一超, 张传胜, 王晓东

  ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001

  摘要： (82) HTML (0) PDF (902.56 KKB)(41)

  Abstract:

  探测器性能是实现空间目标探测的决定性因素之一。文章针对空间目标地基探测场景，分析了阻挡杂质带探测器的性能指标需求。通过建立地基探测场景辐射传输模型，对背景辐射及点目标辐射进行理论计算并分析了辐射与探测器性能指标的关系。以空间碎片为典型目标、地基望远镜为搭载平台，文章分析计算了中纬度高海拔探测环境下探测器量子效率、暗电流、满阱、比探测率等关键性能指标需求。研究结果为空间目标地基探测器结构设计奠定了理论基础。

• 高密度平面型InGaAs焦平面像元耦合作用数学模型

  杜爱博, 于春蕾, 邵秀梅, 于金瀛, 宝鹏飞, 陆劲速, 杨波, 朱宪亮, 李雪

  ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001

  摘要： (43) HTML (0) PDF (1.06 MKB)(23)

  Abstract:

  InGaAs焦平面探测器的应用追求高密度小中心距，中心距的减小加强了面阵像元间的相互耦合作用。通过制备不同规模5 μm中心距InGaAs小面阵器件，研究高密度焦平面像元耦合作用，创新地引入矩阵方程描述各部分的暗电流贡献，构建像元耦合数学模型，定量分析了耦合作用导致的暗电流贡献。结果表明，在-0.1 V偏压下，面阵中反偏状态像元对邻近反偏状态像元的暗电流抑制程度为像元本底暗电流的21.39%；零偏状态像元对邻近反偏状态像元的暗电流增幅程度可达219.42%。利用高密度焦平面像元耦合模型，总结了像元耦合对暗电流的影响规律，为高密度InGaAs焦平面的暗电流研究提供了新的思路。

• 制冷型红外探测器杜瓦辐射漏热的精确计算

  曾昌行, 陈军, 李司, 杨秀华, 李秋妍, 丁智鸿, 陶朝坤, 徐世春

  ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001

  摘要： (59) HTML (0) PDF (1.02 MKB)(26)

  Abstract:

  制冷型红外探测器杜瓦的热负载是表征杜瓦绝热能力的综合指标，辐射漏热是热负载的一部分，计算辐射漏热时，传统的方法一般将杜瓦简化为同轴圆筒模型，简化模型与实际模型相差较大且无法计算发射率、透射率和反射率随波长变化的表面之间的辐射换热。为提高杜瓦辐射漏热的计算精度，基于蒙特卡洛原理，采用3D Studio Max建模，提取模型信息开发程序，得到了一套基于辐射传递因子的杜瓦辐射漏热通用计算程序。为了初步检验计算程序的准确性，按灰体假设计算了两型实验杜瓦的冷端辐射漏热并与实验测量值进行比对，实验杜瓦1（典型1K×1K）冷端辐射漏热的理论计算值和实验测量值分别为155mW和136mW，两者的误差为19mW；实验杜瓦2（典型640×512）冷端辐射漏热的理论计算值和实验测量值分别为87mW和79mW，两者的误差为8mW。初步检验计算程序的准确性后，考虑材料表面发射率、透射率和反射率随波长的变化及温度对辐射波长的影响，计算和实验测量了工程用典型1K1K长波杜瓦在窗片面对发射率为0.9的灰体时的冷端辐射漏热，理论计算值为127mW，实验测量值为110mW，两者的误差为17mW。

毫米波与太赫兹技术

• 220 GHz集成T/R组件关键技术研究

  姚常飞, 翁律涛, 董文超, 陈思宇, 王昊, 王文伟, 刘强, 朱明

  ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001

  摘要： (51) HTML (0) PDF (1.82 MKB)(19)

  Abstract:

  研制了一种工作于220 GHz频段的收发组件。该组件由本振链路、发射链路、接收链路三部分组成，具有高集成度的特点。为解决链路中杂散信号的干扰问题，设计了218~226 GHz波导带通滤波器。该滤波器采用双模谐振腔结构，在通带左侧引入了一个传输零点，对214 GHz杂散信号起到了60 dBc的抑制。为达到发射功率指标，采用了改进型E面魔T构成四路功率合成放大器，该模块实现了72.5%的合成效率及高于82 mW的发射功率。最后经实测：在219.5~221 GHz的频段内，发射功率为82~95 mW，接收链路噪声系数小于7.1 dB，接收增益为5.1~6.0 dB，尺寸为65*70*30 mm³。

红外光谱与遥感技术

• 基于自监督预训练与跨尺度对比学习的多模态遥感图像融合

  李朝伟, 冯世阳, 王斌

  ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001

  摘要： (62) HTML (0) PDF (917.24 KKB)(53)

  Abstract:

  自监督预训练方法具有强大的特征提取和模型迁移能力，然而，目前多模态遥感图像融合中的预训练方法只对所提取多模态特征进行拼接等操作实现简单融合，而未针对多模态信息的融合设计专有模块，导致多模态互补信息融合不充分；其次，这些方法未考虑和利用遥感图像内部的跨尺度一致性先验，导致其对多模态遥感信息的提取和整合有限，因而使得各种下游任务的性能有待提高。针对上述问题，提出一种基于自监督预训练与跨尺度对比学习的多模态遥感图像融合方法，主要包括三部分：1）通过引入交叉注意力融合机制初步融合不同模态提取的特征，再借助于编码器模块进一步提取特征，从而实现各模态互补信息的显式聚合和提取；2）通过引入跨模态融合机制，使每种模态能从所有模态的特征中提取有用的补充信息，分别解码后重构各模态输入；3）基于遥感图像的跨尺度一致性约束，引入跨尺度对比学习，以增强对单模态信息的提取，实现更鲁棒的预训练。在多个公开多模态遥感图像融合数据集上的实验结果表明，与现有方法相比，所提出算法在多种下游任务中均取得了显著的性能提升，在Globe230k数据集上达到了79.01的平均交并比（mIoU）、92.56 的总体准确率（OA）和 88.05 的平均 F1 分数（mF1），且具有扩展性好、超参数易设置的优点。

红外物理与材料器件

• 基于InP/In_0.53Ga_0.47As材料体系的1550nm激光能量转换器

  张宗坤, 孙艳, 郝加明, 戴宁

  ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001

  摘要： (61) HTML (0) PDF (1.79 MKB)(14)

  Abstract:

  本文报道了基于InP/In_0.53Ga_0.47As材料体系的1550 nm波长激光能量转换器。通过优化吸收层厚度及采用双层减反射结构（SiO₂和SiN），器件光吸收率高达96%，并具有良好的角度变化不敏感性和波长变化鲁棒性。实验结果与理论结果相一致。器件外量子效率（EQE）达92%。在47 mW/cm2的激光功率密度下，电池的光电转换效率达到了23%，理论分析揭示该实验结果之所以低于理论预测值，主要原因是样品器件具有较高的串联电阻和较低的并联电阻，为提高激光光伏电池效率还需进一步优化器件工艺，以降低器件相关电阻阻值。此外，本文还深入探讨了器件区面积对器件光伏性能的影响，为激光光伏电池的微型化提供了优化方向。

红外光谱与遥感技术

• 基于垂直航迹校正的机载面阵摆扫成像系统变速扫描方法研究

  金家融, 韩贵丞, 王崇儒, 吴任飞, 王跃明

  摘要： (61) HTML (0) PDF (2.06 MKB)(40)

  Abstract:

  机载面阵摆扫成像系统多采用匀速扫描方案，对于大惯量的整机摆扫系统，匀速式扫描需要消耗大量时间完成换向动作，制约了高速换向扫描时的适应能力，限制了系统的扫描效率。论文提出了一种正弦型的新型变速横滚扫描策略，减小速度与加速度突变，降低换向时间损耗。基于俯仰方向的前向像移补偿策略，建立了垂直航迹校正的视轴位置计算模型，使扫描图像中心视轴稳定在同一水平线，有利于摆扫图像的准确拼接。经理论分析与仿真实验验证，在90°摆扫成像角度，相同速高比条件下，扫描效率可提高约18.6%。采用新的垂直航迹计算方法，实现了宽视场高分辨率成像，单行视轴水平稳定精度优于0.4mrad。论文研究工作对推动机载面阵摆扫成像技术向着宽视场、大速高比、高扫描效率方向的进一步发展具有重要意义。

