2025年第44卷第3期

红外物理与材料器件

• 吸收电荷倍增分离型雪崩光电探测器的穿通现象研究

  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

  2025,44(3):327-334 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.03.001

  摘要： (50) HTML (37) PDF (3.06 MKB)(75)

  Abstract:

  本文研究了吸收电荷倍增分离型雪崩光电探测器（Separate Absorption， Charge and Multiplication Avalanche Photodetector，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仿真平台计算得到了器件内部电场和能带分布，分析了SACM型APD穿通前后的器件性能并建立了相应的数学模型。通过优化硅基SACM型APD器件的结构参数和工艺参数，当场控层离子注入能量为580 keV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。基于互补金属氧化物半导体（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor，CMOS）工艺制备了硅SACM型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）。

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• 基于多通道交互注意力机制与边缘轮廓增强的红外无人机检测

  聂苏珍, 曹杰, 郝群, 庄须叶

  2025,44(3):335-344 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.03.002

  摘要： (53) HTML (30) PDF (2.30 MKB)(113)

  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与边缘轮廓增强（Multi-Channel Interactive Attention mechanism and Edge Contour Enhancement，MCIAECE）方法。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双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3个数据集上用MCIAECE方法都能够达到较好的效果。其中在（NUDT-Single-frame InfraRed Small Target）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%，与基线网络相比分别提高了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。

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

  Abbas Haddadi，Gail Brown，Manijeh Razeghi

  2025,44(3):345-350 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.03.003

  摘要： (38) HTML (25) PDF (1.57 MKB)(36)

  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.

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• 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

  2025,44(3):351-356 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.03.004

  摘要： (27) HTML (10) PDF (2.71 MKB)(33)

  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漏更敏感，因此曲率变化时，NCF中近红外高阶模式光泄漏，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漏，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通信系统中的应用提供理论与实验依据。

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• 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

  2025,44(3):357-363 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.03.005

  摘要： (26) HTML (5) PDF (1.76 MKB)(30)

  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 mm增加到10 mm时，这种变化也随之减小。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。

• 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

  2025,44(3):364-369 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.03.006

  摘要： (24) HTML (10) PDF (1.60 MKB)(29)

  Abstract:

  为了提升量子阱红外探测器的光电转化效率，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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• 具有变革性特征的集成式偏振探测器研究进展

  布勇浩, 周靖, 邓杰, 王若文, 叶韬, 石梦碟, 黄俊伟, 章雨婕, 宁珺, 陆卫, 陈效双

  2025,44(3):370-382 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.03.007

  摘要： (30) HTML (13) PDF (2.39 MKB)(34)

  Abstract:

  光的偏振特性被广泛应用于成像、通信、材料分析和生命科学等领域。已经开发了各种可以用来测量目标偏振信息的方法。然而，传统的偏振探测系统往往体积庞大、结构复杂，限制了其广泛应用的潜力。为了应对微型化的挑战，近年来人们对集成式偏振探测器进行了广泛探索，在性能和功能方面取得了显著进步。在这篇综述中，我们主要关注具有变革性特征的集成式偏振探测器，包括无限高的偏振分辨能力、对偏振态变化的超高灵敏度感知、全斯托克斯参数测量，以及同时感知偏振和光的其他关键特性。最后，我们讨论了集成式偏振光探测器未来发展的机遇和挑战。

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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

  2025,44(3):383-392 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.03.008

  摘要： (39) HTML (23) PDF (2.29 MKB)(136)

  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-珀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。

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红外光谱与遥感技术

• 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

  2025,44(3):393-404 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.03.009

  摘要： (19) HTML (14) PDF (4.41 MKB)(29)

  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。

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红外光电系统与应用技术

• 1.6 Tbps 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

  2025,44(3):405-411 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.03.010

  摘要： (16) HTML (6) PDF (2.40 MKB)(21)

  Abstract:

  采用二氧化硅平面光波回路 （planar lightwave circuit ，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 （arrayed waveguide grating，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 0.35 dB，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 0.75 dB，中心波长偏差低于 0.22 nm，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1.6 Tbps以上。

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• 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

  2025,44(3):412-423 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.03.011

  摘要： (31) HTML (8) PDF (4.68 MKB)(27)

  Abstract:

  国产线性体制星载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。在美国蒙大拿州中部、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。

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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

  2025,44(3):424-429 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.03.012

  摘要： (14) HTML (9) PDF (1.53 MKB)(20)

  Abstract:

  傅里叶干涉系统（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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红外学科交叉融合研究

• 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

  2025,44(3):430-443 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.03.013

  摘要： (18) HTML (17) PDF (2.30 MKB)(24)

  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。

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• 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

  2025,44(3):444-450 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.03.014

  摘要： (18) HTML (11) PDF (2.23 MKB)(23)

  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的挑战。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。

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• 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, 张春倩, 刘铭, 张东亮

  2025,44(3):451-457 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.03.015

  摘要： (39) HTML (12) PDF (2.56 MKB)(26)

  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。

• 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

  2025,44(3):458-467 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.03.016

  摘要： (19) HTML (17) PDF (2.38 MKB)(32)

  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视成像中的适用性。其次，借助蒙特卡罗方法和最小可分辨温差（Minimum Resolvable Temperature Difference，MRTD）模型，构建了红外偏振成像系统的最大作用距离模型，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。

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• 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

  2025,44(3):468-475 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.03.017

  摘要： (14) HTML (8) PDF (2.12 MKB)(21)

  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。首先算法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。然后，根据粗定位中心对原图进行兴趣域（Region of Interest，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，与互相关（Cross-Correlation，CCORR）、归一化互相关（Normalized Cross-Correlation ，NCC）等传统模板匹配和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。

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光学生物医学融合与成像技术的应用

• 烟叶品质关键参数高光谱检测技术及装备研究综述

  黄瑾, 张立福, 徐淑浩, 孙雪剑, 段宜杉, 赵之鹏, 翟浩然, 王倩

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

  摘要： (128) HTML (0) PDF (541.58 KKB)(146)

  Abstract:

  概述了高光谱检测技术在烟叶品质关键参数无损检测中的应用研究进展。探讨了利用该技术对烟叶中的总糖、还原糖、总氮、烟碱、淀粉、氯和钾等化学成分进行快速检测的方法及装备。指出了不同烟草样本形态对光谱数据的影响。分析了高光谱技术在烟草田间管理、采收优化、在线分级等应用场景中的优势与挑战。提出了高光谱技术与人工智能结合构建烟叶化学成分预测模型的广阔前景，为提升烟草行业的检测效率和质量提供了科学依据与参考。

