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何天应, 秦强, 孔金丞, 覃钢, 杨超伟, 王向前, 李红福, 王琼芳, 李永亮, 杨翼虎, 李轶民, 宋林伟, 杨秀华, 罗云, 陈楠, 胡旭, 赵俊, 赵鹏
2023,42(6):711-715, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2023.06.001
Abstract:
提高红外探测器的工作温度对于减小红外系统的尺寸、重量和功耗至关重要，进而实现结构紧凑和成本低廉的红外系统。昆明物理研究所多年来对掺铟和砷离子注入技术的HgCdTe p-on-n技术进行了优化，实现了性能优异的中波红外探测器的研制。本文报道了高工作温度中波1024×768@10 μm红外焦平面阵列探测器的最新结果，并介绍了在150 K工作温度下的器件性能。结果标明，器件在150 K下截止波长为4.97 μm，并测得了不同工作温度下的NETD、暗电流和有效像元率。此外，还展示了在150 K的工作温度下焦平面器件的红外图像，并呈现了99.4%的有效像元率。
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白雪莉, 柴旭良, 周易, 朱艺红, 梁钊铭, 徐志成, 陈建新
2023,42(6):716-723, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2023.06.002
Abstract:
带间级联红外探测器可以利用多级吸收区级联的方式实现高的工作温度，但不同的吸收区厚度设计方式会使得器件在不同级数吸收区中出现光生载流子的不匹配现象，从而对器件量子效率造成影响。为更好地理解带间级联探测器的级数和吸收区厚度对量子效率的影响，对基于InAs/GaSb II类超晶格的带间级联探测器进行了变温测试，并基于多级光电流的“平均效应”建立了工作在反向偏置电压的量子效率计算模型，通过与实际测试的量子效率对比，发现在低温条件下实验数据和计算结果拟合一致性较好，验证了多级带间级联探测器中基于内增益机制的光电流平均效应。但在高温条件下，实际的光电流低于“平均效应”的理论计算结果，这可能是由于高温下少数载流子寿命变短，在吸收区和弛豫区界面处存在光生载流子的复合机制。
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2023,42(6):724-729, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2023.06.003
Abstract:
本文对基于带间级联结构和谐振腔结构的中红外发光二极管进行了仿真和设计。在传统带间级联发光二极管的基础上，从器件外部引入分布布拉格反射镜（DBR）谐振腔结构，形成谐振腔带间级联发光二极管。对谐振腔参数进行仿真优化，包括DBR周期数、谐振腔的腔长、有源区在谐振腔中的位置等。结果表明，使用单周期ZnS/Ge DBR作为谐振腔上反射镜的器件输出功率最大，有源区置于谐振腔内部电场强度波峰处时，器件的输出功率最大，三级谐振腔带间级联LED器件的输出功率与55级无谐振腔器件输出功率相当，其光束发散角的半峰全宽可以从92度减小到52度。结合已生长的5级带间级联LED器件的测试结果，增加谐振腔结构后的仿真结果表明，峰值波长的辐射强度增强11.7倍，积分辐射强度增强5.43倍，光谱的半峰宽变窄6.45倍。
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2023,42(6):730-735, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2023.06.004
Abstract:
稀Bi半导体InPBi的光致发光（Photoluminescence， PL）主要来自缺陷能级跃迁过程，具有红外长波长、大线宽和高辐射强度等特点，因而引发广泛兴趣。针对InPBi的红外发光效率问题，本文研究了不同Bi组分InPBi的激发功率依赖红外PL光谱演化规律。实验发现，随着Bi组分增大，PL线型发生显著变化，导致发光波长总体红移；同时激发功率依赖的PL积分强度演化分析表明，发光效率随Bi组分先增大然后下降，在0.5%组分时发光效率达到峰值。发光效率增大一方面归因于Bi捕获空穴降低非辐射复合，另一方面来自Bi的表面活性剂效应；而高Bi组分引入过多缺陷从而抑制了Bi的优势，导致发光效率下降。这些结果或有助于理解InPBi的红外发射性能，表明InPBi具有红外光电子应用前景。
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2023,42(6):736-741, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2023.06.005
Abstract:
低维材料嵌入微腔已经广泛应用于纳米激光器和探测器等。为了实现增益材料和光学微腔之间的有效耦合，需要深入研究嵌埋材料对腔共振模式的影响。本文主要讨论了嵌埋材料的厚度、位置、腔层厚度以及分布式布拉格反射镜的对数对腔供着模式的影响。结果表明，腔共振模式随嵌埋材料位置的不同呈现周期性变化并且在λ/2光程周期内存在最大峰位移。最大峰位移随腔层厚度增加而减小，但与嵌埋材料的厚度成正比。分布式布拉格反射镜的对数不影响腔共振模式。这些结果为光学器件的设计和实验现象的分析提供了指导，并且可以应用于不同波长分布式布拉格反射腔结构。
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2023,42(6):742-746, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2023.06.006
Abstract:
过渡金属硫族化合物（TMD）薄层仅改变几何形状（如层厚）就可调节带隙、电子亲和势和费米能级，使器件设计更灵活。但因缺乏费米能级排列信息，TMD同质/异质结器件常因未知的能带弯曲而偏离预期。利用扫描开尔文探针显微镜（SKPM）表征了TMD同质/异质结，结果显示，MoS2和MoTe2同质结的费米能级随层厚增加向本征费米能级移动（背景掺杂浓度降低），而MoTe2/MoS2异质结中探测到宽耗尽区和强光响应，同时给出表面污染（分子尺度）对单层TMD表面电势的影响。上述发现将在器件设计中帮助精准堆叠范德华（vdW）层。
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2023,42(6):747-754, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2023.06.007
Abstract:
针对太赫兹波段固态大功率应用需求，基于氮化镓功率放大器单片集成电路（Monolithic Microwave Integrated Circuit，MMIC），采用功率合成技术实现了太赫兹波段瓦级功率输出。通过太赫兹波段微带/波导转换结构和键合金丝补偿技术，结合E面T型结二路合成功率分配/合成器，将两片MMIC封装成最大输出功率为160 mW的功率单元模块。在此基础上，采用八路E面合成器设计了频率覆盖180～238 GHz的十六路功率合成放大器。在漏极电压为+10 V时，带内输出功率大于300 mW，189 GHz输出功率达到了1.03 W。
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肖欢, 温华, 徐文, 张晶, 程兴佳, 肖宜明, 丁岚, 李浩文, 程衍喆, 何斌
2023,42(6):755-761, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2023.06.008
Abstract:
氮掺杂金刚石（N-D）是最重要的碳基电子材料之一，由于氮相关色心的存在，其具有许多有趣而独特的物理特征。文章中研究了等离子体化学气相沉积法生长的N-D样品的太赫兹（THz）磁光特性。应用偏振THz时域光谱（THz TDS）技术，在0~8 T磁场和80 K温度条件下，测量了N-D样品在法拉第几何结构下的THz透射光谱，得到了N-D材料的法拉第旋转角和椭偏率、复横向（或霍尔）磁光电导率以及复左、右旋介电常数随磁场的变化规律。结果表明，N-D材料具有优良的THz磁光法拉第旋光效应，可应用于THz旋光器件。
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2023,42(6):762-770, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2023.06.009
Abstract:
量子级联激光器（Quantum Cascade Laser， QCL）是依赖电子在量子阱子带间跃迁辐射出光子而发生激射的单极型半导体激光器。大量的理论与实验研究已经证明轻微的外部扰动（如光反馈、光注入）或内部足够强的非线性模式耦合能够引起半导体激光器的非线性输出。QCL作为新型半导体器件，具有腔内强度高、子带间光学非线性强以及电子弛豫时间快等特点，激发了学者研究其非线性动力学的兴趣。本文详细综述了QCL的非线性动态特性研究进展情况，探究了QCL非线性动力学性质的产生机理，总结了QCL非线性特性的应用场景。
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2023,42(6):771-778, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2023.06.010