毫米波与太赫兹技术

• 新型光子晶体波导多功能出射光集束器件

  柳泽坤, 华昌洲

  ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001

  摘要： (125) HTML (0) PDF (1.67 MKB)(19)

  Abstract:

  基于二维三角晶格光子晶体，设计了一款新型二维光子晶体波导出射光集束的多功能器件，可以实现融合出射光集束和特定波长的高效滤波。该出射光集束结构类似于光栅结构，通过多通道之间的相互干涉原理使出射光呈集束状态，提高了出射光的辐射效率和距离，利用时域有限差分法可得，在1.447的入射波长下具有高达450的有效传播距离。该结构设计对在范围1.435~1.465内的入射光具有很好的集束能力。同时，在波导两边还有两个六边形的耦合滤波结构，对于中心波长为1.490和1.510的入射光波，分别接近98.4%和97.3%的透射效率。该融合结构成功实现了滤波和集束功能。

• 动态范围超过75 dB的InGaAs/InAlAs光电导太赫兹探测天线制备与表征

  江情男, 谭智勇, 万文坚, 符张龙, 夏宇, 李敏, 曹俊诚

  ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001

  摘要： (77) HTML (0) PDF (1.14 MKB)(12)

  Abstract:

  光电导天线是太赫兹频段非常重要的器件，在太赫兹时域光谱技术中应用广泛。文章采用分子束外延生长方法制备Be掺杂InGaAs/InAlAs超晶格材料，作为1550 nm激光泵浦光电导太赫兹探测天线的光吸收材料，制备的材料方块电阻大于10⁶ Ω/sq、电子迁移率为216 cm²/（V?s）；采用湿法腐蚀和磁控溅射工艺分别制备探测天线有源区台面和电极结构，并将天线芯片封装在PCB电路板上。采用国产1550 nm飞秒泵浦激光器搭建探测天线测试系统，对电极间隙分别为40 μm和60 μm的探测天线进行了表征；测量结果表明，60 μm天线具有更宽的谱宽和功率动态范围，分别达到4.0 THz和77.0 dB。

• 应用于亚毫米波锁相振荡器的共谐振扩展互作用电路设计

  毕亮杰, 李海龙, 王彬, 蒙林, 殷勇

  摘要： (43) HTML (0) PDF (1.92 MKB)(10)

  Abstract:

  本论文提出了一种基于高阶TMn1模的共谐振扩展互作用电路系统方案，用于锁定两个扩展互作用振荡器（EIO）的相位，以在G波段产生高功率。两个独立的EIO通过一个特定设计长度Lg的间隙波导内建立的单间隙耦合场耦合，形成基于共谐振系统的锁相EIO。作为一个整体系统，重点研究了该系统在不同单间隙耦合场下的模式分析、模式跳变，从而揭示了改变Lg时两个EIO注波互作用之间相位差的变化。为了证明所提出的电路系统锁定EIO相位的有效性，我们开展粒子模拟（PIC）研究，表明当两个输出端口的输出信号之间的相位差为0和π时，会发生对应于具有不同n的TMn1模式的跳变。模拟结果表明：1）该锁相振荡器能够在220 GHz下产生两倍于单个振荡器的输出功率；2）当双电子注的注电流有差异或考虑两个EIO腔体加工容差时，两个EIO仍然能够产生具有0和π相位差的输出信号。该方案有望扩展到多个EIO之间的锁相，并在毫米波和更高频率下产生更高的功率。

红外光电系统与应用技术

• Infrared-NeRF：一种基于NeRF的低分辨率热红外光场3D重建方法

  黄一凡, 汪锐, 邓力鸣, 李佳家, 李希才

  摘要： (138) HTML (0) PDF (1.95 MKB)(24)

  Abstract:

  本文针对低分辨率热红外场景提出了一种基于神经辐射场（NeRF）的三维光场重建方法Infrared-NeRF。结合低分辨率热红外成像特点，面向热红外三维重建的速度和精度提升问题开展了多方面优化。首先，受玻尔兹曼热辐射定律启发，首次将距离这一因素纳入NeRF模型中，使得单光线的传播呈非线性变化，更为准确地描述了红外辐射强度随距离增大而递减的物理性质。其次，在推理速度提升方面，基于红外图像中前景和背景呈高低频分布现象，提出了多光线非均匀光线合成策略，使得模型更关注场景中的前景物体，减少背景中光线的分布，在不降低精度的情况下大幅减少训练时间。此外，相较于可见光场景红外图像仅有单通道，因此只需要较少的网络参数。经过同一训练数据和数据筛选方法进行实验表明，相较原始NeRF，改进后的网络PSNR和SSIM平均提升了13.8%和4.62%，LPIPS平均降低了46%。并且得益于网络层数的优化和数据甄别方法，训练仅需耗费约原方法25%的时间即可达到收敛。最后，针对背景暗弱的场景，本文通过限制模型查询区间的方法使得模型的推理速度相较于原始NeRF提升了4-6倍。

• 基于Vibe Gases算法的气体羽流红外成像技术研究

  杨振, 丁士航, 刘世界, 陈丽, 赵帮健, 王朋宇, 王策源, 徐宇晖

  ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001

  摘要： (41) HTML (0) PDF (1.17 MKB)(29)

  Abstract:

  气体泄漏在空间中以扩散方式传播，泄漏源附近通常会形成浓度动态稳定的羽流，在红外图像中呈现近似“静止”的区域。这一特性常导致运动物体检测算法在这些区域的准确率降低，且难以获取气体的空间浓度分布。为解决这一问题，提出了基于背景差分法的Vibe Gases自适应阈值检测算法，对气体羽流成像的两个关键阶段进行了改进。在前景提取阶段，首先通过气体检测逻辑构建前景差分矩阵并进行二维频率映射，随后利用最小二乘法拟合差分分布函数，以计算前景与背景分离的最佳阈值。在背景更新阶段，构建前景气体的信号矩阵并进行二维频率映射，通过高通滤波提取主要信号范围，对位于气体区域且在主要信号范围内的像素进行延迟更新。气体稳定泄漏时的红外探测成像实验表明，在20米处对乙烯的探测准确率为91.0%，交并比为89.4%；在5米处对小泄漏量六氟化硫的探测准确率为81.3%，交并比为80.7%。该算法显著提高了气体羽流的成像质量，增强了对不同气体和场景的探测自适应性，并有效提取了气体空间浓度分布。

毫米波与太赫兹技术

• 毫米波相位一致性验证系统的实现与研究

  刘佳奇, 杨鹏飞, 朱亦鸣

  ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001

  摘要： (33) HTML (0) PDF (966.61 KKB)(13)

  Abstract:

  相位一致性是决定多通道毫米波矢量接收机灵敏度的关键因素，研制毫米波相位一致性验证系统对实现高灵敏多通道接收机至关重要。该系统能够生成多通道矢量接收机所需要的矢量信号并作为目标系统或目标子系统的激励信号，应用于验证和评估这些矢量接收机或者矢量子系统的性能，为系统的研究、制造提供有力的理论和技术支撑。验证系统通过专用的相位一致性测试软件，将通用仪表、专用仪表组成一套完整的系统，研究双通道源相位一致性信号系统的搭配、校准、验证和信号产生输出特性。基于毫米波相位一致性原理研究并开发出矢量监测校准输出网络为专用仪表形态，包含射频幅相校准、矢量信号的校正，幅相测试与控制及信号输出幅度门限保护等多项创新性功能模块；同时该系统所有测控连接部分采用网口进行同步反馈与控制。

• A Novel W-band Substrate Integrated Microstrip to Ultra-thin Cavity Filter Transition

  Cao Yi, Tang Xiaohong, Liu Yong, Cai Zongqi

  摘要： (67) HTML (0) PDF (1.04 MKB)(15)

  Abstract:

  本文设计了一种W波段基片集成的微带到超薄腔体滤波器的过渡结构。该结构是一种连接微带电路和波导滤波器的新方法，这种新结构实现了从微带线到超薄腔体滤波器的平面集成化过渡，从而减小过渡结构的尺寸，实现小型化。该结构包含一个可以将微带线中的电磁场引入减高介质填充波导的锥形微带过渡结构；一个用于连接减高介质填充波导和超薄腔体滤波器的空气匹配腔。其中，微带线、减高介质填充波导以及超薄腔体滤波器的高度一致，这就使得整个结构可以和射频电路处在同一个平面，从而实现平面集成化。同时，该结构的输入输出端都是微带线，为了便于测试，加工时在该结构两端增加鳍线过渡结构。仿真结果显示，在微带到超薄腔体滤波器过渡结构的两端增加鳍线后，其通带为91.5GHz到96.5GHz，带内插损小于1.9dB，带内回波损耗大于20dB。随后对该结构进行了加工，实测结果显示，其通带为91.5GHz到96.5GHz，带内插损小于2.6dB，带内回波损耗大于15dB。值得注意的是，该测试结果依旧包含了两侧的鳍线所带来的影响。最后，为了验证该结构的可行性，设计了一个紧凑型的W波段集成上变频模块，并用本文设计的结构代替传统的鳍线过渡加波导滤波器结构。经过测试，该W波段集成上变频模块对84GHz的本振抑制达到95dBc，同时证明了本文推荐的结构可以在不影响滤波器性能的前提下实现系统集成的小型化。

• 基于Transformer模型的磷化铟高电子迁移率晶体管毫米波建模

  张雅雪, 张傲, 高建军

  摘要： (54) HTML (0) PDF (992.01 KKB)(11)

  Abstract:

  本文对基于Transformer神经网络模型的磷化铟高电子迁移率晶体管（InP HEMT）小信号建模进行了研究，利用Transformer模型对HEMT器件的交流S参数进行训练和验证。在所提出的模型中，八层Transformer编码器串联，每个Transformer的编码器层由多头注意层和前馈神经网络层组成。实验结果表明，在0.5-40 GHz频率范围内，HEMT器件测量和建模的S参数匹配良好，频率误差小于1%。与其他模型相比，可以达到良好的精度，验证了所提模型的有效性。

• 适用于汽车毫米波雷达频率复杂阻抗匹配的宽带非均匀微带线设计

  张双根, 于涛, 王玉兰, 程志华, 姚建铨

  ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001

  摘要： (50) HTML (0) PDF (2.45 MKB)(13)

  Abstract:

  连接毫米波雷达芯片和天线的微带传输线对天线的辐射效率和带宽有重要影响。本文提出了一种适用于汽车雷达频率范围内复杂阻抗匹配的宽带非均匀微带线。与渐变传输线不同，波浪形传输线由周期性的半圆短段组成。通过调整半圆的半径，表面电流变化并集中在半圆部分，从而获得更宽的谐振频率可调范围。结果表明，加载波浪线毫米波雷达天线的带宽提高到9.37 GHz，比加载渐变线宽5.81 GHz。加载波浪传输线后天线的增益为14.69 dB，半功率波束宽度约为9.58°。提出的非均匀微带线方案为实现毫米波雷达扩展宽带的应用提供了重要的思路。

红外物理与材料器件

• 基于波形频域匹配的激光足印定位方法

  周思寒, 赵朴凡, 韩启金, 栾超, 杨坚, 王恒, 马跃, 周辉, 李松

  ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001

  摘要： (89) HTML (0) PDF (1.65 MKB)(179)

  Abstract:

  国产高分系列卫星搭载的激光测高仪主要用于为影像提供高程控制点。在卫星运行过程中受环境变化的影响导致激光指向偏移，足印定位误差增大，直接降低了控制点高程精度。这种影响在复杂山地尤为明显。为了提高星载激光测高仪观测成果在复杂山地的可用性，提出一种基于波形频域匹配的激光足印定位方法：利用高精度的地形数据进行波形仿真，由计算仿真波形与国产高分系列卫星接收波形在频域的相关性确定激光足印的位置；由多足印频域匹配的联合计算，得到激光指向的系统偏差。在美国蒙大纳州中部、怀俄明州西部、犹他州东部三个区域进行的实验结果表明，该方法获得的足印平面偏移距离标准差、平面正北夹角标准差、等效激光指向偏离角度标准差等均优于时域波形匹配方法，证明了基于波形的频域匹配方法在足印高精度定位方面具有优势，为提高卫星激光测高仪观测成果在复杂山地的可用性、以及利用波形匹配实施对卫星激光测高仪指向误差校正奠定了基础。

红外学科交叉融合研究

• 浮空器平台海雾背景下红外偏振特性分析及作用距离建模

  叶敏锐, 崔文楠, 黄夏阳, 张涛

  ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001

  摘要： (86) HTML (0) PDF (977.50 KKB)(207)

  Abstract:

  研究旨在通过仿真实验揭示红外偏振成像系统在浮空器平台海雾背景下的探测优势。首先，基于偏振双向反射分布函数，分析了偏振特性随观测角度变化的规律，研究结果表明红外偏振在浮空器斜掠观测中的适用性。其次，借助蒙特卡洛方法和MRTD模型，构建了红外偏振成像系统的最远作用距离模型，从而验证了红外偏振成像相较于红外强度成像在海雾背景下特征保持和探测距离上存在优势。为红外偏振技术在浮空器平台上的部署应用，提供了理论分析和仿真依据。

红外物理与材料器件

• 基于在轨数据的FY-3E/HIRAS-II红外光学载荷热模型标校研究

  李玉涵, 杨宝玉, 张强, 郭志鹏, 吴亦农, 唐晓, 李尚举

  ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001

  摘要： (74) HTML (0) PDF (1.60 MKB)(172)

  Abstract:

  红外高光谱大气探测仪II（HIRAS-II）是风云三号E星（FY-3E）上的关键设备，具有高光谱、高灵敏度和高精度的垂直大气探测能力。为了确保探测精度，需要将其热模型与在轨温度数据进行标校。本研究中，通过引入先进的克里金代理模型和高效的自适应区域优化算法，建立了一种智能化、自动化、精准化的标校方法，命名为智能热模型标校平台（ICP-TM）。利用该方法对FY-3E/HIRAS进行热模型标校后，结果表明，与在轨数据相比，热模型的预测误差在低温工况（10 ℃）下从5 K降低到±1 K以内。随后在高温工况（20 ℃）下验证了标校后的模型，该模型在不同工况下表现出良好的通用性。这种标校精度也优于其他类似文献中的误差值（如3 K）。此外，使用ICP-TM平台完成该标校过程仅用了8天，效率远高于基于手动标校方法的3个月时间成本。这说明所提出的方法显著提高了热模型的精度和效率，有助于后续红外光学载荷的在轨精密热控研究。

红外光电系统与应用技术

• 1.6Tbps 以上速率数据中心LWDM AWG的设计和制备

  黄淞, 崔鹏伟, 王玥, 王亮亮, 张家顺, 马骏驰, 张春雪, 郭利勇, 杨涵茗, 吴远大, 安俊明, 宋泽国

  ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001

  摘要： (73) HTML (0) PDF (2.53 MKB)(150)

  Abstract:

  采用二氧化硅平面光波回路 （PLC） 技术，设计并制备了 O 波段、通道间距 800 GHz 的 16 通道阵列波导光栅 （AWG）。将波长分配从 IEEE 802.3bs 规定的 8 个通道扩展到 16 个通道，增加了通道数量并提高了传输容量，以满足未来数据中心对 1.6 Tbps 及更高速信号传输的要求。通过优化 AWG 结构，使其插入损耗优于 -1.61 dB，插损均匀性低于 0.35dB，偏振相关损耗 （PDL） 低于 0.35 dB，相邻信道串扰低于 -20.05 dB，纹波小于 0.75dB，中心波长偏差低于 0.22nm，1 dB 带宽超过 2.88 nm。同时验证了该 AWG 可以传输每通道 53.125 Gbaud 的 4 级脉冲幅度调制（PAM4）信号，总传输速率可达1.6Tbps以上。

红外学科交叉融合研究

• 基于自构卷积核改进模板匹配的红外十字靶标中心定位算法

  袁狄剑, 许新科, 刘通, 汪劲雯, 杜昱

  ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001

  摘要： (104) HTML (0) PDF (1.18 MKB)(243)

  Abstract:

  靶标中心定位是红外热成像仪标定过程中的关键技术。针对靶标形貌相对复杂的特点，提出了一种基于自构卷积核改进模板匹配的中心定位算法。算法首先通过构造具有靶标图像特征的归一化模板，在下采样与预处理的目标图像上移动模板进行匹配运算，得到粗定位结果；根据粗定位中心对原图进行ROI精细匹配，并通过亚像素细分算法进一步校正，最终确定准确的靶标中心位置。利用该算法对模拟的劣化环境下靶标图像进行检测，能有效避免模糊、背景复杂、目标不完整或者特征不明显的情况对定位的干扰，具有较好的鲁棒性，能够准确地定位靶标中心，且运算速度快，与传统CCORR、NCC等模板匹配和Hough变换相比有较大的提升，可以满足红外热成像仪自动标定过程中的定位需求。