• 通过太赫兹近场成像技术揭示牙釉质脱矿的微观奥秘

  肖丰, 张晓秋艳, 程立, 许星星, 张天宇, 唐福, 胡涛, 胡旻

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

  摘要： (173) HTML (0) PDF (887.73 KKB)(175)

  Abstract:

  牙釉质脱矿通常发生在龋病的早期。研究牙釉质脱矿的微观机制对预防和治疗龋病具有重要意义。太赫兹技术，特别是连续波太赫兹近场扫描显微镜技术，以其纳米级分辨率在生物医学成像领域具有广阔的应用前景。此外，与传统的太赫兹时域光谱相比，便携式固体源作为发射源具有更高的功率和信噪比，更低的成本，可以获得更精确的成像。在本研究中，我们利用连续波太赫兹近场扫描显微镜系统进一步突破了传统太赫兹成像技术的分辨率限制，成功实现了纳米尺度下脱矿牙釉质的近场成像。我们敏锐地观察到，随着脱矿的加深，牙釉质的近场信号明显降低，这主要是由于介电常数的降低。这一新方法为牙釉质脱矿的微观过程提供了有价值的见解，为龋病进一步的研究和治疗奠定了基础。

• 基于深度学习方法的OCT皮肤癌诊断：发展与展望

  张磊, 李笑然, 陈雯, 雷梁锌雯, 吴昊, 卢忠, 董必勤

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

  摘要： (21) HTML (0) PDF (1.69 MKB)(20)

  Abstract:

  皮肤光学相干层析成像（Optical Coherence Tomography， OCT）为皮肤组织结构和病理特征分析提供了高分辨率影像基础。开发自动化图像分析方法（如分割与分类）对辅助皮肤病诊断及治疗评估具有重要临床价值，可为医疗决策提供定量支持。相较于传统方法和早期机器学习（Machine Learning， ML）技术，深度学习（Deep Learning， DL）显著提升了分析效率与可重复性，有效减少人工耗时。该文系统综述了当前DL技术在皮肤OCT图像分析中的应用进展，着重探讨其在图像降噪、皮肤分割和皮肤癌诊断中的技术路径，并指出该领域亟待解决的模型泛化性、数据异构性等问题，为后续研究提供理论参考与技术发展方向的指引。

• 多视场多光子成像技术在神经科学研究中的发展与应用

  王健平, 王琳毅, 董必勤

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

  摘要： (18) HTML (4) PDF (881.15 KKB)(14)

  Abstract:

  高时空分辨率的多脑区同步成像是神经科学研究中的关键需求，然而传统多光子显微技术受限于单视场成像模式，难以实现跨脑区的大范围神经活动观测。多视场多光子成像技术通过物镜前/后光路的视场分割策略，结合波长编码、空间分光及时间门控等多维信号解析方法，有效突破了传统技术的时空分辨率限制。该技术可实现毫秒级时间分辨率与微米级空间分辨率的跨脑区同步成像，为揭示皮层间功能耦合、皮层-亚皮层神经环路协同机制以及全脑尺度神经信号传播动力学提供了全新研究范式。未来，通过与内窥成像、自适应光学像差校正、光刺激以及深度学习的图像解析等技术的深度融合，多视场多光子成像将进一步推动神经环路功能架构的精准解析，并在神经退行性疾病诊疗与脑机接口开发等临床转化领域展现重要价值。

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• 基于量子级联吸收光谱技术的呼气CO检测

  许侍文, 吴华坤, 周崇秋, 吴晓虞, 杨朝凤, 吴琼, 刘雯, 邵杰

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

  摘要： (144) HTML (0) PDF (970.23 KKB)(270)

  Abstract:

  呼气CO浓度作为一些疾病诊断的标志物备受关注，目前CO浓度检测仪存在灵敏度低，响应时间慢的问题。因此采用中心波长为4.59 μm的量子级联激光器和3.8 m多通池搭建一套基于吸收光谱技术的灵敏度高、响应时间快的呼气CO测量系统。采用直接吸收（DAS）和波长调制（WMS）技术对CO浓度检测分析，得到DAS的线性度为0.998，检测限可达3.68×10^-8（体积比）；WMS技术检测在CO浓度小于6.00×10^-6的线性度为0.998，检测限可达3.00×10^-9。通过Allan方差分析获得了DAS和WMS的最佳积分时间分别为170 s和250 s，对应的探测极限分别为2.00×10^-9和3.00×10^-10。最后对14个志愿者进行呼气CO检测，结果表明可以很好区分吸烟者和非吸烟者，为戒烟门诊判断吸烟者情况提供了科学有效的工具。

• 小鼠胚胎成纤维细胞的非侵入式太赫兹近场纳米成像

  钟沁洋, 张晓秋艳, 王冉, 张天宇, 唐福, 蒋培都, 胡旻

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

  摘要： (141) HTML (0) PDF (1.12 MKB)(157)

  Abstract:

  通过微结构、生物力学和生物化学等方式，成纤维细胞能够支持许多基本器官功能的实现。在过去几十年中，尽管荧光、光声转换和拉曼散射等技术取得了巨大进步，但它们的侵入性和有限的空间分辨率阻碍了成纤维细胞的单细胞表征。在这里，我们以小鼠胚胎成纤维细胞为例，基于太赫兹纳米显微镜提出了一种可以在单细胞尺度研究成纤维细胞成分分布的新方法。与表面形貌相比，太赫兹纳米成像可以实现小鼠胚胎成纤维细胞成分的可视化，如细胞膜、细胞质、细胞核和细胞外囊泡。值得注意的是，我们通过实空间方式观测了雷帕霉素处理对细胞外囊泡数量增加的影响。此外，截线和区域统计分析建立了不同细胞成分表面形貌和太赫兹近场幅值之间的对应关系。本工作为表征药物治疗效果提供了新途径，在疾病诊断和药物开发中具有潜在应用前景。

• 近红外光谱血糖检测中温度扰动判别方法研究

  张奕泽, 刘蓉, 于粤雯, 赵东杰, 陈文亮, 李晨曦

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

  摘要： (106) HTML (0) PDF (1.39 MKB)(152)

  Abstract:

  近红外光谱属于分子振动光谱，溶液温度变化会造成O-H等分子振动及氢键等分子间作用力改变，进而引起吸收光谱的强度及谱峰变化，影响血糖等微弱成分检测精度。为解决温度扰动对于光谱检测及建模分析的影响，提出一种基于水光谱组学与双光谱二维相关光谱（2T2D-COS）的温度扰动判别方法。对仿体溶液在温度扰动及含有不同葡萄糖浓度下的漫反射吸收光谱进行2T2D-COS分析，提取温度和糖浓度变化造成的光谱变化特征，得到不同扰动下的水光谱模式。实验结果表明，温度变化0.1 ℃与葡萄糖浓度变化45mg/dL强度相当。进一步建立基于原始光谱、水光谱特征和2T2D-COS异步谱的温度扰动异常光谱判别模型，其中基于2T2D-COS异步谱特征的判别模型准确率达到95.83%，剔除异常样本后葡萄糖浓度预测均方根误差降低了51.89%，为提高近红外光谱在体血糖检测的精度提供了基础。

• 太赫兹波与拉曼光谱技术在脑创伤检测中的应用研究

  李海滨, 王与烨, 王泽龙, 徐炳烽, 徐德刚, 姚建铨

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

  摘要： (76) HTML (0) PDF (3.24 MKB)(131)

  Abstract:

  脑创伤是危害人类健康最严重的疾病之一，灵敏快速的检测方式是对其进行准确有效治疗的有力保障。太赫兹波和拉曼光谱技术因其在技术上的互补性，在生物医学诊断等领域有着广泛的应用前景。本文针对脑创伤检测方面的需求和难点，总结了太赫兹波和拉曼光谱技术在脑创伤检测中的应用研究。首先介绍了太赫兹成像技术与光谱技术的发展现状，并分别介绍了两种技术在脑创伤检测中的应用研究；除此之外，文章概述了拉曼光谱的原理及分类，并讨论了拉曼光谱技术在脑创伤组织、体液及生物标志物检测中的研究进展。最后，文章对太赫兹波与拉曼光谱技术在脑创伤的检测中的发展趋势进行了分析，为太赫兹波与拉曼光谱技术应用于脑创伤的快速、准确诊断中提供了新的研究思路。

激光雷达创新与应用

• 基于反射层析激光雷达的目标轮廓图像重建

  郭睿, 楼荑, 张鑫源, 郭亮, 胡以华

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

  摘要： (78) HTML (0) PDF (2.89 MKB)(22)

  Abstract:

  反射层析激光雷达（RTL）通过激光探测获取目标回波投影数据以实现目标轮廓重建，但在实际中常因部分角度探测缺失导致投影数据不完备。针对这一问题，本文在已有技术的基础上，创新性地提出了一种联合投影数据结构稀疏特性与超分辨卷积神经网络（SRCNN）的目标轮廓重建方法，有效解决了传统算法在投影数据角度严重缺失情况下的失效问题。与常规RTL成像中直接引入稀疏求解模型的思路不同，本文基于投影数据的几何先验，结合结构稀疏与SRCNN实现投影数据的全角度高分辨反演，继而采用传统RTL成像完成目标轮廓的完整重建。为验证方法有效性，本文进行了基于面元法的激光回波投影数据仿真实验及系统外场实测实验，结果表明所提方法在不同投影数据缺失条件下均能实现高质量的目标轮廓重建。

光学生物医学融合与成像技术的应用

• 基于fNIRS脑激活特征的中枢性性早熟分类模型研究

  李泽英, 贾丽芳, 邹映雪, 高峰, 刘东远

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

  摘要： (96) HTML (0) PDF (2.01 MKB)(576)

  Abstract:

  中枢性性早熟（central precocious puberty， CPP）主要由下丘脑-垂体-性腺轴提前激活引起，这会导致激素水平异常并引发大脑结构与功能变化，使CPP患儿的神经血管耦合机制在任务状态下与正常儿童不同。针对现有临床诊断存在假阴性、肥胖干扰和生理痛苦等问题，基于功能性近红外光谱（functional near-infrared spectroscopy， fNIRS）技术，对来自天津医院的167名儿童（正常85例，CPP患者82例）任务相关脑激活特征进行了分析，并构建了CPP辅助诊断模型。研究发现，正常组在心算（mental arithmetic， MA）期间的前额叶激活区域多于CPP组，女性激活区域多于男性。通过选取相关性出现频次最多和负相关幅度最大的两个通道的均值、方差、峰度和偏度作为输入特征，所构建模型的分类准确率达到79.1%。本研究为CPP的快速筛查及发病机理研究提供了新的重要参考。

激光雷达创新与应用

• 星载单光子激光雷达水体散射测深误差修正方法分析

  赵原强, 张宸, 张一衡, 杨坚, 王凯鑫, 李少辉, 周辉, 马跃

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

  摘要： (31) HTML (0) PDF (1.45 MKB)(26)

  Abstract:

  水体前向散射误差是激光测深的主要误差源之一，单项误差可能超过海道测量规范的水深精度要求。传统机载激光测深雷达利用回波波形拟合的散射误差抑制方式无法适用于单光子激光雷达的光子点云数据。基于蒙特卡罗方法，论文建立了星载单光子激光雷达前向散射误差修正经验公式，定量分析了基于模型仿真、公式拟合的散射误差修正算法的可靠性。利用ICESat-2测深误差初步修正后的水深数据、MODIS全球范围的531 nm水体后向散射系数作为输入，修正经验公式可以代替模型仿真过程实现水体散射误差的快速修正。论文对修正公式的输入参数的灵敏度分析表明，散射误差修正残差主要受水体后向散射系数的不确定度影响。若输入的后向散射系数误差在20%以内，所推导的经验公式可将散射误差修正残差降至水深的0.45%以下，在四种典型水体条件下，所推导的经验公式平均降低了72%的水体散射误差，能够有效剔除绝大部分的水体散射误差。论文进一步分析了不同系统参数对前向散射误差及修正公式的影响，考虑了在地表位置的接收视场半径，可将所推导的ICESat-2修正经验公式推广到未来可能的星载单光子激光测深雷达系统。

• 用于2 μm波长星载相干多普勒风激光雷达的平衡探测器原型样机

  陈宝林, 金革, 王冲, 陈炼

  摘要： (13) HTML (0) PDF (1.12 MKB)(7)

  Abstract:

  尽管激光雷达技术迅速发展，但超长距离观测仍然是一个重大挑战。最近，2μm激光器因其穿过大气的高大气穿透能力和高潜在激光功率，被证明有可能应用于相干多普勒风激光雷达（CDWL）系统。在本文中，我们提出了一种2μm平衡探测器，由一对光电PIN二极管和低噪声跨阻抗电路组成。为了满足高带宽要求，利用高速跨阻抗电路和偏置电压调谐方法来克服PIN二极管的大电容。对电路传递函数、稳定性分析和噪声计算进行了研究。该探测器与数据采集模块共同封装，便于数据传输和偏置电压控制。然后在实验室评估了探测器的特性，包括带宽、噪声和偏置电压的影响。结果表明，平衡探测器背景噪声的均方根值为539 μV，两个二极管的带宽分别为110.8 MHz和110.3 MHz。这满足了风测量要求，并允许通过偏置电压调谐实现更高的带宽，使得带宽相对于零偏压模式提升1.45倍。我们的工作为激光雷达探测器设计和带宽增强提供了见解，并为该领域的研究人员和专业人士提供了宝贵的参考，为未来的超远距离和星载2μm相干风激光雷达提供了关键器件支持。

• 基于偏振激光雷达分层反演海洋漫射衰减系数

  雷子昂, 杨颂, 沈振民, 李同, 王子豪, 张睿哲, 张景豪, 郑永超

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

  摘要： (18) HTML (0) PDF (907.76 KKB)(14)

  Abstract:

  漫射衰减系数K_d是海洋光学中的核心参数之一，是由海水本身的光学性质和海水中的环境光场共同决定的表观光学参数，与海水水质和叶绿素浓度等密切相关。作为主动遥感手段，海洋偏振激光雷达发射能够穿透海水的蓝绿波段光源，具备全天时探测能力，这对于探测海洋K_d的剖面分布具有独特的优势。基于激光雷达的主动遥感手段，采用双偏振通道信号作为数据源，其中垂直偏振通道可用于抑制海表信号来增强近岸的海洋剖面后向散射信号，结合Fernald后向迭代法和斜率法，提出了一种分层反演海洋剖面漫射衰减系数K_d的方法。黄东海海域作为实验区域，将海洋激光雷达设备部署在海上实验平台，以10m水深作为分层算法的实验验证。实验结果显示，双偏振通道信号在海表处的偏振度为0.479，以1m作为垂直分辨率，双偏振通道分层反演海洋剖面K_d结果与实际原位测量数据的均方根误差为0.049，与非偏振通道信号相比，精度提升了52.4%；分层反演算法与传统Fernald算法相比，精度提升了32.4%。

• 星载高光谱探测激光雷达沙尘气溶胶光学特性研究

  胡建波, 王雄, 马鹏飞, 赵少华, 杨巨鑫, 戴光耀, 谢缘, 竹孝鹏, 刘东, 侯霞, 卜令兵, 刘继桥, 陈卫标

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

  摘要： (27) HTML (0) PDF (1.79 MKB)(12)

  Abstract:

  大气环境监测卫星（DQ-1）主载荷大气探测激光雷达（ACDL）于2022年4月发射，是国际首个星载高光谱气溶胶探测激光雷达，在气溶胶廓线测量上性能优异。对ACDL激光雷达和气溶胶自动监测网络（AERONET）的气溶胶光学厚度（AOD）数据进行了星地对比，验证了ACDL的AOD数据的准确性（R²= 0.924）。2025年3月，中国北方地区沙尘频发，产生了大量沙尘气溶胶。分析了沙尘气溶胶的时空分布特征及其光学特性。研究分析表明，沙尘气溶胶主要集中于对流层，其退偏振比（0.19～0.38）和激光雷达比（38～60 sr）呈现典型沙尘光学特性，垂直方向最大覆盖高度5 km，水平空间上覆盖超1600 km。研究验证了ACDL的气溶胶高光谱分辨率探测技术在复杂气溶胶环境下的观测优势，为大气污染研究提供了重要数据支持。

• 船载大气多参数探测激光雷达研发及黄东海走航观测研究

  王章军, 庄全风, 李辉, 李昊, 刘冬, 陈超, 潘新, 陈硕, 李传东, 薛博洋, 徐志军

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

  摘要： (14) HTML (0) PDF (2.58 MKB)(15)

  Abstract:

  气溶胶和风场作为研究海上大气的重要参数，实现高精度测量具有重要意义，为实现海上大气气溶胶和风场的高时空分辨率走航观测，研制了一套船载大气多参数探测激光雷达。主要介绍了船载大气多参数探测激光雷达的结构设计、探测原理、技术指标和反演方法。通过实验标定测试，对系统进行大气分子瑞利散射信号标定及风场观测标定测试，验证了系统的观测特性及准确性。分析了2024年8月搭载“鲁青渔教16”试验船在中国黄海、东海开展的海上低空大气多参数走航观测实验数据，获取了走航观测期间0-10 km的气溶胶光学参数及0-5 km的风场信息。数据结果显示，海上气溶胶浓度变化明显，且存在低空气溶胶层及低空云，海上低空大气风速基本在20 m/s以下；边界层高度分布在1 km附近波动变化；以200 m、500 m、1000 m高度为例，分析了海上不同高度的气溶胶、风速、风向分布存在的差异。实验结果表明，船载大气多参数探测激光雷达可搭载船、浮标等海洋平台，高效实现海洋上空气溶胶与风场的连续精确观测。

• 基于小天体特征的混合固态激光雷达系统地形测绘验证方法

  张庆藩, 谢欢, 晏雄锋, 金雁敏, 陈杰, 奚源廷, 谢俊, 马月超, 朱飞虎, 童小华

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

  摘要： (77) HTML (0) PDF (1.82 MKB)(20)

  Abstract:

  介绍了一种专用于探测快速自转小天体的混合固态激光雷达系统，并根据其多快反镜、单光子面阵探测的特性进行测距原理分析和成像模型构建。为评估其在小天体探测中的性能和稳定性，提出一种基于小天体特征外场沙盘的测绘验证方法。结果显示，混合固态激光雷达系统可以在不同工作模式和功率下保持较高的精度，在全球地形测绘模式下分辨率达到1100×1100，成像时间为0.86s，在100m距离下的测绘精度达到2.86cm；在步进扫描模式下，其分辨率约为前者的1/7，在34到83m距离下平均精度达到3.10cm。

• 国产卫星激光测高数据极地应用实践

  郭金权, 李国元, 庞小平, 神栋梁, 丁宝帅

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

  摘要： (32) HTML (0) PDF (1.32 MKB)(14)

  Abstract:

  极地区域在全球气候系统中扮演着关键角色，是气候变化的指示器和放大器，其独特的地理环境和气候过程对地球系统具有显著影响。激光测高技术以亚米级甚至厘米级的测高精度，在极地研究中备受关注。近年来，我国搭载激光测高载荷的卫星逐步增多，但少有基于国产卫星测高数据开展的极地研究，文章首先使用参考地形验证国产卫星激光测高数据极地高程精度，结果表明高分七号与资源三号03星激光数据在极地区域精度均优于1 m，陆碳监测卫星约为1.2 m；以激光测高数据辅助立体影像构建极地区域三维地形，地形产品成果满足1：10000地形图制图标准，证明了复合测绘方法在极地区域的有效性；最后联合多源激光测高数据计算冰盖表面高程变化，分析国产卫星在极地变化监测上的应用潜力。文章从多个角度综合评估了国产卫星激光测高数据极地应用能力，可为后续基于国产卫星数据开展大规模极地研究提供重要参考。

光学生物医学融合与成像技术的应用

• 基于临床可用荧光探针的NIR-II优质亚窗口的活体成像研究

  李佳一, 张沛锦, 夏启铭, 钱骏

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

  摘要： (137) HTML (0) PDF (1.44 MKB)(144)

  Abstract:

  近红外二区（the second near-infrared window，NIR-II，900~1880 nm）荧光成像具有信号背景比高、穿透深度大的优势，在生物医学领域具有广泛的应用前景。对NIR-II成像窗口的划分有利于优化成像过程，其中，NIR-IIx（1400~1500 nm）成像窗口得益于其独特的水吸收，可以有效抑制散射背景，实现高对比度成像。文章通过仿真模拟和活体实验，系统评估了NIR-IIx窗口的成像潜力。为了更好地推进NIR-IIx荧光成像的临床转化，研究采用美国食品及药物管理局（FDA）批准的有机小分子染料吲哚菁绿（Indocyanine Green，ICG）作为荧光探针，利用其延伸至NIR-II的荧光发射拖尾，实现了高对比度和清晰度的小鼠血管和肠道的NIR-IIx成像。此外，研究还结合同样通过FDA认证的亚甲基蓝（Methylene Blue，MB），成功实现了高质量的NIR-II双通道成像，精准定位小鼠的血管和淋巴结。文章进一步挖掘了NIR-IIx在生物成像上的独特优势和临床应用的潜力，并为NIR-II荧光成像的临床转化提供了重要参考。

激光雷达创新与应用

• 空间暗弱目标单光子激光三维探测技术

  赵思思, 张景豪, 李同, 郑国宪, 郑永超

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

  摘要： (20) HTML (0) PDF (1.30 MKB)(16)

  Abstract:

  空间目标光学探测是实施碎片规避、预警、清除的前提，是维护在轨运行航天器安全、维持外太空活动可持续发展的重要基础。其中，空间目标激光雷达能够实现全天时探测，是被动光学载荷的重要补充。本文提出具有时间位置信息记录功能的空间暗弱目标单光子激光三维探测技术，获取穿过视场的动目标时空三维信息，并利用双Hough变换实现低信噪比下目标轨迹的检测。实验结果表明，该方法，对不同运动速度的目标，在信噪比小于2时能够检出目标，对于强背景强目标，可以提升轨迹检测精度。本文的研究可为高速微弱目标高灵敏度监测提供参考。

• 海洋激光雷达水深测量及水体光学参数反演误差分析

  沈振民, 郑永超, 尚卫东, 刘辉, 杨颂, 张景豪, 孙倩, 雷子昂

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

  摘要： (16) HTML (0) PDF (2.19 MKB)(14)

  Abstract:

  基于自研机载双频海洋剖面激光雷达获取的航飞试验回波数据，分析因波浪折射和水体散射引入的水深测量误差及其修正方法，提出基于Genetic Algorithm（GA）和Levenberg-Marquarelt（LM）算法相结合的波浪折射修正方法；理论分析表明该波浪折射修正方法相比单一LM算法反演海浪轮廓的均方根误差（Root Mean Square Error，RMSE）降低约50%。利用实测回波信号中的海水剖面后向散射部分开展水体光学参数反演方法研究，并理论分析基于Fernald后向迭代积分法反演水体光学参数引入的误差及其影响因素，发现当“粒子激光雷达比”的估计值相对真值偏差为+a%比-a%时，其反演水体漫射衰减系数和180°体积散射系数的误差更小。

• 标签高效的机载点云弱监督语义分割

  梁转信, 赖旭东, 陈东武, 颜倚天

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

  摘要： (23) HTML (0) PDF (2.61 MKB)(23)

  Abstract:

  机载点云的语义分割为其下游应用提供数据基础。全监督的深度学习方法通常依赖大量标注数据，而部分弱监督方法由于标签选择的随机性，难以有效学习代表性特征。为应对上述挑战，提出了一种标签高效的语义分割方法，结合主动学习策略，在每个周期内基于信息熵理论主动选取最具价值的标签点更新训练集，实现模型的渐进式学习。在 LASDU 数据集和 H3D 数据集上的对比实验结果表明，在仅使用 0.5% 和 0.1% 标签进行训练的情况下，该方法仍能够取得优于现有对比方法的分割精度，体现了其在弱监督场景下的高效性和优越性。

• 高分七号卫星在流域级数字孪生水利中的应用研究与实践

  陈杰, 李国元, 崔希民, 严登华, 神栋梁, 张斌, 刘昌儒, 周晓青, 袁德宝

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

  摘要： (150) HTML (0) PDF (3.02 MKB)(144)

  Abstract:

  高分七号卫星装备了我国首台业务化对地观测激光测高仪和亚米级光学立体相机，获取高精度激光测高数据和亚米级光学影像数据，可实现无地面控制点1：10000比例尺立体测图，在数字孪生水利的大范围空间底座建设和湖库水位监测方面具有独特的应用优势。研究以密云水库为主要研究区，使用该卫星激光和立体影像对水库水位和周边数字表面模型进行了提取，并开展了应用实践分析。研究结果表明：基于激光测高数据提取的水库水位绝对误差小于0.15 m，与国外同类型数据精度相当；基于数字表面模型进行的水面范围预测结果F₁高于0.85，水量变化监测误差小于3%，可以满足相关水文学分析应用的要求。相关结论对于推广国产高分七号卫星激光测高和立体影像数据在水利领域的应用，更好助力流域级数字孪生水利建设具有参考价值。

• 应用于森林火灾探测的高重频偏振激光雷达系统及实验

  辛文辉, 贺亦欣, 姚杰, 李仕春, 郭延, 高山, 狄慧鸽, 华灯鑫

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

  摘要： (37) HTML (0) PDF (1.83 MKB)(10)