Abstract:
文章提出了一种基于集成互作用单元的高效谐振电路，以改善注波互作用，将Ka波段速调管的峰值功率提高到200 kW。被集成的单元电路设计是基于矩形间隙波导中级联的场结构，通过特定边界条件的融合，将两个或多个单注-波互作用单元横向连接在一起（每个单元通常用于传统的单注速调管）。针对输入腔，通过优化注加载参数和腔体参数将两个互作用单元有效地整合在一起，以获得~35 GHz恒定输入功率下的最佳吸收效率。输出腔1）设计有两个输出端口，以平衡功率提取对集成互作用电路的影响；2）通过优化两个预调制的电子束得到200-kW的峰值功率。在注电压为45 kV、单个注电流为5.6 A的条件下，通过粒子模拟（PIC），所设计的Ka波段速调管的整体互作用电路能够产生202.9-kW的峰值功率，效率为40.2%，增益最大达到47 dB。
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2023,42(6):779-787, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2023.06.011
Abstract:
本文基于瞬态光电流模型和多色谐波脉冲叠加形成的类锯齿形电场，研究了频率比为1：2：m（m为正整数）的飞秒三色谐波脉冲诱导空气等离子体产生太赫兹波的情况。结果表明，在空气被饱和电离且电子密度达到相同最大值的情况下，对于相同数量的谐波脉冲，当合成脉冲包络中的电场形状更接近锯齿形且更不对称时，太赫兹波的转换效率并不总是更高。此外，研究了采用频率比为1：2：3和1：2：4的飞秒三色谐波脉冲的特定波长组合方案增强太赫兹波的产生。对于这些特定的波长组合方案，可以在常用频率比为1：2的双色光脉冲方案基础上仅添加一组光参量放大器就能实现。我们的研究将有助于获得强太赫兹波源，并为实验操作提供指导。
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2023,42(6):788-794, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2023.06.012
Abstract:
超强少周期激光脉冲与气体等离子体作用可以产生强的宽带太赫兹脉冲辐射。本文以数值计算为主要工具研究了少周期激光脉冲与气体等离子体成丝作用产生的等离子体电流及对应的太赫兹辐射特性。该过程中的等离子体电离处于多光子电离和隧道电离的过渡阶段。结果显示，该机制能够产生从太赫兹到中红外的超宽带辐射，且辐射的电场振幅是少周期激光脉冲载波相位的周期函数。太赫兹脉冲由激光脉冲脉宽和等离子体电离的时间演化确定，而不是由等离子体密度决定。本文为基于少周期激光脉冲与气体等离子体作用产生超宽带太赫兹辐射的实验提供了一定的理论参考。
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2023,42(6):795-805, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2023.06.013
Abstract:
常规的分布式布拉格反射（DBR）半导体激光器中，增益区域所对应的自由谱间距应大于DBR高反射率带宽的1/2，以获得稳定的单模激射。该条件限制了DBR激光器的阈值和功率特性。文章首次提出并实现了基于DBR选模的太赫兹量子级联激光器（THz-QCL），并突破了上述限制。作者所实现的THz-QCL采用脊波导结构，利用解理腔面和DBR反射镜构成谐振腔，利用有源区增益谱较窄的特点，通过调整DBR反射率谱使增益谱与DBR高反射带在频域中部分重叠，从而获得了单模激射的THz-QCL。该方案使得DBR高反射带显著宽于自由谱间距，即显著提高了激光器中增益区域的长度，从而降低阈值并提高功率特性。实验上，作者研制出增益区域长达3.6 mm的DBR激光器，单模激射的频率为2.7 THz，边模抑制比达到25 dB，该激光器的阈值和温度特性与相同材料制备的法布里-泊罗腔多模激光器相当。文章中的工作为实现高性能单模太赫兹量子级联激光器提供了新的研究思路。
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2023,42(6):806-814, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2023.06.014
Abstract:
太赫兹天线是未来第六代移动通信（6G）的重要组成部分，其中太赫兹透镜天线因其高增益、稳定的辐射特性、低成本等优点，受到广泛关注。太赫兹透镜天线不存在馈源遮挡的问题，能够实现多种波束控制功能，其聚焦功能可应用于成像系统，也可在测试装置中起波束准直的作用。太赫兹制作工艺的进步使太赫兹透镜天线的加工精度更高、效果更好，也进一步促进太赫兹透镜天线的发展。本篇综述总结了近五年报道的太赫兹透镜天线，综合其功能、制作工艺、形态、应用场景等特点对它们进行介绍。
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2023,42(6):815-823, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2023.06.015
Abstract:
土壤中红外（MIR）光谱能快速、无污染、低成本地估算土壤有机碳等理化属性。随着各种尺度土壤光谱库的建立，使用其进行快速土壤分析引起广泛关注，但光谱库的通用模型在局部尺度上的预测效果不理想。开发“局部化”光谱建模方法是提高土壤光谱库性能的有效途径。本文提出了一种新的方法，通过光谱相似度计算和建模子集构建，旨在从库中快速建立最优局部建模集以提高预测精度。比较了欧氏、马氏、余弦三种距离算法衡量待测样本与库样本之间的相似度并生成距离矩阵；使用连续统去除法从距离矩阵中提取库容曲线中的特征点。利用偏最小二乘回归建立土壤MIR光谱与有机碳含量间的定量关系。结果表明，三种距离算法结合连续统去除得到的第一特征点均可得到较佳的预测精度。马氏距离不仅模型精度最高（R2 = 0.764，RMSE = 1.021%）而且用到的库样本数最少（14%库容）。本方法可改善MIR光谱分析的成本效率并能提高局部尺度的预测能力。
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2023,42(6):824-832, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2023.06.016
Abstract:
针对高光谱影像分类方法精度不足的问题，提出一种基于空间-频谱变换（Spectral-Spatial Transformer，SST）网络的高光谱影像分类方法。首先，将高光谱影像预处理为一维特征向量。然后，设计了具有光谱-空间注意力模块和池化残差模块的SST高光谱影像分类网络。本文所提出的分类方法在Indian Pines数据集和Pavia University数据集上的总体分类精度分别为98.67%和99.87%，表明此方法具有较高的分类精度，为高光谱影像分类及应用提供了一种新方案。
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2023,42(6):833-842, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2023.06.017
Abstract:
FY-3E/HIRAS-II作为世界上第一个晨昏轨道的星载红外高光谱仪器，评估其观测资料质量对提高资料同化分析场和全球数值天气预报精度具有十分重要的作用。本文基于2021年12月-2022年1月及2022年3月共35天的HIRAS-II观测，采用新息增量法检验了其在轨辐射观测资料质量，按陆地和洋面分别统计了O-B偏差和标准差的分布特征；进一步匹配相同时间段、相同区域的MetOp-B/IASI观测资料，使用双重差异的O-B法分析了HIRAS-II观测资料质量，可消除偏差中辐射传输模式模拟的影响。结果表明，不论海洋还是陆地，HIRAS-II长波与中波大部分通道的O-B平均偏差均小于0.5 K、标准差在1 K以内，陆地上标准差比洋面偏大（尤其是窗区通道）。664~665 cm-1 CO2吸收带和1 300~1 680 cm-1 水汽吸收带，由于再分析资料的偏差引起RTTOV模拟的辐射值存在系统性误差，使得偏差较大；980~1 080 cm-1 O3吸收带和1 300 cm-1 CH4吸收带附近较大的偏差是由于辐射传输模式RTTOV中吸收气体浓度采用固定的气候廓线值造成的，这些波段与MetOp-B/IASI相比的double O-B偏差均趋近于0 K，说明O-B偏差主要是由于辐射传输模式模拟误差造成的，而不是仪器观测的质量低。短波大部分通道的O-B平均偏差在
2 K~2 K之间，标准差在2 K以内。1 920 cm-1附近通道由于是仪器中波与短波的交界处，采用的探测器不同造成较大的O-B偏差。2 267~2 380 cm-1较大的偏差是由于RTTOV模拟亮温时没有考虑非局地热力平衡NLTE效应的影响。波数大于2 400 cm-1的短波波段由于太阳污染使得偏差和标准差都逐渐增大。HIRAS-II O-B偏差随扫描角存在不对称现象，使用时需要进行扫描角偏差订正。 - 1
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2023,42(6):843-850, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2023.06.018