• 稀疏性和自相似性先验引导的深度学习图像盲超分

  葛孙逸, 罗小伟, 冯世阳, 王斌

  ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001

  摘要： (121) HTML (0) PDF (1.14 MKB)(164)

  Abstract:

  现有的基于深度学习的图像盲超分算法仅利用神经网络端到端地学习低分辨率图像到高分辨率图像的映射，让网络隐式地学习图像的先验，导致算法仍产生模糊的超分结果。针对上述问题，提出一种稀疏性和自相似性先验引导的深度学习图像盲超分算法。首先，针对不同的低分辨率图像输入，利用动态线性核估计模块，有效估计出相应模糊核；然后，利用基于快速迭代软阈值收缩算法（FISTA）的深度展开反卷积滤波模块，显式地对信号的稀疏性先验进行建模，实现对退化图像的反卷积恢复；最后，利用双通道多尺度大感受野恢复模块，借助于图像自相似性先验进行超分恢复。实验结果表明，相较于现有方法，所提出算法在公开的Gaussian8数据集上达到了31.66的峰值信噪比（PSNR）与0.8725的结构相似度（SSIM），在公开的DIV2KRK数据集上实现了29.08的PSNR与0.8007的SSIM，其所恢复出的图像不仅具有最高的复原指标，还具有更佳的视觉效果。

红外物理与材料器件

• 多通道交互注意与轮廓增强的红外无人机检测

  聂苏珍, 曹杰, 郝群, 庄须叶

  ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001

  摘要： (88) HTML (0) PDF (1.97 MKB)(327)

  Abstract:

  无人机因其小巧、轻便、灵活的特点，在农业、物流、救援、赈灾等方面有着广泛的应用。然而如果使用不当或管理不善，不仅会造成个人隐私泄露、财产损失，还可能对公共安全甚至军事安全构成威胁。因此，实时准确地对空域内的无人机进行检测与预警具有重要作用。对此，提出了一种用于红外无人机检测的多通道交互注意力和边缘轮廓增强的方法（MCIAECE）。首先，通过构建多通道交互注意力机制模块和边缘轮廓增强模块组成的多通道对红外图像的浅层和深层特征进行提取，经过注意力机制可以增强目标特征而边缘轮廓增强则可以获取更多细节信息。然后使用多级特征融合模块将所提取的各层特征进行融合增强，从而获得检测结果。实验结果表明，在三个数据集上用多通道交互注意力和边缘轮廓增强的方法都能够达到较好的效果。其中在NUDT-SIRST红外数据集上效果最佳，检测概率和交并比分别为98.83%和85.11%与基线网络相比提高了1.95%和6.88%，与其他方法相比，在目标的边缘轮廓还原方面效果显著。

• 吸收倍增分离型雪崩器件的穿通现象研究

  李冲, 马子怡, 杨帅, 刘玥雯, 王稼轩, 刘云飞, 董昱森, 李紫倩, 刘殿波

  ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001

  摘要： (97) HTML (0) PDF (1.38 MKB)(160)

  Abstract:

  本文研究了吸收倍增分离型雪崩光电探测器（SACM APD）的穿通特性，基于器件的光谱响应、电容特性以及不同工作温度下的I-V特性，结合SILVACO仿真平台计算得到的器件内部电场和能带分布，分析了SACM APD穿通前后器件性能并建立相应的数学模型。设计优化硅基SACM APD器件结构参数和工艺参数，当场控层离子注入能量为580KeV时，仿真得到，优化结构器件的穿通阈值电压为-30 V，电容降低至穿通前的1/3。基于CMOS工艺制备了硅SACM APD器件，测试得到器件的穿通阈值电压为-30 V，穿通时光电流升高至原来的2.18倍@808 nm，响应峰值波长由穿通前的590 nm红移至穿通后的820 nm，峰值响应度由0.171 A/W@590 nm升高至0.377 A/W@820 nm，电容降低为穿通前的1/3@1 MHz。

• 基于微双臂马赫-曾德尔干涉仪的近红外全光纤模式监测器

  朱晓军, 刘宇, 吴越, 庄浩然, 孙丹, 施跃春, 曹娟, 杨永杰

  ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001

  摘要： (104) HTML (0) PDF (1.20 MKB)(179)

  Abstract:

  提出了一种基于微双臂马赫-曾德干涉仪（MTP-MZI）的新型近红外全光纤模式监测器。该MTP-MZI模式监测器通过光纤熔接机将无芯光纤（NCF）和单模光纤（SMF）熔接耦合，形成两条独立的厘米级光传输路径。NCF中近红外高阶模式相较于SMF中基模对曲率变化引起的能量泄露更敏感，因此曲率变化时，NCF中近红外高阶模式光泄露，导致MTP-MZI透射光谱发生变化。通过分析器件的曲率、透射光谱和空间频谱的关系，可以研究曲率变化过程中参与干涉的模式，以揭示光纤中近红外光的模式传输特性。验证实验中，通过在模式监测器前熔接空芯光纤 (HCF) 激发高阶模式，曲率变化时引入的高阶模式光泄露，透射光谱恢复至无弯曲且未接入HCF的状态。实验结果表明，MTP-MZI模式监测器能够监测外部引入的光纤模式，为近红外全光纤模态监测在光纤信息系统中的应用提供理论与实验依据。

红外学科交叉融合研究

• 基于超对称波导的宽脊中波量子级联激光器结构设计

  杜舒豪, 郑显通, 贾涵, 崔锦涛, 张诗雅, 柳渊, 冯玉林, 刘铭, 张东亮

  ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001

  摘要： (100) HTML (0) PDF (1004.59 KKB)(185)

  Abstract:

  在大面积量子级联激光器功率扩展过程中，经常遇到光束质量下降、多叶远场模式发射等挑战。这些问题随着脊宽的增加而变得尤为突出，最终导致多模问题。针对这一问题，提出了一种基于超对称原理的创新多脊波导结构。该结构由中间较宽的主波导和两边较窄的辅助波导组成。通过模式匹配设计将主波导的高阶模式与辅助波导的模式耦合，辅助波导的光损耗抑制这些高阶模式，从而实现较宽主波导的基模激光发射。本文采用有限差分特征模方法对4.6 μm波长量子级联激光器进行了详细的结构建模和仿真优化，成功实现了脊宽为10 μm的单横模QCL。与传统单模QCL（脊宽约5 μm）相比，MRW结构有可能使激光器的增益面积提高100%，为提升中红外量子级联激光器单模发光功率提供了一种新颖的设计理念和方法，具有重要意义。

红外物理与材料器件

• 基于硒化镓晶体的电光取样探测技术在中红外波段的性能分析

  杜海伟, 王婧仪, 孙长明, 李强爽

  ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001

  摘要： (86) HTML (0) PDF (646.82 KKB)(135)

  Abstract:

  电光采样探测技术已在太赫兹技术领域得到广泛应用，该技术还可以测量少周期激光脉冲的电场时域波形。其频率响应和探测带宽直接由电光晶体和探测激光脉冲的脉宽决定。研究了基于薄硒化镓晶体的电光取样探测技术在中红外少周期激光脉冲测量中的频率响应特性和探测性能。计算了该技术在探测过程中引起的激光脉冲中心频率偏移和带宽变化规律，进而讨论了引起的脉冲畸变规律。研究发现这种技术会导致探测的少周期激光脉冲中心频率发生红移、带宽变窄。当测量的激光波长从2 μm增加到10 μm时，这种变化随之减小。本工作有助于评估电光取样探测技术在中红外波段的测量性能，并为相关实验提供参考。

光学生物医学融合与成像技术的应用

• 精准对齐的共轴可见光-近红外二区双通道手术导航系统及其在临床人血供评估中的应用

  张浴煌, 刘孝龙, 孙思颖, 樊潇霄, 林辉, 钱骏

  ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001

  摘要： (121) HTML (0) PDF (1.64 MKB)(262)

  Abstract:

  在近红外二区（the second near-infrared window，NIR-II，900-1880 nm）的荧光成像具有高信号背景比、高清晰度和优秀的组织穿透能力，是实时手术导航的理想选择。然而，对于单通道成像，外科医生不得不经常在手术区域和显示器上的NIR-II图像之间切换观察。为此，开发了一种共轴双通道成像系统，它可同时对可见光和1100 nm长通的荧光成像。该系统采用定制的共轴双通道镜头并优化了畸变，实现了通道间图像的精确对齐，所测得的对齐误差小于±0.15 mm。此外，两通道共用了对焦镜组，因而简化了对焦操作。结合使用美国食品及药物管理局批准的吲哚菁绿为探针，成功实现了双通道导航的大鼠淋巴结切除和临床上对重建后皮瓣的血供恢复情况的评估。这种方法能让手术更为精准和高效，并为NIR-II荧光成像的进一步临床转化提供有价值的参考。

红外物理与材料器件

• 基于多物理场耦合的空中目标红外探测多参数联合寻优方法

  丁翔, 乔凯

  ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001

  摘要： (102) HTML (0) PDF (1.49 MKB)(161)

  Abstract:

  弱小目标高灵敏度探测是天基红外感知的重要发展方向，而以目标背景辐射特性为驱动的红外探测系统指标体系设计方法是主要突破点之一。以民航飞机为典型的空中目标活跃于对流层上部及平流层底部，在复杂地球背景杂波和大气衰减效应作用下，表现出暗弱多变的辐射特性，对天基红外探测效能提出了极大挑战。针对这一问题，本文提出了一种基于多物理效应耦合的空中目标红外探测系统多参数联合寻优方法。首先，基于目标、背景的光谱辐射特性以及目标-天基探测平台的光谱大气透过率变化特征完成对天空中目标探测谱段的初步优选，并提出了探测灵敏度需求。然后，建立了以目标运动速度限、地球背景限、探测灵敏度为三大边界的系统参数寻优方法，实现了空中目标红外探测指标体系的建立。

毫米波与太赫兹技术

• 低功耗、高散热效率太赫兹量子级联激光器的研究

  谭诚, 严川峰, 臧善志, 王凯, 甘良华, 曹晨涛, 陈炳奇, 陈宏泰, 张月蘅, 房玉龙, 徐刚毅

  ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001

  摘要： (92) HTML (0) PDF (1.72 MKB)(262)

  Abstract:

  提出并实现了以二维贴片天线阵列为谐振腔的单模太赫兹量子级联激光器（THz-QCL）。单个贴片天线中有源区处在上下金属层之间，具有全尺度亚波长特性，并激发竖直方向低辐射损耗的电四极子模式。阵列内天线之间的交互耦合有效抑制了电磁场在平面内的泄漏。因此，当阵列仅包含少数天线时即获得高的品质因子和低的阈值电流密度。由此，激光器功耗低至950 mW。此外，离散分布的天线阵列使得散热面积远大于发热面积，结合非泵浦区域提供的横向散热通道，激光器的单位面积热阻低至5.6 mK/W/cm²。通过显著降低激光器功耗、提升散热效率，所研制的激光器激光频率为3.18 THz，边模抑制比达19.5 dB，光束发散角35 °×35 °，20 K时连续工作达到3.14 mW，最高连续工作温度达到90 K，显著高于相同材料研制的法布里-泊罗腔激光器的工作温度。本工作为提高THz-QCL的连续工作温度提供了新的思路。

• 腔增强吸收光谱氧气组分浓度测量装置及实验研究

  宋俊玲, 饶伟, 王林妍, 朱晓辉, 王殿恺, 冯高平

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  Abstract:

  高性能的氧气探测装置可以实现对发动机内部氧气浓度、速度等参数的实时在线监测，确保发动机处于最优的工作状态。在超燃冲压发动机、航空发动机等发动机流场测试中，高温高压高速复杂的流场环境和有限的测量空间给高性能流场诊断带来挑战。研制了基于腔增强吸收光谱的氧气组分浓度测量装置，装置采用嵌入式光学探头结构，并在发射端和接收端设计了用于系统光路调节与对准的多向调节装置，便于工程实验。实验结果表明：在静态环境下系统测量氧气的组分浓度20.846?0.97%；在激波管实验中，系统测量捕获到正激波到达前、正激波经过反射激波未到达和反射激波经过三种状态，氧气浓度测量结果与理论预测结果相吻合。

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• 硅基能谷光子晶体马赫曾德热光调制器

  张昕妍, 林瀚, 费宏明

  摘要： (6) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  热调制器是光通信系统的关键组件，其性能直接影响系统效能。随着硅基光电子技术的发展，硅基热光调制器在光电芯片得到广泛应用。传统硅基调制器尺寸大、损耗高。近年来，研究者提出利用光子晶体的慢光效应缩小调制器尺寸，相关研究显示这些器件具有小尺寸和低驱动电压等优点。但基于光子晶体实现的热光调制器依然无法避免加工误差带来的缺陷对光传输的影响。能谷光子晶体光波导能够实现散射免疫的高效率单向光传输，为实现高性能光子学器件提供了新思路。本文设计了新型基于能谷光子晶体马赫曾德干涉仪（MZI）的硅基热光调制器，在MZI的其中一条波导上引入电压加热金属机制，通过热光效应调制折射率，实现对输出信号的精确调制，该热光调制器器件面积仅为9.26 ?m ? 7.99 ?m，可实现0.91的高正向透射率、0.41 dB插入损耗和11.75 dB调制对比度，并可以使用互补金属氧化物半导体(CMOS）进行实验加工，因此具有广泛的应用前景。该调制原理可以广泛应用于设计不同的热光调制器件。

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• 基于双2π模式的双频段毫米波扩展互作用速调管研究

  徐彻, 卢佳妮, 唐永亮, 唐先锋

  摘要： (10) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  提出了一种新型的双频段毫米波扩展互作用速调管放大器(EIKA)，该放大器主要基于双2π模式的多模工作机制。该设计由宽带行驻波模式输入腔和双2π驻波模式输出腔构成，形成紧凑的慢波结构设计，总电路长度约为24 mm。粒子仿真结果表明，在15.6 kV、1 A的电子束和0.6 T的均匀磁场作用下，该器件在93.76-94.96 GHz的1.20 GHz带宽可以达到183-1024 W的输出功率。值得注意的是，它可以实现低2π和高2π频段的双频输出，在-3 dB带宽分别为0.33 GHz和0.20 GHz的情况下，最大增益为37.09 dB (93.90 GHz时为1024.10 W)和35.75 dB (94.84 GHz时为752.20 W)。通过微扰法-冷测实验，进一步验证了双2π模设计的有效性，得到了典型的双2π模场分布曲线，证实了设计的有效性。

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• 基于相变材料的宽带高消光比非易失性光开关

  梁凯, 岳文成, 许凡, 朱倩男, 张建民, 王书晓, 蔡艳

  摘要： (28) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  本文介绍了一种基于相变材料 Sb2Se3 的宽带、高消光比、非易失的 2×2 马赫-增德尔干涉仪(MZI)型光开关。在波长为 1550 nm 时,插入损耗 (IL) 为 0.84 dB,消光比 (ER) 达到 28.8 dB。器件的3 dB 带宽大于 150 nm。在 3 dB 带宽内,直通态和交叉态的消光比分别大于 20.3 dB 和 16.3 dB。Sb2Se3的晶化和非晶化功耗分别为 105.86 nJ 和 49 nJ。该宽带高消光比非易失性光开关在光互连和光计算中有极大的应用潜力。

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• 面向雷达智能隐身的有源超表面研究进展

  王东姝, 刘同豪, 汪刘应, 刘 顾, 陈海青, 陈孟州, 葛超群, 王 龙, 王 滨, 许可俊

  摘要： (22) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  新兴的有源超表面具备体积小、重量轻、易集成等优势,在武器雷达智能隐身中具有重要的应用前景。基于此,文章围绕当前武器装备的雷达智能隐身需求,阐明了有源超表面在电磁波调控的方法途径和性能优势,梳理了各类有源超表面的发展历程,总结了面向雷达智能隐身的有源超表面的研究现状和未来发展方向,为有源超表面在武器装备雷达智能隐身中的广泛应用提供相关理论依据及设计参考。

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• 非本征电阻对深亚微米MOSFET噪声性能的影响

  高涵祺, 金晶, 周健军

  摘要： (34) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  本文利用噪声相关矩阵方法研究了外电阻对深亚微米金属-氧化物-半导体场效应晶体管噪声性能的影响。基于小信号和噪声等效电路模型，推导了计算四个噪声参数的解析闭式表达式。结果表明，对于栅极长度为40nm、尺寸为4×5μm（栅极指数×单位栅极宽度）的金属-氧化物-半导体场效应晶体管，模拟数据和实验数据之间具有很强的一致性。