  Abstract:

  为实现森林火灾的探测，基于火灾发生时所产生烟尘粒子的光散射、偏振效应，开发研制了一套高重频偏振激光雷达系统，由发射、接收、数据处理和扫描控制子系统组成。针对森林火灾探测的大范围、高分辨率、高时效性需求，选择大功率、高重频激光器作为探测光源，结合高角度分辨率云台实现精细的扫描探测，当激光雷达的重复频率为5 kHz时，能以1°的角度分辨在48 min内对半径为10 km的森林区域进行巡检扫描。为解决高重频探测时，回波信号的采集、累计平均难题，设计了一种新颖的、专用的“读出-累加-存储”IP（Intellectual Property）架构，高效地实现了回波信号的采集及信噪比的提升。搭建完成的高重频偏振激光雷达进行了近、远场模拟实验，探测的高值点与火点位置一致，将该激光雷达部署于延安市，成功地探测到了5.4 km和8.1 km处模拟火灾的发生，验证了系统的有效探性。

• 针对不同森林类型条件下协同多源遥感数据估测林下地形

  黄佳鹏, 樊庆南, 张玥

  摘要： (18) HTML (0) PDF (3.16 MKB)(14)

  Abstract:

  精确估算林下地形对维系生态系统平衡和生物多样性保护具有重要科学意义。针对传统森林地形反演方法以整体森林作为反演单元时存在的空间异质性表征不足问题，本研究提出基于精细化土地覆盖分类的森林类型差异化建模方法。以波多黎各和马里兰州为研究区，通过整合多源遥感数据构建多维特征体系：采用ICESat-2星载激光雷达获取林下地形基准值，基于SRTM数据提取坡度和坡向等地形因子，结合Landsat-8多光谱影像解析植被覆盖特征。研究创新性地将森林类型作为分类建模条件，运用随机森林算法构建差异化地形反演模型。实验结果表明，相较于传统全域建模方法（RMSE=5.06 m），森林类型分类建模使林下地形估算精度显著提升（RMSE=2.94 m），验证了空间异质性建模的有效性。进一步敏感性分析发现，冠层结构参数（RMSE变异达4.11 m）相较于森林覆盖度对估算精度具有更强的调控作用，这为优化森林地形遥感模型提供了重要理论依据。

• 基于自然地表的星载单光子激光测高数据地形轮廓匹配不确定度分析

  周文鑫, 周思寒, 韩启金, 栾超, 王恒, 赵朴凡, 李松

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

  摘要： (32) HTML (0) PDF (2.64 MKB)(19)

  Abstract:

  卫星激光测高技术能获取地面目标的准确三维坐标，是一种高精度的对地观测手段。激光测高数据目前已被广泛应用于地形测绘、极地监测、林业调查等领域。基于自然地表的地形轮廓匹配方法将激光测高仪实测的地形轮廓与参考地形数据进行匹配，来确定激光测高数据的位置误差，是目前常用的激光测高仪在轨几何标定和精度检校方法。然而，地形匹配的效果受场地地形、激光数据轨迹长度、激光脚点间隔等多种因素的影响，相关研究尚处于起步阶段。本文针对参与匹配的激光数据轨迹长度以及激光脚点间隔两项影响因素开展研究，通过对目前观测密度最高的ICESat-2卫星的实测数据进行截取和抽稀，构建了一系列激光测高数据集并在北美地区开展了大量实验。通过对实验数据的统计，给出了激光数据轨迹长度以及激光脚点间隔与地形匹配不确定度之间的定量关系。

• 基于注意力机制的陆地生态系统碳监测卫星大气层次识别与应用

  卢庆锴, 么嘉棋, 李国元, 马晨, 刘诏, 夏皓斌, 徐浩钧, 武建军

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

  摘要： (44) HTML (0) PDF (2.13 MKB)(18)

  Abstract:

  陆地生态系统碳监测卫星（Terrestrial Ecosystem Carbon Inventory Satellite，TECIS/CM-1）通过多波束激光雷达、多光谱相机等多种主被动传感器协同观测，实现了大气云-气溶胶高分辨率综合立体监测。近年来，传统算法在低信噪比、近地表和多层结构混合等复杂环境下存在垂直层次检索精度和鲁棒性差的问题。针对于此，本稿件拟结合TECIS卫星多波束激光雷达数据特点和深度学习注意力机制，提出一种适用于新型多波束激光雷达的大气层次识别和应用的通用框架TECIS-CASNet。为验证该框架的可靠性，研究团队通过开展多次地基同步观测实验，对其识别精度进行了系统验证。最后，以中国京津冀地区典型沙尘长距离传输过程为研究对象，开展了示范性应用研究，充分展示了该框架的实际应用价值。结果表明：TECIS-CASNet框架对云-气溶胶识别精度较好，准确率达98.41%，在低信噪比、近地表和多层结构混合等复杂环境下能够减少误识别及漏检情况；气溶胶光学厚度反演绝对精度达到0.01、整体精度达到98%。本稿件围绕TECIS-CASNet框架的相关结论，对激光雷达卫星大气探测数据处理、环境监测应用等方面具有重要意义。

• 基于ICESat-2单光子激光雷达的南海浪高探测

  周智标, 杨坚, 宋越, 栾超, 杨喆, 李松

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

  摘要： (30) HTML (0) PDF (1.94 MKB)(14)

  Abstract:

  2018年9月美国航空航天局（NASA）发射了卫星ICESat-2（Ice， Cloud， and Land Elevation Satellite-2），其上搭载了迄今为止唯一在轨运行的星载单光子激光雷达系统ATLAS（Advanced Topographic Laser Altimeter System）。该激光雷达具有多波束、高重频、高测距精度的特性，在获取高精度、高分辨率的海浪参数方面具有巨大的潜力。本文提出一种优化的基于点密度自适应阈值的海面信号光子提取方法，以及基于海面几何形态的海浪有效波高的计算方法，证明在1 km的数据长度上就能获得与NASA官方海洋产品一致的有效波高计算结果，获得了优于NASA官方3-7 km的波高数据分辨率。利用有效波高数据在南海生成了0.2°×0.2°格网的波高空间分布，分析了南海有效波高的空间分布特点和随时间变化的规律。发现南海海域中沙群岛周围和吕宋海峡附近海域的有效波高全年都呈现出较大值，北部湾、纳土纳群岛、苏禄海及西里伯斯海几个区域的值较小。南海波高和风速随时间的变化高度同步，表明该区域的海浪主要由风驱动。结合ERA5同时相的风速数据分别给出了近岸波高和深水波高与风速的定量关系，证明在同样风速下后者波高要大于前者。借助ICESat-2单光子激光测高雷达可以获取更高分辨率的浪高空间分布，特别是能准确获取近岸浅水区波高，能填补其他海浪观测手段在空间和时间上的空白，有助于海浪数值模式的优化和海洋学研究。