Abstract:
针对同时兼顾大范围搜索和精确识别目标的迫切需求，研制了一种大变倍比红外变焦成像系统，设计两片独立运动的变倍镜及一片补偿镜，通过两个变倍镜级联的方式获得大变倍比。结合系统运动镜片多及变焦曲线复杂的特点，采用直线运动机构实现镜片变焦运动，使用集成编码器及螺纹丝杆的直线电机作为驱动。通过有限元仿真开展了系统力学分析，所设计镜片最大位移为3.04×10-3 mm。成像系统适用于中波红外制冷式640×512焦平面阵列探测器，变倍比达到55倍。实验室成像及外场实景成像的结果表明，系统在焦距由6 mm至330 mm连续变化的过程中成像清晰、像质良好，验证了系统的连续变焦成像性能，该设计合理可靠。研究成果在搜索、跟踪、侦察、监视等方面有广阔的应用前景。
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2023,42(6):851-862, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2023.06.019
Abstract:
外视场拼接是实现机载高光谱成像系统同时具有大视场与宽光谱采样范围的有效方式。由于各个成像单机独立安装，对应的可见近红外模块单机与短波红外模块单机之间的视轴角会在设备长时间运行后产生变化，视轴角的变化会对可见/短波红外的数据融合效果产生负面影响。而视场重叠使基于对极几何和平面单应性的校正方法不能有效地解算出对应可见/短波红外单机之间的视轴角，因此无法对视轴角偏差导致的图像失配进行修正。针对使用外视场拼接来扩大总视场和总响应带宽特点的机载高光谱成像系统，本文提出了一种视轴角和焦距校正算法。通过使用多级特征筛选方法，结合最小化重投影误差，实现了可见近红外/短波红外对应单机之间视轴角与相对焦距的自校正，提高了图像配准精度。该算法已经应用于AMMIS机载大视场高光谱成像仪。实验结果表明，该方法最大平均误差小于0.2像素，且对倾斜放置的相机也具有很好的适应性。
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刘欣缘, 肖毅, 马跃, 向雨琰, 郭高峰, 王家炜, 黄炜怡, 谭崇涛, 李松
2023,42(6):863-873, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2023.06.020
Abstract:
硅光电倍增管（Silicon Photomultiplier， SiPM）具有极高的探测灵敏度和响应速度，且在多光子条件下具有较高的动态范围以及线性响应的特性，在光子计数激光雷达应用中有独特的优势。然而，由于SiPM多像元、单时间通道的工作模式，其输出电压信号相较于其他单光子探测器更大概率出现脉冲堆叠现象，不同鉴别阈值条件下的SiPM探测过程更为复杂。针对该问题，本文建立了SiPM光子事件响应模型，以此为基础分析了由脉冲堆叠引发的屏蔽效应和触发效应两种特殊情况的时域分布，最终建立了SiPM半解析的探测概率与虚警概率模型。同时，搭建了基于SiPM探测器的光子计数雷达系统，通过观察实测输出电压波形以及光子点云分布与理论模型相符（R2>0.95）。通过查全率与查准率对不同鉴别阈值的SiPM光子点云分布进行定量评价，并给出最优鉴别阈值区间，这对基于SiPM的光子计数激光雷达系统硬件参数的优化设计以及探测性能的定量分析具有重要的指导意义。
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2023,42(6):874-882, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2023.06.021
Abstract:
为实现传统红外成像系统与红外偏振成像系统探测能力的比较，基于系统的最小可分辨温差和最小可分辨偏振度差，分别建立了二者的作用距离模型，讨论了非理想探测器的参数对系统探测能力的影响，并设计了相应实验，验证了建立模型的可靠性，为实际探测中不同应用场景下的成像系统选择提供了参考。
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褚晋简, 刘少帅, 王鹏, 丁磊, 肖云龙, 殷旺, 陈志超, 沙鑫权, 蒋珍华, 吴亦农
2023,42(6):883-894, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2023.06.022
Abstract:
大阵列BIB探测器由于其高量子效率和低暗电流而成为广泛的研究对象，特别是在空间应用方向。如2021年发射的詹姆斯韦伯太空望远镜，它已经进行了许多重要的天文观测。一个稳定、高效、轻量化的液氦温区低温系统对BIB探测器的运行至关重要。氦节流制冷机可取代传统的大容积液氦杜瓦，能满足空间液氦温区的制冷要求。为了同时提高4.2 K的制冷量并减轻重量，提出了一种0.3 W@4.2 K的大冷量轻量化的4.2 K低温制冷系统。并且在现有0.1 W@4.1 K制冷量的低温系统上进行实验，验证了该系统的设计方法。在不同的冷却温度区采用不同的冷却方法，以实现冷却的高效性和轻便性。开发了一个新的集成斯特林制冷机，在80 K时提供高效的一级预冷，制冷量为15 W，重量仅为4.5 kg；二级预冷采用主动活塞调相的15 K脉管制冷机，制冷量为0.9 W。此多级低温制冷系统通过耦合氦气JT循环，可以在4.2 K时提供0.3 W的制冷量，输入功低于1.8 kW。此系统将为正在快速发展的红外天文观测所需的空间BIB探测器提供保障。
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2023,42(6):895-905, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2023.06.023
Abstract:
近红外荧光成像是外科手术中实现术中导航的关键技术之一。近些年随着近红外二区（NIR-II， 900~1 700 nm）光学生物成像理论的日趋成熟，NIR-II荧光成像技术成为临床手术导航领域的一大研究热点。本文基于NIR-II光学生物成像理论，简要介绍了NIR-II荧光探针及成像系统的发展现状，就NIR-II荧光成像技术在活体小动物手术与人体临床手术中的研究展开综述，讨论了该技术在未来临床手术中的发展潜力以及临床转化中需要面临的难点。
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2023,42(6):906-915, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2023.06.024
Abstract:
从热红外图像对比度低、细节信息不足等特点出发，提出了一种面向热红外图像的景深估计方法。首先，设计了一种红外特征聚合模块，提高了对目标物边缘和小目标的全方位深度信息获取能力；其次，在特征融合模块中引入了通道注意力机制，进一步融合通道间的交互信息；在此基础上，建立了一种深度估计网络，实现热红外图像的像素级景深估计。消融实验与对比实验的结果表明，该方法在热红外图像像素级景深估计中性能优于其他代表性方法。
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2023,42(6):916-923, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2023.06.025
Abstract:
在军事空中目标识别领域，由于样本数量缺失，现有人工智能算法无法完成准确识别。文章利用已有足量辅助域图像辅助少样本应用域进行跨域目标识别，解决因标签缺失与样本稀疏导致的识别模型泛化能力不强及性能不佳问题。文章提出一种基于深层-浅层双流学习图模型（D-SLGM）的跨域目标识别算法。首先，提出一种深层-浅层双流特征提取算法，解决无监督少样本条件下特征表示困难的问题；同时，提出一种基于图模型的特征融合算法，实现特征间高精度融合；基于融合后的特征训练识别模型，提升算法的泛化能力。使用自建空中目标数据集，设计三种应用场景。实验结果表明，D-SLGM平均识别准确率均值达到78.2%，优于对比方法，在实际空中目标识别应用中具有较大潜力。
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2023,42(6):924-930, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2023.06.026
Abstract:
针对极轨气象卫星FY-3C载荷可见光扫描辐射计（VIRR）在轨红外定标时存在温度反演不一致的现象展开分析，提出了一种全链路自动化仿真分析方法，将仪器结构与卫星轨道参数和卫星平台环境相结合，通过对光机模型的高精度光线追迹来得到杂散光影响的定量化结果。仿真模拟了在轨红外定标和太阳光入射两种情况，确定了太阳杂散光的入射路径，解释了温度反演不一致的原因。将仿真结果与卫星在轨数据进行比对，验证了仿真方法的有效性。该方法可用于同类型载荷的在轨杂散光分析仿真工作，同时也为历史数据的再定标修正提供参考。
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2023,42(6):931-936, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2023.06.027
Abstract:
由于紫外光在硅中的穿透深度有限，以及多晶硅栅极对紫外光的吸收，导致传统的硅基CMOS图像传感器在紫外光波段的响应不高。在此，本文选择一种低成本的下转换法来提升CMOS图像传感器的紫外响应能力，采用真空热蒸发法分别在石英衬底和CMOS图像传感器的像敏面上蒸镀了晕苯薄膜，并对薄膜的光学性能、红外光谱、光稳定性和热稳定性进行了研究。实验结果表明，晕苯薄膜能吸收紫外光并发射出500 nm的绿色荧光，可以与CMOS图像传感器的光谱响应峰值很好地匹配；同时，发现晕苯红外吸收光谱的实验值和计算值基本吻合；薄膜在200 ℃温度下退火20 min后，其发射峰的荧光强度保持在原来的95.7%；在280 nm激发波长照射大约60 min后，发光强度呈指数衰减至初始值的64%。采用CMOS单色相机在可见光（400~780 nm）和紫外光（365 nm）下定性分析了薄膜的紫外增强效果，发现蒸镀晕苯薄膜后的CMOS单色相机可以提高对紫外光的灵敏度。
2023年第42卷第6期
红外材料与器件
太赫兹与毫米波技术
红外光谱与光谱分析
遥感技术与应用
红外及光电技术与应用
图像处理及软件仿真
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谭崇涛, 于文博, 向雨琰, 李少辉, 余婧, 王倩莹, 李松
DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001
Abstract:
星载光子计数体制激光测距雷达系统具有高重频、高精度等显著优势，但也面临原始数据量大且噪声数据占比过高的问题。为适应星上数据通道的传输能力，需压缩原始数据量并保障信号光子的查全率，因此必须发展以硬件为主体的实时去噪算法。本文提出一种粗精结合的快速去噪算法，首先基于激光器发射脉宽、系统噪声率、目标特性以及接收光子事件的局部密度信息进行粗去噪，剔除部分噪声光子；再利用直方图统计，对保留的光子事件进行精去噪，确定信号光子区间及最终的信号光子及其时间信息。通过蒙特卡洛仿真和ICESat-2实测数据对算法进行验证，测试结果表明，本算法查全率大于94%、查准率大于93%、调和平均值大于94%，运行效率提高了10%。算法可以实现光子事件的快速实时去噪，为星上硬件实时去噪处理提供了理论基础。
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封瑞泽, 曹书睿, 冯识谕, 周福贵, 刘同, 苏永波, 金智
DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001
Abstract:
本文成功设计并制作了fT > 400 GHz的In0.53Ga0.47As/In0.52Al0.48As 铟磷高电子迁移率晶体管（InP HEMT）。采用窄栅槽技术优化了寄生电阻。器件栅长为54.4 nm，栅宽为2 × 50 μm。最大漏极电流IDS.max为957 mA/mm，最大跨导gm.max为1265 mS/mm。即使在相对较小的VDS = 0.7 V下，电流增益截止频率fT达到了441 GHz，最大振荡频率fmax达到了299 GHz。该器件可应用于太赫兹单片集成放大器和其他电路中。
红外及光电技术与应用
太赫兹与毫米波技术
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单片集成式中波碲镉汞偏振焦平面阵列
陈泽基, 黄佑文, 浦恩祥, 肖徽山, 徐世春, 秦强, 孔金丞
Abstract:
提出了一种中波640×512(25 μm)的碲镉汞偏振焦平面阵列。从线栅结构优化和串扰抑制的层面,对微偏振片阵列进行了精心设计；探索了一种低损伤的片上微纳制备工艺,经验证,该工艺与碲镉汞器件兼容良好。在完成微偏振片阵列的片上集成后,NETD仍能保持在9.5 mK以下。进一步地,为揭示主导消光比的潜在作用机制,设计了特殊的微偏振阵列排布方式,据此实验上证实了串扰效应是影响消光比的主要来源。将像元边缘的遮挡区域扩展至4 μm宽,能够将来自相邻像元的串扰率有效降低至大约2%,并实现在17.32~27.41之间的优良消光比。
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基于相干矩阵特征空间的改进PolSAR数据多元散射能量分解方法
Abstract:
本文提出了一种改进的极化合成孔径雷达(PolSAR)数据多元散射能量分解方法。改进后的分解方法包括两个不同的步骤。首先，利用相干矩阵的特征向量对散射模型进行修正；其次，利用熵和各向异性来提高体散射能量。该算法在保持城市区域中较高的二次反射散射能量的前提下，有效地提高了植被区域的体散射能量。利用真实的数据验证了本文方法的有效性。将原始相干矩阵分解得到的散射能量和方向角补偿后得到的相干矩阵分解的散射能量与三种已有的分解算法进行了对比。实验结果表明，本文提出的分解方法能够更有效地表示不同地物的极化SAR数据集的散射能量。
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大气介质红外辐射场混沌与分形特征
Abstract:
大气介质是红外光学的重要传播媒介，也是影响红外动态信号检测与追踪的复杂背景。与固、液介质相对稳定的性质相比，大气介质具有动态复杂性与长期不可预测性，阻碍了将其它领域成功的波动技术（如弹性波成像与反演；量子场波函数等）引入大气电磁波场，故传统经典物理学理论无法精确刻画此类复杂系统问题。但自然界此类场中产生的无序性与随机性通常可用分形的概念来阐述。利用风云4A气象卫星记录的红外云图，将传统静态红外图像研究拓展到四维时空域红外动态影像研究，从而获得区域全波段红外（波段0.45
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基于InAs/GaAsSb 超晶格的中红外波导探测器结构设计
Abstract:
在近红外领域，已经利用片上波导和谐振器实现了分子的光谱检测。然而在中红外波段，许多传感器仍使用芯片外光源和探测器，这限制了化学传感芯片的集成度和灵敏度。本文设计了一种 InAs/GaAsSb 超晶格中红外波导集成探测器，采用 GaAsSb 作为中红外波导，波导层和 InAs/GaAsSb 超晶格吸收层之间采用倏逝波耦合方式，可以实现低损耗和高响应度的中红外光探测。对器件的光电特性进行了模拟，着重分析了 InAs/GaAsSb 超晶格光电探测器与 GaAsSb 波导集成的影响因素，得到了吸收区的最优厚度和长度，噪声等效功率最低的情况下，量子效率可以达到68.9%。基于Ⅲ-Ⅴ族材料的波导探测器更容易集成中红外光源，实现中红外的片上集成光电检测芯片。
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基于非对称波导结构的1.06um长腔半导体激光器特性分析
Abstract:
在长腔边发射二极管激光器中，纵向空间烧孔（LSHB），双光子吸收（TPA）和自由载流子吸收（FCA）是影响高注入电流下输出功率线性增长的关键因素。本文针对1.06um波长长腔半导体激光器，通过将TPA和FCA损耗与一维速率方程相结合，提出一种简化数值分析模型。系统分析了 LSHB，TPA 和 FCA 对输出特性的影响，并提出可以通过调整前腔面反射率和量子阱（QW）在波导中的位置来提高前腔面输出功率。
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基于希尔伯特空间曲线填充的太赫兹图像超分辨算法研究
Abstract:
太赫兹成像技术受辐射源和探测器性能限制,在细节分辨能力、成像速度和噪声抑制等方面仍有待进一步改进的空间。本文提出一种基于空间曲线填充的太赫兹图像超分辨算法,采用ViT (Vision Transformer)结构主干网络,通过注意力机制进行太赫兹图像特征提取；构建希尔伯特空间曲线,根据特征图按曲线填充的方式进行图像重建,并用轻量化的一维卷积处理重建图像特征,对重建图进行逆变换恢复图像空间结构；最终通过像素重组实现上采样,得到物体轮廓和细节增强的输出图像。实验表明相较常规ViT结构,本文方法图像峰值信噪比(PSNR)提高0.81dB,结构相似度(SSIM)提高0.0074,有效抑制了噪声对图像纹理的影响,获得了分辨能力显著提高的结果图像,证明了太赫兹图像超分辨处理技术的可行性及其恢复图像细节、提高图像质量的能力。
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微波GaN器件kink效应建模研究
Abstract:
通过分析耗尽型GaN器件kink效应,基于ASM-HEMT提出了一种改进模型。该模型考虑到漏源电压、栅源电压与kink效应的关系,不仅能够准确模拟电流崩塌和kink效应发生时的漏源电流趋势,而且精准拟合了不同栅源电压下kink效应发生时对应的漏源电压值Vds-k,表明改进模型能够准确表征GaN器件在整个工作电压范围内的直流特性,拟合误差在3%以内。为了验证改进模型的精确度,利用ADS负载牵引仿真电路进行了模型仿真,仿真结果显示改进模型的效率精确度比原始ASM-HEMT模型提高了4%。
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超表面透镜偏振可切换的多通道功能复用
Abstract:
超表面概念的提出为研究平面化和超薄的光学元器件提供了一种全新的设计思路。传统的几何相位型的超表面透镜受制于偏振锁定的限制，阻碍了其实现多功能的复用。本文提出了一种通过几何相位实现超表面透镜偏振解耦的方法。进一步，利用该方法本文实现了超表面聚焦透镜在纵向以及纵向和横向实现多通道功能(如聚焦光斑和聚焦涡旋)的复用和偏振可切换特性。相关研究为实现多功能可集成的平面化器件提供了新的研究思路。