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• 具有各向异性的四碲铱铌太赫兹探测器

  刘远, 杨思嘉, 许永姜, 沈云, 邓晓华

  摘要： (28) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  拓扑半金属材料由于其独特的电子结构和非平凡特性受到了广泛的关注，不仅为反常霍尔效应、拓扑相变和负磁阻等物理现象的研究提供了土壤，同时为突破“THz Gap”提供了机会。本文基于Ⅱ型外尔半金属四碲铱铌 (NbIrTe4) 的太赫兹探测器在室温下具有4.36 A/W的响应度，12.34 pW/Hz1/2的噪声等效功率和32的各向异性电阻比。研究为室温下实现高效的太赫兹探测提供了一种思路，同时为外尔半金属的研究提供了一些参考。

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• 强耦合电光可调谐 780nm 超窄线宽激光源

  薛凯, 戎佳敏, 邢国徽, 薛俊洁, 刘文耀, 周彦汝, 邢恩博, 唐军, 刘俊

  摘要： (38) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  780nm激光器频率可以高度匹配并精确锁定到铷(Rb)原子吸收线上，对强相干性和快速可调谐性有着明确的要求，从而在量子计算、精密测量和高灵敏度传感等领域起到关键作用。本文基于自注入锁定线宽压窄效应，得益于回音壁谐振腔超高品质因子，验证了780nm自注入锁定窄线宽可调谐激光器，并实现千赫兹量级(23.8kHz)的单纵模输出。更重要的是，通过优化组合耦合系数K，结合铌酸锂电光效应，有效提高激光器频率失谐度，调谐范围达到110pm，调谐效率为6.4pm/V。该研究为近红外范围内应用的快速调谐窄线宽激光器提供了高性能的设计方案，有望在未来发挥重要作用。

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• 基于InGaAsP的聚光三结太阳电池

  章继成, 关维维, 孙强健

  摘要： (29) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  采用全固态分子束外延(MBE)技术在InP衬底上生长InGaAsP材料,获得了与衬底之间没有失配位错且界面质量和发光质量较好的1.05 eV的InGaAsP材料。在此基础上,分别在InP衬底上生长InGaAsP单结太阳能电池以及GaAs衬底上生长GaInP/GaAs双结太阳能电池。利用晶圆键合技术将两个分立的电池键合制备成一个GaInP/GaAs/InGaAsP三结太阳电池。在AM1.5G太阳模拟器下,GaInP/GaAs/InGaAsP晶圆键合太阳电池的转换效率为30.6%, 聚光下获得了34%的效率。研究结果表明,分子束外延能够生长出材料质量佳的InGaAsP材料,室温晶圆键合技术在制备多结太阳能电池方面具有很大的潜力。

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• 星载微波辐射计定标源辐射亮温计量校准技术方案研究

  高青松, 李得天, 陶院, 杨雷, 张虎忠, 马动涛, 彭苗苗, 金铭, 郭强, 江世臣, 李一楠, 程春悦, 李雪

  摘要： (40) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  针对星载微波辐射计热定标源的亮温校准应用需求，基于定标源吸波涂层温梯特性和亮温偏差产生机理，结合工程可实施的温度测量方法和实验手段，研究可在轨应用的亮温计量校准技术方案。基于当前定标源高发射率设计和测定技术基本完善的背景，重点研究归纳了定标源涂层温梯特性的测定方法，目标构建在轨可用的，以定标源金属内锥温度测值、定标源辐射口面附近温度测值等多参量输入的亮温校准技术。基于可行的电磁仿真技术、热仿真技术、铂电阻和红外温度测量技术，初步归纳了星载定标源亮温校准技术体系的实现路径，即首先构建考虑均匀背景亮温的亮温校准基本模型，完善从定标源内锥和等效背景亮温到涂层纵向温梯的映射关系；进而构建考虑安装环境的亮温校准应用模型，完善从定标源内锥和辐射口面附近温度测值到定标源亮温偏差的映射关系；最后讨论亮温校准模型的验证和应用。围绕星载定标源亮温校准的研究工作，是进一步提高定标定标源亮温准确度，乃至发展空间微波辐射测量基准的重要技术基础和参考。

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• 角镜平动式干涉系统在振颤条件下的运动均匀特性研究

  徐雪荣, 彭倚天, 顾明剑, 姜腾腾

  摘要： (40) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  傅立叶干涉系统(以下简称干涉仪)的光程差速度稳定性指标,可用来对干涉系统运动的速度均匀性进行量化分析。在空间遥感仪器入轨后的振颤环境下,其机构对探测过程中会出现运动可靠性问题,本文针对此工况提出并分析研究了一种新的针对干涉系统光程差的速度均匀性分析方法。外界振颤激励会引起干涉系统结构的响应,该响应可作为干涉系统全新的稳定指标进行分析,可进一步精确定量化干涉系统稳定性性能所受振颤影响,也可表征干涉系统在轨时力学表现。同时,建立干涉仪的光学表面模型,进一步从理论上表征微振动对干涉机理均匀性的影响。该方法对进一步研究外部振颤工况下干涉系统稳定性性能及其控制研究具有一定指导意义。

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• 红外偏振图像融合方法研究进展

  郑进江, 李晓霞, 赵大鹏, 陈 熠, 吴梦醒

  摘要： (49) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  红外偏振图像融合能够充分利用场景的偏振信息,弥补红外强度图像在描述场景轮廓边缘、纹理细节等高频信息上的劣势,在目标探测识别、抑制背景噪声和反伪装方面具有独特优势。文章分别从单一算法图像融合和多算法组合图像融合两方面综述了红外偏振图像融合技术的研究进展,分析了典型算法的设计思路,归纳了各算法的优缺点。针对当前红外偏振图像融合以单一算法为主流,多算法组合为发展趋势的特点,展望了其未来可能的发展方向。

  • 1
• 强耦合区域量子阱器件临界耦合的光电转换

  宋剑涛, 马舒寰, 王辰笑, 杨帆, 陈志坚, 姚碧霂

  摘要： (63) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  为了提升量子阱红外探测器的光电转化效率,本文开展了对强光与物质耦合作用区域内器件的辐射耗散与耦合强度匹配条件的研究,并提出了一种区别于传统本征耗散与辐射耗散匹配的临界耦合模型。通过解析模型,量化了本征热耗散和耦合强度对临界条件的贡献。研究结果表明,在优化匹配参数后,去除了热耗散的净光电吸收率可超过 95%,且在强耦合机制和临界耦合条件的协同调控下,光电响应率的提升幅度最高可达 160%。揭示了强耦合条件下优化耗散与耦合参数的重要性,为增强光电转化效率及改进量子阱红外探测器性能提供了理论和设计参考。

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• 基于知识蒸馏的轻量化遥感多模态大语言模型

  张馨月, 冯世阳, 王斌

  摘要： (111) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  遥感多模态大语言模型融合了丰富的视觉语言模态信息，在遥感图像分析和解译等领域中展现出巨大潜力。然而，现有的知识蒸馏方法多聚焦于单模态大语言模型的压缩，忽视了各模态间的特征对齐，因而阻碍了大语言模型在跨模态任务中的性能表现。针对上述问题，提出一种基于知识蒸馏的遥感多模态大语言模型轻量化方法，通过在特征层对齐各模态的输出，实现了多模态信息的有效对齐；通过引入反向Kullback-Leibler散度作为损失函数，并结合教师混合采样和单步分解的优化策略，进一步提升了学生模型的泛化性与稳定性。实验结果表明，本文方法在遥感图像的场景分类、视觉问答、视觉定位与图像描述四种下游任务上实现了更高的准确性与效率，同时显著减少了模型参数量和对计算资源的需求，为多模态大语言模型在遥感领域的高效应用提供了新的解决方案。

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2025年第44卷第1期

• 基于窄带Mumford—Shah模型的图像分割方法

  王峥 杨新 等

  2002,21(3):161-166

  摘要： (2481) HTML (123) PDF (392.26 KKB)(89189)

  Abstract:

  在结合Mumford-Shah模型和水平集方法中的窄带解法优点的基础上，提出了一种新的图像分割模型。Mumford-Shah模型虽然具有良好的图像分割结果，但是其每次迭代过程都需要对所有图像数据进行计算，因而很费时，导致这种方法不适用于大的图像数据，特别是三维图像的分割。本文通过一种新的初始化方法把Mumford-Shah模型和水平集中的窄带解法结合在一起。这种新 的初始化方法是通过在特定条件下简化快速行进法得到的。通过去除快速步进法中费时的 排序过程，使得初始化的计算时间只有O（N）。窄带Mumford-Shah模型把分割计算限制在窄带范围内，避免了大量的计算，但取得了与原始的Mumford-Shah模型相同的分割效果。实验结果表明基于快速步进法的初始化方法是可行的，而窄一喧M－S分割模型一次迭代计算的时间比原M－S模型减少许多。

• 脉冲波入射时分形粗糙海面的双频散射截面和脉冲展宽

  郭立新 金彩英

  2003,22(2):132-136

  摘要： (1030) HTML (132) PDF (396.69 KKB)(59869)

  Abstract:

  根据粗糙面基尔霍夫小斜率近似研究了脉冲波入射时实际海谱分布的一维分形海面的电磁散射。分析了毫米波入射时不同分维、入射角和入射中心频率下双频散射截面的散射角分布。结果表明分形海面的双频散射截面在镜反射方向有最大的相关带宽，随着海面分维的减小、入射中心频率和入射角的增加，该相关带宽是增大的。对于入射功率为δ函数时的散射波功率是一个具有一定脉冲展宽的散射脉冲，且脉冲展宽与相关带宽成反比关系。

• Cd1—xZnxTe（x=0.04）表面处理的低温拉曼散射和电学特性研究

  裴慧元 方家熊

  2001,20(3):184-188

  摘要： (1725) HTML (139) PDF (262.82 KKB)(54113)

  Abstract:

  测量了几种不同处理的Cd1-xZnxTe(x=0.04)表面的傅里叶变换拉曼散射光谱和电流－电压（I－V）特性。通过分析拉曼光谱反Stokes分量，并与表面I－V特性进行比较，结果表明与表面处理相联系的晶格声子的行为反映了表面完整性的变化，Te沉淀是影响表面质量的关键因素，并对有关表面处理方法的实际应用进行了讨论。

• OPTICAL SPECTRA OF LOW-DIMENSIONAL SEMICONDUCTORS

  Fu Y Chiragwandi Z　 G(o..)thberg P　Willander M

  2003,22(6):401-405

  摘要： (1050) HTML (128) PDF (483.11 KKB)(27952)

  Abstract:

  IntroductionThedevelopmentoflow dimensionalsemiconductormaterialshasbeenextensive[1].Toalargeextent,themodernmicroelectronicsindustryisstilllargelybasedontheconventionaldevicecomponents (withareduceddis cretedevicedimensionfollowingMoore′slaw) ,whereasth…

• 溶胶—凝胶法制备的PbTiO3薄膜的光学性质研究

  胡志高 王根水 等

  2002,21(3):175-179

  摘要： (7778) HTML (465) PDF (411.06 KKB)(22205)

  Abstract:

  采用溶胶－凝胶法在石英玻璃衬底上制备出均匀透明的无定形PbTiO3薄膜，并对其 光学性质进行了详细的研究，发现其折射率的波形符合经典的Cauchy函数。由半导体理论计算得到无定形的PbTiO3薄膜的光学禁带宽度为3．84eV.FTIR透射光 谱研究表明无定形PbTiO3薄膜在中红外波段没有吸收峰出现，对于在550℃下 快速热退火得到的PbTiO3薄膜，通过远红外反射光谱测量，观察到了6个约外活性声子膜。

• 一种新的模糊规则动态调整正则项系数的神经网络学习方法

  武妍 张立明

  2002,21(3):189-194

  摘要： (1449) HTML (94) PDF (450.58 KKB)(16271)

  Abstract:

  从偏差－方差模型出发，提出了一种通过模糊规则推理动态调整正则项系数的新方法，并有效地确定了模糊推理规则和隶属度函数，并将该方法与BP算法和固定正则项系数的方法进行了比较，该方法具有精度高、收敛快和泛化能力高等优点，通过实例表明了该方法的有效性。

红外光谱与遥感技术

• 用近红外光谱检测牛奶中的三聚氰胺

  徐云, 王一鸣, 吴静珠, 张小超

  2010,29(1):53-56

  摘要： (10609) HTML (415) PDF (221.64 KKB)(16182)

  Abstract:

  研究了用近红外光谱法快速定性和定量检测纯牛奶中三聚氰胺.实验分别配制了两组不同三聚氰胺含量的纯牛奶样品,用于定性和定量分析.通过近红外光谱与聚类分析法相结合,可将含有和不含有三聚氰胺的牛奶样品有效分类;结合光谱预处理和波长选择及模型优化方法建立的检测三聚氰胺的近红外定量分析模型具有较好的稳定性和预测能力.结果表明,近红外光谱分析是一种快速、方便和环保的检测乳制品中三聚氰胺的新方法.

• 基于粒子滤波的红外目标跟踪

  程建 周越 蔡念 杨杰

  2006,25(2):113-117

  摘要： (7388) HTML (402) PDF (271.63 KKB)(15602)

  Abstract:

  粒子滤波（Particle Filter）是一种处理非线性和非高斯动态系统状态估计的有效技术．提出了一种基于粒子滤波的红外目标稳健跟踪新方法．在粒子滤波理论框架下，红外目标的状态后验概率分布用加权随机样本集表示，通过这些随机样本的Bayesian迭代进化实现红外目标的跟踪．系统状态转移模型选择为简单的二阶自回归模型，并自适应地确定系统噪声方差．红外目标的描述利用目标区域的灰度分布，该灰度分布通过核概率密度估计建立．通过计算参考目标的灰度分布和目标样本的灰度分布之间的Bhattacharyya距离，建立系统观测概率模型．实验结果表明该方法是有效的和稳健的．

红外物理与材料器件

• 氧化石墨烯的制备还原及应用进展

  张 倩, 唐利斌, 李汝劼, 项金钟, 黄 强, 刘树平

  2019,38(1):79-90 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2019.01.014

  摘要： (3451) HTML (215) PDF (4.42 MKB)(13942)

  Abstract:

  随着石墨烯产业的蓬勃发展,氧化石墨烯作为制备工程化应用石墨烯的中间体产物而备受关注。同时由于其自身优异的物理化学性质,使其在各大领域均有前所未有的新兴应用。针对国内外氧化石墨烯的各种结构模型、制备方法、性质和相关应用,以及氧化石墨烯的还原进行了总结与概述。在对比各种方法的基础上,提出了氧化剂和还原剂的选择是反应的关键要素,归纳了选择的基本原则。最后,指出氧化石墨烯制备和还原研究中还需解决的问题,并对其发展和影响做出了评价和展望。

• 基于支持向量机的高光谱遥感图像分类

  谭琨, 杜培军

  2008,27(2):123-128

  摘要： (3027) HTML (936) PDF (735.00 KKB)(13541)

  Abstract:

  多数传统分类算法应用于高光谱分类都存在运算速度慢、精度比较低和难以收敛等问题.本文从支持向量机基本理论出发建立了一个基于支持向量机的高光谱分类器,并用国产OMIS传感器获得的北京中关村地区高光谱遥感数据进行试验,分析比较了各种SVM核函数进行高光谱分类的精度,以及网格搜寻的方法来确定C和愕闹?结果表明SVM进行高光谱分类时候径向基核函数的分类精度最高,是分类的首选.并且与神经网络径向基分类算法以及常用的最小距离分类算法进行比较,分类的精度远远高于SVM分类算法进行分类的结果.SVM方法在高光谱遥感分类领域能得到广泛的应用.

遥感技术与应用

• 基于Landsat-8陆地卫星数据的火点检测方法研究

  何阳, 杨进, 马勇, 刘建波, 陈甫, 李信鹏, 杨轶斐

  2016,35(5):600-609 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2016.05.015

  摘要： (3862) HTML (239) PDF (5.05 MKB)(13430)

  Abstract:

  传统的火点检测算法通常利用高温地物在中红外波段或热红外波段的高发射率特性来提取火点, 然而受制于影像空间分辨率的限制如MODIS、AVHRR等, 使得很多小规模火情现象被漏检.研究发现短波红外数据也同样能被用于高温地物的识别和检测, 并且相较于热红外波段数据对低温和高温地物的区分度更大, 在精确识别和定位高温目标方面更加准确.文章利用空间分辨率为30米的Landsat-8 OLI传感器数据, 根据高温火点在近红外及短波红外波段的波谱特性, 利用改进的归一化燃烧指数(NBRS)结果自适应地确定阈值来提取疑似火点, 然后再利用高温火点在短波红外的峰值关系进行误检点剔除, 从而得到最终的火点产品.提出的算法能检测到所占像元面积10%左右的火点, 并能够有效地排除云层及建筑物的干扰, 在保证较低漏检率的同时还能达到90%左右的准确率, 相比于传统算法的火点提取精度有很大的提高.