• 基于CALIOP数据的气溶胶垂直分布特征聚类分析

  王宇轩, 孙晓兵, 提汝芳, 黄红莲, 刘晓, 余海啸

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

  摘要： (21) HTML (0) PDF (2.79 MKB)(12)

  Abstract:

  大气气溶胶的垂直分布具有高度复杂特征和时空变异性，是提高卫星遥感气溶胶反演效果的关键影响因素。研究基于2010年至2020年的CALIOP（The Cloud-Aerosol Lidar with Orthogonal Polarization）L3气溶胶剖面数据，采用无监督聚类方法对气溶胶的垂直分布特性进行了系统性研究。通过多个评估指标比较GMM（Gaussian Mixture Model）、K-means、谱聚类三种聚类算法的聚类效果。基于消光系数的垂直分布特征使用GMM聚类方法将气溶胶剖面划分为五种具有代表性的类型：低污染组合型、高污染组合型、指数衰减型、低污染均匀型和高污染振荡型。进一步分析了这些剖面在不同季节以及在青藏高原、京津冀、长三角三个典型地区的时空分布特征。研究结果表明，通过GMM聚类分析得到的气溶胶剖面呈现出显著的季节性和地域性差异。

• 基于PSO-GA-SVM融合算法及荧光激光雷达遥测技术的生物气溶胶浓度预测

  饶志敏, 李一成, 李一秀, 刘佳鑫, 巩鑫, 赵虎, 毛建东

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

  摘要： (41) HTML (0) PDF (1.37 MKB)(18)

  Abstract:

  生物气溶胶粒子在空气中传播较广，高浓度的生物气溶胶对人体健康有着极大的危害。为实现大气生物气溶胶浓度的预警预测，本文以荧光激光雷达为探测工具，在获取生物气溶胶浓度廓线的基础上，结合大气环境相关参数，利用粒子群（PSO）和遗传算法（GA）优化支持向量机（SVM），建立生物气溶胶浓度廓线预测模型，通过采用温度、湿度、PM2.5、PM10、CO₂、SO₂、NO₂、O₃、风速等相关参数数据作为输入量，生物气溶胶浓度廓线数据作为输出量进行模型训练，确定预测模型参数配置，重新引入新的大气环境参数，利用训练好的模型预测生物气溶胶浓度廓线，并与荧光激光雷达探测的生物气溶胶浓度廓线进行比较，同时分析不同算法优化模型预测的生物气溶胶浓度及其相对误差。

• 基于蝙蝠算法高斯锐化的星载全波形激光雷达滤波处理技术研究

  方强, 王虹, 何光辉, 周政宇, 曹峰玮, 宋庆和

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

  摘要： (98) HTML (0) PDF (1.38 MKB)(19)

  Abstract:

  星载全波形激光雷达作为一种先进的遥感技术，因其能够记录详细的地形和植被信息而在多个领域得到了广泛应用。然而，星载全波形激光雷达数据在采集过程中会受到诸如暗电流、光电探测器性能、探测目标周边环境和背景光等因素的影响，导致原始波形信号中存在显著噪声，对提取有效回波信息进行目标反演分析造成干扰。针对现有经典滤波算法中普遍存在的波形幅值下降问题，提出了一种自适应的滤波补偿波形幅值方法，利用蝙蝠算法优化高斯锐化算子参数，将高斯锐化算子与滤波后的波形数据进行卷积来实现波形补偿，自适应迭代确保补偿效果达到最佳。针对GEDI（Global Ecosystem Dynamics Investigation）回波数据进行实验验证，将文中方法与多种滤波算法进行比较，经滤波后最高波峰幅值平均降低了9.0077count，经过高斯锐化补偿后的波形与原始波形的最高波峰平均差值仅为0.0182count，且平均信噪比由30.0235dB提升至33.2609dB，相对提升了10.78%。结果表明该方法结合滤波方法能够在去除噪声的同时，保留更多的原始波形特征信息，为进一步提取波形信息做地物参数反演和目标分类提供更为精确的数据，并且对多种滤波方法均有适用性。

• 改进球形体素局部形状描述符的跨源点云配准

  李健, 李焕涛, 吴浩, 崔昊

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

  摘要： (61) HTML (0) PDF (3.08 MKB)(18)

  Abstract:

  针对跨源点云质量差异导致的配准难题，本文提出一种改进球形体素局部形状描述符（Spherical Voxel Center Descriptor，SVCD）的跨源点云配准方法。SVCD通过双权重局部参考框架（Local Reference Frame，LRF）计算和球形体素分割，有效克服密度与分布差异。其核心创新在于利用体素中心到关键点的距离进行特征编码，增强描述符的区分度与鲁棒性。配准过程通过最近邻相似比建立对应关系，结合奇异值分解求解刚性变换。在3DCSR和真实数据集上的实验表明：SVCD配准误差低至0.0048，召回率达82.83%和83.45%（较基线提升10.24和11.16个百分点），F1-score最高（0.803/0.832）。在高斯噪声实验中，SVCD仍保持76.54%的平均召回率，显著优于对比方法，验证了其在复杂场景下的强鲁棒性。该方法为跨源点云的高精度配准提供了有效解决方案。

光学生物医学融合与成像技术的应用

• 太赫兹光谱技术结合卷积神经网络鉴别三七产地的研究

  王俊涛, 王胜峰, 彭滟

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

  摘要： (104) HTML (0) PDF (2.02 MKB)(179)

  Abstract:

  三七作为珍贵中草药，其药效品质与皂苷含量密切相关，而皂苷含量呈现显著产地差异性。为准确鉴别三七产地并保障药材质量，该研究提出结合太赫兹精密光谱技术与卷积神经网络算法的新方法。实验收集中国云南省红河自治州、昆明市、曲靖市和文山自治州四个产区的40份三七样本，分别采用太赫兹光谱与高效液相色谱技术进行检测分析。基于获取的光谱和色谱数据，研究构建并训练了卷积神经网络模型以实现产地分类。实验结果显示，太赫兹光谱技术结合卷积神经网络模型的分类准确率达到92.5%，较高效液相色谱数据结合同类型模型的分类准确率（82.5%）提升显著。该发现证实太赫兹光谱技术在中草药成分解析与产地溯源方面具有应用潜力，为中药材的快速无损检测与精准识别提供了新型科学手段。