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一种应用于卫星中红外遥感的辐射传输简化计算方案
姚前, 许华, 樊程, 李莉, 王思恒, 郑杨, 徐文斌, 侯伟真, 徐敬海, 庄齐枫, 周鹏, 张灏, 陈震霆, 李正强
Abstract:
作为可见光-近红外和热红外的连接谱段，中红外(MIR)兼具短波辐射的反射特性和长波辐射的发射特性，对于温度探测、目标识别等应用场景有十分重要的意义。目前，MIR谱段辐射传输(RT)计算仍然面临背景参数输入多且不易获取的问题。基于此，提出了一种应用于卫星MIR遥感的RT简化计算方案。使用MODTRAN模型(MM)，对MIR白天RT过程中所涉及的背景地表和大气参数定量模拟分析，得到影响RT的关键参数，据此形成一套基于MM的参数简化方案(SS)。在MODIS 6个MIR通道的中心波长处，对SS和MM计算的总辐亮度做对比验证，RMSE均小于0.004399，具有较高精度。SS仅依赖于表面温度、表面发射率、大气廓线类型、水汽和云光学厚度，不需要输入气溶胶、CO2和O3数据。相比MM，SS将输入参数从8类降低到5类，计算的时间效率提升了9.02%。在有限的计算资源下，本文所提的SS能够为MIR图像快速处理、大场景遥感仿真等应用领域提供支撑。
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基于0.1-μm GaAs pHEMT工艺的最小噪声系数3.9 dB的66到112.5 GHz低噪声放大器
Abstract:
基于0.1-μm砷化镓赝配高电子迁移率晶体管（GaAs pHEMT）工艺，研制了一款覆盖整个W波段的宽带低噪声放大器。提出了一种由双并联电容组成的旁路电路，能够提供宽带射频接地，减小了级间串扰，利于实现宽带匹配。采用双谐振匹配网络实现了宽带的输入匹配和最佳噪声匹配。实测结果显示，最大增益在108 GHz出达到20.4 dB，在66到112.5 GHz范围内，小信号增益为16.9到20.4 dB。在90 GHz处，实测噪声系数为3.9 dB。实测的输入1-dB压缩点在整个W波段内约为-12 dBm。
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GaN基侧栅晶体管太赫兹探测器物理模型与实验研究
Abstract:
针对侧栅结构高电子迁移率晶体管(High Electron Mobility Transistors, HEMTs)太赫兹探测器，构建了器件的直流输运和太赫兹探测的物理模型。运用自对准工艺，成功制备了形态良好、接触可靠的侧栅结构，有效地解决了器件双侧栅与台面间的接触问题，最终获得了不同栅宽（200 nm、800 nm和1400 nm）的侧栅GaN/AlGaN HEMT太赫兹探测器。通过直流测试表征发现不同器件的栅宽与其阈值电压之间呈现出明显的线性关系，验证了侧栅结构HEMT太赫兹探测器的直流输运模型。上述结果为完整的侧栅HEMT太赫兹探测器的理论模型提供了实验验证和指导，为侧栅HEMT太赫兹探测器的发展提供了重要支持。
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高光谱应用的带可调复位时间CDS的低噪声红外焦平面读出电路
Abstract:
低辐射量的高光谱应用对红外焦平面读出电路(ROIC)提出了低噪声的设计要求。相关双采样(CDS)是常用的减少噪声的结构。本文通过调节钳位和采样保持之间的时间间隔来改进CDS,可灵活消除低频噪声。采用180nm CMOS工艺设计和制造了640×512规模,15μm 像元中心距的读出电路。输入级集成了低噪声CTIA与本文提出的可调复位时间CDS(AICDS)。所设计的时序产生器使CDS复位时间可以延长0~270个时钟周期。通过延长复位时间减少这个时间间隔,噪声电子数可以由39 e-减少到18.3e-。SPECTRE仿真结果和实验测试结果证实了提出的AICDS结构可以提升高光谱应用读出电路的噪声性能,因此可以广泛应用。
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Hg0.72Cd0.28Te扫描隧道谱的模型解释
Abstract:
本工作应用截面扫描隧道显微镜(XSTM)在室温下研究了分子束外延生长的Hg0.72Cd0.28Te薄膜。扫描隧道谱(STS)测量显示, 此碲镉汞材料的电流-电压(I/V)隧道谱呈现的零电流平台宽度(隧道谱表观带隙)比其实际材料带隙增大约130%，说明存在明显的针尖诱导能带弯曲（TIBB）效应。应用扫描隧道谱三维TIBB模型计算，发现低成像偏压测量时获取的I/V隧道谱数据与理论计算结果有令人满意的一致性。然而较大成像偏压时所计算的I/V谱与实验谱线在较大正偏压区域存在一定偏离。这是由于目前的TIBB模型未考虑带带隧穿，缺陷辅助隧穿等碲镉汞本身的输运机制对隧道电流的影响造成的。
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可见-近红外二区双通道荧光成像系统
Abstract:
本文基于光学手段，开发出了一套能够兼顾可见光与近红外二区（NIR-II）窗口的双通道宏观成像系统，能够实时输出具有NIR-II荧光信息的高质量明场图像，解决了常规的NIR-II宏观成像系统提供的荧光图像与明场图像割裂较大的问题。实验中利用不同厚度的脂肪组织测试了吲哚菁绿的NIR-II窗口荧光信号分别在1100-1700 nm长通滤光片与1300-1700 nm长通滤光片下的抗散射能力与成像表现。接着利用所搭建的双通道宏观成像系统分别在小鼠以及大鼠模型上实现了淋巴结成像并模拟进行了淋巴结的切除手术，模拟了对腹腔淋巴结清扫的过程。最后，在大鼠模型上添加了不同厚度的生物脂肪组织，模拟实际手术中脂肪组织覆盖在淋巴结上的情况，观察双通道系统的穿透能力。可见近红外二区双通道荧光成像系统通过给操作者提供直观的影像信息，缩减手术时间、提高患者的预后，在临床手术导航中具有较大的应用潜力。
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基于 THz-TDR 的芯片金属微带线缺陷检测
徐振, 徐德刚, 刘龙海, 李吉宁, 张嘉昕, 王坦, 任翔, 乔秀铭, 姜晨
Abstract:
针对体积小、走线密集、集成度高的封装芯片缺陷检测，目前的主要检测手段存在精度低、周期长等缺点。为弥补传统检测方法的不足， 本研究结合太赫兹技术与时域反射技术， 探究对芯片上金属导线缺陷检测的可行性。 首先在不同宽度的金属微带线上加工了不同比例的凸起、凹槽缺陷， 模拟集成芯片中金属导线的不完全开/短路等阻抗不匹配情况， 利用太赫兹时域反射计采集其时域反射信号。 然后根据时域反射脉冲对应的时间分别对不同缺陷程度、不同缺陷类型进行定性分析，并精确计算出了芯片上金属微带线的缺陷位置。 最后利用有限元分析法对硅基底上存在缺陷的金属微带线进行仿真分析，与实验结果具有良好的一致性。研究表明，太赫兹技术与时域反射技术结合能够实现对芯片上金属导线缺陷的诊断检测，为集成芯片的缺陷检测提供了经验参考。
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改进碲镉汞液相外延方法原位生长正组分梯度薄膜材料
霍勤, 韩红强, 张诚, 焦翠灵, 王仍, 毛铖铭, 陆液, 陈心恬, 乔辉, 李向阳
Abstract:
研究了液相外延生长条件对碲镉汞薄膜材料组分梯度的影响，建立了指导液相外延生长的理论模型。通过改变水平推舟液相外延工艺的汞损失速率，生长出具有正组分梯度的碲镉汞薄膜材料。针对这种特定条件下生长的碲镉汞外延薄膜，通过腐蚀减薄光谱测试与二次离子质谱测试证实了材料具有正组分梯度结构。与传统方法生长的具有负组分梯度的碲镉汞薄膜相比，这种薄膜材料具有相近的表面形貌与红外透射光谱曲线；且具有较高的晶体质量，其X射线衍射双晶摇摆曲线半峰宽达到28.8arcsec。
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基于梯度可感知通道注意力模块的 红外小目标检测前去噪网络
林再平, 罗伊杭, 李博扬, 吴天昊, 凌强, 肖超, 刘婷, 吴京
Abstract:
红外图像去噪在军事及民用领域应用广泛。现有基于深度学习的图像去噪方法主要为可见光图像设计，此类方法容易过度平滑图像细节，从而导致弱小目标丢失，为后续的检测任务带来困难。为了在去除噪声的同时保留好红外图像中的目标信息，本文提出了一种基于梯度可感知通道注意力模块的红外弱小目标检测前去噪网络。该网络首先采用编码器-解码器结构来去除图像中的加性噪声，然后通过梯度可感知通道注意力模块对图像高频区域进行自适应增强，有效保持红外弱小目标的响应强度。此外，本文公开了领域第一个包含3981张含噪声的红外图像数据集。实验结果表明，该网络能够在有效去除加性噪声的同时避免过度平滑，很好地保留了红外图像中的目标信息，最终实现了在含噪声环境下的高鲁棒性红外弱小目标检测。本文的数据集和代码即将开源在https://github.com/yihang455/GCAN
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1280 × 1024元InAs/GaSb II类超晶格中/中波双色红外焦平面探测器
Abstract:
本文报道1280 × 1024元InAs /GaSb II 类超晶格中/中波双色红外焦平面阵列探测器的研究结果。探测器采用PN-NP叠层双色外延结构,信号提取采用叠层双色结构和顺序读出方式。运用分子束外延技术在GaSb 衬底上生长超晶格材料,双波段红外吸收区的超晶格周期结构分别为中波1：6 ML InAs /7 ML GaSb和中波2：9 ML InAs /7 ML GaSb。焦平面阵列像元中心距为12μm。在80 K 时测试,器件双波段的工作谱段为中波1：3μm~4μm,中波2：3.8μm~5.2μm。中波1器件平均峰值探测率达到6.32×1011cmHz1/2W-1,中波2器件平均峰值探测率达到2.84×1011cmHz1/2W-1。红外焦平面偏压调节成像测试得到清晰的双波段成像。本文是国内首次报导1280 × 1024规模InAs/GaSb II类超晶格中/中波双色红外焦平面探测器。
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具有低噪声及高线性度的高性能MOCVD-SiNx/AlN/GaN 毫米波MIS-HEMTs
袁静, 景冠军, 王建超, 汪柳, 高润华, 张一川, 姚毅旭, 魏柯, 李艳奎, 陈晓娟
Abstract:
文章在超薄势垒AlN/GaN异质结构上采用金属有机化学气相沉积（MOCVD）原位生长SiNx栅介质，成功制备了高性能的SiNx/AlN/GaN金属-绝缘体-半导体高电子迁移率晶体管（MIS-HEMTs）。深能级瞬态谱（DLTS）技术测试SiNx/AlN的界面信息，显示其缺陷能级深度为0.236 eV，俘获截面为3.06×10-19 cm-2，提取的界面态密度为1010~1012 cm-2eV-1，表明MOCVD原位生长的SiNx可以有效降低界面态。同时器件表现出优越的直流、小信号和噪声性能。栅长为0.15 μm的器件在2 V的栅极电压（Vgs）下具有2.2 A/mm的最大饱和输出电流，峰值跨导为506 mS/mm。小信号测试结果显示，器件的最大电流截止频率（fT）和最大功率截止频率（fMAX）分别达到了65和123 GHz，可以满足毫米波应用的需求。基于冷源法测试，该器件在40 GHz下的最小噪声系数（NFmin）为1.07 dB，增益为 9.93 dB。Vds = 6 V时对器件进行双音测试，器件的三阶交调输出功率（OIP3）为32.6 dBm，OIP3/Pdc达到11.2 dB。得益于高质量的SiNx/AlN界面，SiNx/AlN/GaN MIS-HEMT显示出了出色的噪声及卓越的线性度。这意味着该器件在低噪声、高线性的毫米波领域具有相当的应用潜力。
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基于Fowler-Nordheim隧穿模型提取层状h-BN的有效质量参数
秦嘉怡, 罗曼, 成田恬, 孟雨欣, 祖源泽, 王鑫, 余晨辉
Abstract:
六方氮化硼(h-BN)由于其优良特性被广泛应用于栅介质层、钝化层、隧穿层等功能。目前，对关于超薄h-BN的基本物理性质和其中的电子隧穿效应的研究还存在不足。本文采用实验与理论相结合的研究方法，通过拟合金属/绝缘体/金属结构的电流-电压曲线成功提取了不同层数h-BN的有效质量。结果显示在4~22层范围内，h-BN的有效质量随着层数的增加而单调下降。文中利用已提取的有效质量精确确定当h-BN中发生电子隧穿时，Fowler–Nordheim隧穿模型的物理参数。此外，本文使用该物理参数在Sentaurus TCAD软件中研究了金属/h-BN界面处固定电荷以及不同种类的金属电极对该结构中Fowler–Nordheim隧穿的影响。这项工作对促进h-BN相关红外物理和技术领域的应用具有一定的参考和指导意义。
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透视/遮阳/控温/红外隐身多功能集成序构薄膜研究
王龙, 汪刘应, 刘顾, 葛超群, 王滨, 许可俊, 王文豪, 胡灵杰
Abstract:
为了解决光学材料多功能耦合与集成的光谱诉求及其材料设计冲突难题，提出一种基于[TiAlN/Ag]2/TiAlN序构复合薄膜开展可见光透射诱导与红外辐射抑制的协同设计方法，诠释序构薄膜材料多功能耦合的新原理与新机制，并对其光学兼容性能测试表征。研究表明，构筑的[TiAlN(厚度30 nm)/Ag(厚度15 nm)]2/TiAlN(厚度30 nm)序构复合薄膜具备带通状选择性透射与中远红外低辐射的光学特性，可较好实现透视、遮阳、低辐射控温与红外隐身多功能兼容效果，在军用车辆、绿色建筑等特种玻璃的辐射控温与红外隐身领域有应用潜力。
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基于石墨烯频率选择表面的双频段多波束可重构太赫兹天线
Abstract:
本文研究了一种基于石墨烯的双频频率选择表面(GFSS),并分析了该GFSS的工作机理。通过调节偏置电压控制石墨烯化学势在0eV和0.5eV间变化,可以实现GFSS在双频段带通、高通低阻、低通高阻、带阻四种工作状态。基于此GFSS,提出了一种六边形天线罩加载在一个宽带全向单极子天线上,可以实现1.08THz和1.58THz双频段独立的360°六波束全向扫描。此外,在增加方向性的同时双频段的峰值增益分别达到了7.44dBi和6.67dBi。该工作为实现多频段太赫兹多波束可重构天线提供了一种简单的方法。
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12.5微米1024×1024长波InAs/GaSb II类超晶格红外焦平面探测器
Abstract:
本文报道了12.5微米的InAs/GaSb II类超晶格长波红外焦平面探测器。实验采用分子束外延技术在GaSb衬底上生长超晶格材料。吸收区超晶格结构为15ML(InAs)/7ML(GaSb)。探测器采用PBπBN的双势垒结构以抑制长波探测器暗电流。研制了规模为1024×1024,像元中心距为18×18μm的长波焦平面探测器。采用金属杜瓦封装,与制冷机耦合形成超晶格长波探测器制冷组件。在60K温度下测试了探测器各项性能。探测器50%截止波长为12.5微米,平均峰值探测率达到6.6×1010cmHz1/2W-1,盲元率为1.05%,噪声等效温差NETD为21.2mK。红外焦平面成像测试得到清晰的长波成像。
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低偏振超宽光谱分色膜设计与制备
Abstract:
可见/红外超宽光谱分色片是星载中分辨率光谱成像仪III 型光学系统中的重要光学薄膜器件。利用诱导透射原理,采用金属-介质膜系结构加非对称等效导纳匹配层,实现了45°入射时0.4-1.05mm光谱高效透射,1.35-13mm波段光谱高效反射,从而将入射光束分配到不同的光路。同时通过消偏振控制设计,获得了可见近红外波段低偏振灵敏度(LPS)。所研制的分色片可见近红外波段平均透射率大于85%,LPS小于4%；短波及长波红外波段平均反射率大于90%。
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太赫兹超导动态电感探测器性能表征用零差混频系统研制
张嘉文, 金骏达, 史生才, 李婧, 吕伟涛, 李 陟, 支强, 彭昭航
Abstract:
零差混频系统（Homodyne mixing system）对太赫兹超导动态电感探测器（Kinetic inductance detectors, KIDs）性能表征具有重要的作用。然而，零差混频系统仍存在混频器不平衡性、测量系统集成、干扰信号等问题。作者设计新型的单通道零差混频硬件系统，结合软件算法实现了测量系统的集成化、IQ混频器不平衡性校准、KID的性能表征；同时实现了在VNA（vector network analyzer）CW模式下的KIDs噪声测量；以及基于自相关算法的双通道零差混频硬件电路设计，有效的抑制了干扰信号。值得注意的是，这些研究成果被应用于表征KIDs 性能，对KIDs阵列设计起到了重要的作用。 关键词: KIDs；零差混频系统；太赫兹；自相关算法；
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肉桂酸衍生物的太赫兹光谱及弱相互作用研究
Abstract:
利用太赫兹时域光谱技术(THz-TDS)测试了对羟基肉桂酸(PCA)、反式-2-羟基肉桂酸(OCA)和4-氟肉桂酸(4-FCA)三种肉桂酸的衍生物(CADs)在0.5-3.5 THz范围内的吸收峰。基于密度泛函理论(DFT)，借助振动模式自动关联判定方法(VMARD)对三种样品THz吸收峰的来源进行了指认。最后采用分子力场能量分解法(EDA-FF)归纳了分子体系的弱相互作用力形式，通过绘制原子着色图进行了可视化分析，并研究了其原子在分子体系中对弱相互作用力的贡献类型和强弱。研究结果表明，基于THz-TDS，结合DFT与VMARD、EDA-FF方法不但能有效的辨别同分异构体及结构近似的有机分子，而且也能为其生化功能揭示提供有价值的参考数据。
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多孔中药固体片剂孔隙率的太赫兹有效介质模型研究
李旭, 张梦圆, 赵雯玥, 左剑, 朱卫丰, 李哲, 施宇蕾, 张存林
Abstract:
目前对中药片剂的孔隙测量,一般采用的是具有破坏性的密度测量方法,缺乏无损量化方法。太赫兹辐射能用于无损的提取药物若干光学信息。针对直压型中药片剂,通过太赫兹时域和频域信号处理等不同方法分别计算各种片剂的有效折射率,发现两种方法得到的有效折射率和片剂的孔隙率均呈良好的线性关系。根据有效折射率特性,利用四种有效介质模型提取了中药片剂的孔隙率并进行量化回归,通过交叉验证与相对分析误差(RPD)发现通过时域信号处理的有效折射率得到的孔隙率回归模型解释性与验证准确性更高,其中最佳模型是Bruggeman模型(RPD=11.3325) 。为中药多孔粉体制剂工艺优化提供支持。