• 一种像素级多算子红外与可见光图像融合方法

  刘贵喜 杨万海

  2001,20(3):207-210

  摘要： (1307) HTML (111) PDF (196.71 KKB)(13219)

  Abstract:

  给出了一种新的基于多尺度分解的像素级图像融合方法。该方法利用小波变换对每一图像进行多尺度分解，按照不同的融合规则，采用多种融合算子去构造融合图像对应的各小波系数，再根据融合图像的各小波系数重构融合图像。该方法被成功地用于红外与可见光图像的融合处理。实验结果表明该融合方法十分有效，获得的融合图像更符合人们的视觉特性、更有利于机器视觉。

红外学科交叉融合研究

• 空间一致性约束谱聚类算法用于图像分割

  贾建华, 焦李成

  2010,29(1):69-74

  摘要： (11500) HTML (387) PDF (808.83 KKB)(13069)

  Abstract:

  近来出现的谱聚类算法在模式识别和图像分割中得到了广泛应用.与传统的聚类算法相比,谱聚类算法能在任意形状的样本空间上聚类且收敛于全局最优解.本研究从谱聚类和权核K-均值的等价性出发,基于图像的空间一致特性,提出了一种基于空间约束特性的谱聚类算法.该算法通过对加权核K-均值的目标函数加上空间一致约束项,利用近似逼近将目标函数最小化与谱聚类算法等价起来.仿真实验表明,此算法在图像分割中取得了比原始谱聚类算法更好的分割效果.

• 采用粒子群优化粒子滤波的红外目标提取算法

  周越, 毛晓楠

  2010,29(1):63-68

  摘要： (11432) HTML (439) PDF (750.21 KKB)(12966)

  Abstract:

  提出了一种新的基于粒子群优化粒子滤波(PSOPF)的红外目标提取算法,将红外目标提取阈值的计算问题看作系统状态估计问题.在粒子滤波的框架下,建立了关于灰度—方差加权信息熵和像素点灰度值的阈值状态空间,建立了基于粒子群优化算法思想的系统状态转移模型,建立了基于红外目标提取效果评价函数的系统观测模型,它有效综合了红外图像中灰度、信息熵、梯度、像素点的空间位置等信息.最后,以粒子的加权平均估计目标提取的阈值.实验结果表明,该方法是有效且稳健的.

• 杂波环境下雷达目标频域响应的散射中心估计方法

  姜卫东 陈曾平 等

  2001,20(2):111-116

  摘要： (959) HTML (103) PDF (331.55 KKB)(12485)

  Abstract:

  描述了给定幅度分布和功率谱密度多种杂波仿真方法，给出了仿真实验结果，及在杂波环境下雷达目标频域散射中心的数学模型，并研究了该数学模型的求解方法，还给出了仿真数据和飞机缩比模型测量数据的实验结果。

• 基于图像信息熵与空间分布熵的彩色图像检索方法

  孙君顶 丁振国 周利华

  2005,24(2):135-139

  摘要： (1487) HTML (99) PDF (380.01 KKB)(12101)

  Abstract:

  在分析基于颜色直方图及信息熵进行图像检索的基础上，提出了一种改进的基于信息熵的图像检索算法，该方法同以往的基于信息熵的图像检索算法相比具有更强的鲁棒性．同时，文中又提出利用空间分布熵描述图像颜色的空间分布信息，并给出了一种基于图像信息熵与空间分布熵的彩色图像检索算法．试验结果表明，该方法效果良好，大大提高了图像检索的速度．

• 干涉成像光谱仪切趾函数对复原光谱的影响分析

  张文娟, 张兵, 张霞, 高连如, 张维

  2008,27(3):227-233

  摘要： (11840) HTML (435) PDF (1.12 MKB)(12037)

  Abstract:

  随着搭载干涉成像光谱仪HJY20-1-A的我国环境与减灾遥感卫星HJ-1A即将发射,我国干涉光谱成像研究也从实验室开始走向实用化.在干涉光谱成像过程中,切趾函数处理是干涉成像光谱仪光谱复原过程中的一个重要环节,对复原光谱的精度有着极其重要的影响.根据HJY20-1-A的参数设置,文中首先模拟了24种典型地物对应于HJY20-1-A和其它最大光程差设置的干涉成像光谱仪数据,在不同切趾函数作用下的复原光谱,结果表明Hanning函数是其中最有效、最为稳定的切趾函数,同时发现切趾函数的应用虽然可以提高复原光谱的精度,但与真实光谱仍存在一定差距,尤其对应HJY20-1-A,复原光谱的精度更加有限.在以上分析基础上,提出了基于仪器线型函数标准化的光谱复原改进算法,实验结果证实了该方法可以显著提高复原光谱精度,尤其适用于最大光程差较小的空间调制型干涉成像光谱仪.最后,就HJY20-1-A复原光谱对3种典型植被指数求解,进一步证明了该方法的有效性.

• 在TEA-CO2强激光脉冲作用下Hg0.8Cd0.2Te晶片表面的组分变化

  蔡虎　程祖海　朱海红　左都罗

  2006,25(3):165-169

  摘要： (1014) HTML (109) PDF (434.30 KKB)(11706)

  Abstract:

  利用场发射扫描电子显微镜对TEA-CO2强激光脉冲辐照的Hg0.8Cd0.2Te晶片表面进行了观察,并利用电镜自带的能谱分析仪对其表面进行了成分分析.在单脉冲能量为1.91J,峰值功率密度为2.63×107W/cm2的脉冲CO2激光辐照下,晶片表面呈现出熔融迹象,且晶片表面的化学组分比发生明显的变化.理论与实验研究结果表明激光急速加热使晶体表面的Hg-Te键破坏,从而导致Hg损失,而Hg损失程度与热作用过程的时间有关.随着脉冲作用次数的增加,多脉冲的连续作用使Hg损失加剧,晶片表面成分变化更加突出.

毫米波与太赫兹技术

• 基于超材料等效介质理论的带通频率选择表面设计及验证

  吴翔, 裴志斌, 屈绍波, 徐卓, 张介秋, 马华, 王甲富, 王新华, 周航

  2011,30(5):469-474

  摘要： (2837) HTML (131) PDF (1.09 MKB)(10851)

  Abstract:

  提出了一种构建超材料带通频率选择表面的新方法，该方法通过调节单元结构的等效介电常数实现.金属丝阵列在等离子频率以下等效介电常数为负，产生传输禁带，在金属丝阵列中加入介电常数符合Lorentz模型的短金属线结构，可得到一维带通频率选择表面，理论分析和仿真计算充分验证了这种方法的可行性.基于这种方法，将一维超材料频率选择表面单元拓展设计为二维对称结构，实现了一种宽入射角、极化无关的频率选择表面，最后加工了两个样品对基于等效介质理论的频率选择表面设计方法进行了实验验证.这种设计方法不必考虑常规频率选择表面所涉及的复杂计算和多参数优化等问题，拓展了频率选择表面的设计思路，对于THz频段频率选择表面的设计，及多通带、可调、小型化频率选择表面都具有借鉴意义.

• 单晶硅材料电致双折射的研究

  张玉红, 陈占国, 贾刚, 时宝, 任策, 刘秀环, 武文卿

  2008,27(3):165-169

  摘要： (7940) HTML (181) PDF (466.11 KKB)(10646)

  Abstract:

  首次测量了硅材料在1.3μm波长处,基于克尔效应和弗朗兹-凯尔迪什效应的电致双折射,进而计算出三阶非线性极化率张量X(3)的分量X(3)xyxy.观测到弗朗兹-凯尔迪什效应引起的折射率变化与入射光的偏振态有关.在实验中,测得了由克尔效应引起的折射率之差为⊿n=5.49×10-16E20,而弗朗兹-凯尔迪什效应引起的折射率之差为⊿n'=2.42×10-16E2.50.