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基于 InSe/MoTe2 异质结构的超灵敏宽光谱光电探测器
邢艳辉, 贺雯馨, 韩梓硕, 关宝璐, 马海鑫, 马晓辉, 韩军, 时文华, 张宝顺, 吕伟明, 曾中明
Abstract:
基于光栅效应的二维材料垂直结构可实现高灵敏度和宽光谱光探测器。本文报告了一种基于硒化铟（InSe）/二碲化钼（MoTe2）垂直异质结构的高灵敏度光电探测器，该探测器在 365 - 965 nm 波长范围内具有出色的宽光谱探测能力。顶层的InSe用作调节沟道电流的光栅层，MoTe2 则用作传输层。通过结合两种材料的优势，该光电探测器的响应时间为 21.6 ms，比探测率在365nm光照下可以达到1.05 × 10^13 Jones，在965nm光照下也可达到109Jones数量级。外量子效率可达 1.03 × 10^5%，显示出强大的光电转换能力。
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一种空间细胞实验显微图像增强方法
Abstract:
在空间进行细胞实验对成像质量具有较高的需求,需要具备远程清晰监控的能力来把握实验进程和方向。然而,在空间实验中,由于空间限制和环境因素的影响,成像设备在一些性能方面受到比较强的约束,这直接影响了成像质量和对培养目标的观察。地面的分析需要对图像进行特征提取和计数等任务,但光照不均会严重影响分割效果。为此,本文提出了一种名为STAR-ADF的方法,实验证明该方法能够有效去除噪声、均衡光照,增强评价指标较原图提升了12.5%,并具有一定的鲁棒性。
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窄脊型波导半导体激光器偏振与横模关系研究
宋梁, 贺钰雯, 王浩淼, 周坤, 杜维川, 李弋, 何林安, 胡耀, 张亮, 高平宽, 王欣阳, 高松信, 唐淳
Abstract:
本文基于有效折射率法建立窄脊型波导数值计算模型,并通过实验研究了InGaAs量子阱窄脊型波导半导体激光器偏振特性与横模之间的关系。根据理论计算,脊型波导中类TM模式在慢轴方向的有效折射率差更大,因此类TM模式的限制因子比类TE模式的限制因子更大高、,并更容易出现慢轴高阶模式；而随着脊型波导的高度增加,快轴高阶模式被截断,类TE00模式的限制因子逐渐增加至与类TM00模式相近,慢轴高阶模式因其大的散射损耗被抑制,理论上可实现高偏振度高光束质量激光输出。在实验方面,利用量子阱材料的增益偏振特性,通过脊型高度与宽度的设计,,制备了高偏振度、基横模的窄脊型波导半导体激光器。
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碲镉汞 PIN结构雪崩器件的I区材料晶体质量研究
沈川, 张竞, 杨辽, 郭慧君, 谢浩, 周梅华, 陈路, 何力
Abstract:
本文对中波PIN结构的碲镉汞(HgCdTe)雪崩器件的关键雪崩区域的材料晶体质量进行研究。通过在实验材料上对PIN结构雪崩器件的全过程工艺模拟,并采用微分霍尔、微分少子寿命等测试手段进行材料表征,评估获得了关键雪崩区域的真实材料晶体质量。研究发现,现有优化工艺下雪崩区域的晶体质量良好,拟合材料的SRH寿命最好能达到20.7us,能达到原生材料的SRH寿命相当水平,满足高质量中波碲镉汞雪崩器件的研制要求。同时,我们以获得的雪崩区域SRH寿命为基础,对HgCdTe APD结构器件进行相应2维数值模拟,获得理论最优的暗电流密度达到8.7×10-10A/cm2。
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基于Landsat数据的地表温度反演差异及参数分析
Abstract:
只有准确的地表温度反演算法计算出的产品数据，才能正确推广使用。研究基于Landsat-8、Landsat-9和气象站数据，对比了5种常用地表温度反演算法的反演结果，并对不同算法的反演结果和参数灵敏度进行了测试。结果表明：基于地表比辐射率参数计算的辐射传输方程和单通道算法反演结果与地面实测数据吻合较好。基于大气水汽参数计算的单窗算法和劈窗算法的反演结果均高于实测温度。基于平均温度参数计算的单窗算法反演精度误差较大。此外，比较了两种遥感数据在不同地物上的反演温度的一致性。研究结果可为地表温度反演和产品选择提供参考。
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VO2薄膜材料的变温光学性质及 1550nm 激光防护性能研究
段嘉欣, 江林, 郑国斌, 黄敬国, 高艳卿, 周炜, 黄志明
Abstract:
具有半导体-金属态相变性质的二氧化钒材料可用于光电探测器的激光致盲防护。本文报道了基于磁控溅射法制备二氧化钒薄膜材料的结构、形貌特性，以及在不同温度下的光学性质。使用椭偏光谱法测量了"20~100 ℃" 下可见-近红外波段二氧化钒材料的椭偏参数，利用Gaussian、Lorentz获取了薄膜在相变前的光学性质，结合Drude模型拟合获取了材料在相变后的光学特性，获取了材料在300~1800 nm之间的折射率和消光系数等参数。变功率下1550 nm红外激光透射率的实验测试研究表明，材料的相变阈值功率为12 W/cm2，相变后透射率由51%减小到17%。
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亚波长光栅与法布里-珀罗滤光片集成的高性能光谱偏振分光器
朱远宇, 关学昱, 余沛其, 刘清权, 贾奇祥, 吴杰, 李辰璐, 李志锋, 王少伟
Abstract:
光谱偏振成像技术是一种新型的光学成像技术，它不仅提高了从目标获取的信息量，而且降低了背景噪声，可以捕捉目标细节并识别伪装目标。本文提出了一种将亚波长光栅与法布里-珀罗滤光片集成在一起的光谱偏振分光器，该器件可以获得超高的光谱分辨率和偏振消光比，并且光谱和偏振可以灵活的独立地调控。本文设计的光谱偏振分光器，可以同时获得4个光谱通道的斯托克斯参数。仿真结果表明，它的光谱分辨率（λ/?λ）为217，偏振消光比为10^6。实验测得亚波长光栅的偏振消光比达到500以上，传输效率达到90%。全介质F-P滤光片在长波红外波段的光谱分辨率为30，传输效率为60%。该设计方法具有通用性，可用于可见光、红外甚至太赫兹等波段。得益于这些优点，它在微型偏振光谱仪和全斯托克斯偏振检测等领域具有巨大的应用潜力。
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海面船舶探测谱段优选与效能分析
Abstract:
船舶等海面目标的探测对于海面管理、国防安全、搜索救援等领域有着重要意义。星载红外遥感覆盖范围广、大气路径短，是实现船舶目标广域探测的有效手段。受太阳天顶角昼夜循环的影响，船舶与海面的温差周期性变化，导致海面船舶探测场景存在一天两次的热交叉时期，此时使用单一探测谱段难以满足船舶目标全天时探测需求。本文以中纬度夏季和冬季海面环境为例，建立海面船舶探测场景的24小时红外辐射特征，提出多谱段优选组合方案，通过3.50μm~4.10μm和10.25μm~10.75μm双探测谱段探测实现信噪比优于16.52(夏季)和17.64(冬季)的昼夜连续观测。所提出的双谱段探测方法为实现广域全天时海面目标探测应用提供了技术支撑。
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吸收率和吸收频率大小电热可调的超材料吸波体
Abstract:
提出了由“田”字型狄拉克半金属(BDS)谐振器和钛酸锶(STO)组成的双调谐“完美”超材料吸波体并进行数值仿真。结果表明：当BDS费米能量为40 meV、STO温度为400 K时，吸波体在2.6131 THz处吸收率达到了99%。同时，当BDS费米能量和STO温度改变时，可实现吸波体吸收频率和吸收率大小的动态双调谐。此外，分别利用了耦合模理论(CMT)和等效电路模型(ECM)从理论上分析了吸波体的性能。最后，进一步讨论了模型各参数改变时，吸波体吸收光谱的变化规律。这为双调谐滤波器、吸波体的设计提供了理论依据。
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基于O2分子1.27 μm气辉反演临近空间温度廓线的新方法
Abstract:
1.27 μm波段O2(a1?g)气辉的辐射强度高、自吸收效应弱，是反演临近空间大气温度的理想目标源。基于O2分子气辉光谱理论以及“剥洋葱”算法，利用扫描成像大气吸收光谱仪（SCIAMACHY）的近红外临边观测数据，成功反演50-100 km区域的大气温度廓线。与SABER、ACE-FTS及激光雷达的观测结果对比表明，在55-85 km的切线高度范围内温度测量误差优于±10 K，而在55 km以下85 km以上空间区域，由于受到自吸收效应、大气散射，以及OH气辉的光谱污染等干扰，温度反演结果出现显著偏差。
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非制冷势垒型InAsSb基高速中波红外探测器
Abstract:
高速响应的中波红外探测器在自由空间光通信和频率梳光谱学等新兴领域的需求逐渐增加。中长波XBnn势垒型红外光探测器对暗电流等散粒噪声具有抑制作用。在GaSb衬底上采用分子束外延生长了nBn和pBn两种结构的InAsSb/AlAsSb/AlSb中波红外光探测器,通过微纳加工工艺制备了可用于射频响应特性测试的GSG探测器。XRD和AFM的结果表示两种结构的外延片都具有较好的晶体质量。探测器的暗电流测试结果表明,在室温和反向偏压400mV工作时,直径90 μm的pBn器件相较于nBn器件表现出更低的暗电流密度0.145 A/cm2,说明了该器件在室温非制冷环境下表现出低噪声。不同台面直径的探测器的暗电流测试表明,pBn器件的表面电阻率约为1.7×104 Ω.cm,对照的nBn器件的表面电阻率为3.1×103 Ω.cm,而pBn和nBn的R0A体积项的贡献分别为16.60 Ω.cm2和5.27 Ω.cm2。探测器的电容测试结果表明,可零偏压工作的pBn探测器具有完全耗尽的势垒层和部分耗尽的吸收区,nBn的吸收区也存在部分耗尽。探测器的射频响应特性表明,直径90 μm的pBn器件的响应速度在室温和3V反向偏压下可达2.62 GHz,对照的nBn器件的响应速度仅为2.02 GHz,相比提升了29.7%。初步实现了在中红外波段下可快速探测的室温非制冷势垒型光探测器。
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2001,20(3):184-188, DOI:
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。
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2002,21(3):175-179, DOI:
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。
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2010,29(1):53-56, DOI:
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.
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2006,25(2):113-117, DOI:
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．
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2010,29(1):69-74, DOI:
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.
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2008,27(2):123-128, DOI:
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.
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2010,29(1):63-68, DOI:
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.
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2008,27(3):227-233, DOI:
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.
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2003,22(2):132-136, DOI:
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。
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2005,24(2):135-139, DOI:
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．
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2016,35(5):600-609, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2016.05.015
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.
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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, DOI:
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.
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2019,38(1):79-90, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2019.01.014
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。
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2011,30(5):419-424, DOI:
Abstract:
以安全检查为背景，研究了近距离被动毫米波焦面阵成像的关键技术.其中包括采用基模高斯波束法结合几何光学法分析系统准光路；设计多波束宽角扫描透镜天线；提出一种新型结构的介质棒天线，该天线易于排成紧密阵列且能够为透镜提供良好的照射；研制工作于Ka频段的高灵敏度、小型化直接检波式辐射计等.给出了20通道被动毫米波焦面阵成像系统的实验结果，表明该系统可用于室内近距离探测人体隐匿物品.
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2010,29(2):150-151, DOI:
Abstract:
针对高光谱图像微小目标检测中严重的背景干扰问题，提出了一种基于背景残差数据的非线性异常检测算法。首先利用提取的背景光谱端元对图像各像元进行光谱解混，实现了目标信息和复杂背景信息的分离；接着将含有丰富目标信息的解混残差数据非线性映射到高维特征空间，可以充分挖掘高光谱图像波段间隐含的非线性信息，并在特征空间利用RX算子完成目标的检测，从而在抑制大概率背景信息的基础上有效地利用了高光谱图像波段间的非线性统计特性。为了验证算法的有效性，利用真实的AVIRIS数据进行了实验研究，并与经典RX算法、未抑制背景的特征空间核RX算法的检测结果相比较，结果表明基于背景残差数据的检测算法具有良好的检测性能和较低的虚警，而且运算复杂度较低。
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2015,34(4):452-459, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2015.04.013
Abstract:
分析了毫米波SAR高分辨成像的基本原理, 阐述了毫米波SAR的优点, 并结合目前国际上典型的毫米波SAR系统, 综述了毫米波SAR技术与系统的发展状况, 讨论了毫米波SAR的应用前景、存在的问题以及未来的发展趋势.
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2011,30(5):412-414, DOI:
Abstract:
通过变面积Si基HgCdTe器件变温I-V测试和暗电流特性拟合分析，研究了不同偏压下n-on-p 型Si基HgCdTe光伏器件的暗电流成分与Si基HgCdTe材料少子扩散长度和少子寿命随温度的变化规律.在液氮温度下，随着反向偏压的增大器件的表面漏电流在暗电流中所占比重逐渐增加.在零偏压下，当温度低于200 K时材料的少子扩散长度随温度的升高而变大，而高于200 K时材料的少子扩散长度随温度的降低逐渐减小.将汞空位掺杂的p型Si基HgCdTe材料少子寿命的变温曲线与常规衬底材料的少子寿命变温曲线进行比较，发现Si基HgCdTe材料少子寿命接近常规衬底外延薄膜材料水平.
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2004,23(4):313-316, DOI:
Abstract:
用射频(RF)溅射法在镀LaNiO3(LNO)底电极的Si片上沉积PbZr0.52 Ti0.48 O3(PZT)铁电薄膜，沉积过程中基底温度为370℃，然后在大气环境中对沉积的PZT薄膜样品进行快速热退火处理(650℃，5min)．用电感耦合等离子体发射光谱(ICP-AES)测量其组分，X射线衍射(XRD)分析PZT薄膜的结晶结构和取向，扫描电子显微镜(SEM)分析薄膜的表面形貌和微结果，RT66A标准铁电综合测试系统分析Pt／PZT／LNO电容器的铁电与介电特性，结果表明，PZT薄膜的组分、结构和性能都与溅射沉积功率有关．
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2005,24(2):109-113, DOI:
Abstract:
为了在抑制噪声时尽可能保留图像边缘信息，提出一种自适应各向异性高斯滤波器设计方法．该方法由独立强度传播(IDS)模型决定滤波器的长轴尺度，由像素的邻域平滑度决定长短轴的比例，然后根据该处的灰度梯度方向自适应决定各向异性滤波器的长轴方向．仿真实验表明，提出的自适应各向异性滤波器具有很强的噪声抑制和边缘保持能力．