• 基于太赫兹超材料的抗血栓药物波立维快速定量检测

  张金晶, 刘炳伟, 李嘉伟, 吴旭, 孙丽颖

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

  摘要： (144) HTML (0) PDF (2.09 MKB)(175)

  Abstract:

  本研究采用了一种太赫兹超材料传感器，用于抗血栓药物波立维快速、精准检测，以满足药物含量监测对效率和灵敏度日益提高的需求。研究从波立维的太赫兹振动特性出发，确定其在1~3 THz频段的特征吸收峰。基于此，设计了一种具有双偏振谐振特性的超材料传感器，能够同时增强波立维两个特征吸收峰的传感信号。实验结果表明，该传感器在波立维定量检测中，通过建立的双指标判定模型，实现了高拟合度（R²>0.97）的定量分析，最低检测限为117.88 μM。总的来说，本研究提出的太赫兹超材料传感器在波立维含量监测中展现了优越性能，同时为临床药物监测和更广泛的生化样品分析提供了新工具。

• 用于相干拉曼散射成像的光纤光源研究进展

  李佳颖, 胡东升, 庄浩, 李依泽, 季敏标

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

  摘要： (135) HTML (0) PDF (1.03 MKB)(121)

  Abstract:

  相干拉曼散射显微镜凭借其化学特异性、无标记成像能力、高光谱分辨率和高灵敏度，被广泛认为是解决生物医学问题的强大工具。然而，相干拉曼散射成像技术的临床应用长期以来受到环境敏感性的影响和大体积固体激光器的阻碍。超快光纤激光器凭借其紧凑性和稳定性，能够有效克服这些缺点。文章对于光纤光源在相干拉曼散射成像中的不同实现方法和研究进展进行了评述，主要包括超连续谱光纤光源、孤子自频移光纤光源、光纤参量振荡器、同步光纤光源，并对未来发展进行了展望。

• 基于时间拉伸的相干拉曼光谱技术研究进展

  刘军, 满志豪, 李景程, 杨康文

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

  摘要： (68) HTML (0) PDF (2.70 MKB)(279)

  Abstract:

  相干拉曼光谱及成像技术作为一种新型的无标记检测技术，凭借其高特异性、非侵入性等优势，已在生物医学、材料学等领域得到广泛应用。近年来，时间拉伸技术与相干拉曼光谱技术的结合，有效突破了传统光谱仪在采样速率和光谱范围方面的限制，为高速、宽带拉曼光谱及成像提供了新思路。本文首先阐述时间拉伸的基本原理及其理论，概述该技术在其他领域的应用成果，随后系统梳理基于时间拉伸的相干拉曼光谱技术的研究进展。最后对基于时间拉伸的相干拉曼光谱技术的未来发展进行了展望。

• 近红外二区量子点标记外泌体治疗伴缺血周围神经损伤过程的体内成像研究

  小仓心吾, 邵珂萌, 张晓, 李惠珠, 冯思嘉, 王月明, 陈俊, 吴德华, 沃雁

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

  摘要： (169) HTML (0) PDF (1.99 MKB)(343)

  Abstract:

  缺血是影响周围神经损伤修复的重要因素，而外泌体被证实具有促血管再生作用。为了进一步研究外泌体治疗伴缺血周围神经损伤的细节过程与疗效。本文利用葡萄糖修饰近红外二区量子点标记脂肪干细胞来源外泌体（QDs-ADSC-Exos），实现外泌体治疗伴缺血周围神经损伤的活体近红外二区（NIR-II）长时程成像。实验结果证实量子点可用于体外无创标记外泌体，QDs-ADSC-Exos在NIR-II区间下显示出高强度荧光信号，在体内具备良好的NIR-II活体成像特性；QDs-ADSC-Exos在伴缺血周围神经损伤中表现为在神经损伤局部的聚集；神经功能学评估果表明，QDs-ADSC-Exos能促进有效神经功能再生。本研究证明外泌体在伴缺血周围神经损伤治疗中的潜力，也发现外泌体治疗伴缺血周围神经损伤的时空变化特征，为了进一步优化外泌体治疗方案提供了客观依据。。

• 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： (271) HTML (0) PDF (1.46 MKB)(572)

  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，所测得的误差均小于±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。

• YOLO-Fastest-IR:面向红外热像仪的超轻量级热红外人脸检测网络

  李希才, 朱嘉禾, 董鹏翔, 王元庆

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

  摘要： (157) HTML (0) PDF (2.01 MKB)(251)

  Abstract:

  本文介绍了一种基于ARM CPU的高速鲁棒的双波段热成像测温相机，该测温仪由低分辨率长波红外探测器、数字温湿度的传感器和CMOS传感器组成。针对热红外图像中人脸与背景对比度大的现象，本文探索了一种平衡了人脸检测精度与速度的折衷方案，并提出了一个超型轻量级热红外人脸检测，将之命名为YOLO-Fastest-IR。基于YOLO-Fastest设计了四种不同尺度的热红外人脸检测器YOLO-Fastest-IR0至IR3。为了对4个超轻量级网络训练和测试，本文还设计了一套多用户低分辨率热人脸数据集（RGBT-MLTF），并对四个网络完成了训练。实验表明，轻量级卷积神经网络在热红外人脸检测任务中表现出色。该算法在定位精度和速度上均优于现有的人脸检测算法，且更适宜部署在移动平台或嵌入式设备中。在红外图像（IR）中获取感兴趣区域后，根据热红外人脸检测结果对RGB相机进行引导，实现RGB人脸的精细定位。实验结果表明，YOLO-Fastest-IR在树莓派4B上的帧率高达92.9 FPS，在RGBT-MLTF测试集中人脸定位成功率达97.4%。最终实现了低成本、强鲁棒性和高实时性的测温系统集成，测温精度可达0.3 ℃。

• LEO-LEO红外激光掩星大气成分探测系统设计

  刘云猛, 黄硕, 李世钊, 郭慧君, 余婷, 王鑫, 刘洋, 楚晴, 成龙, 丁雷

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

  Abstract:

  掌握大气成分与要素在不同高度的分布特征，对于深入理解气候变化和应对气候问题具有重要作用。为了满足多大气成分（H2O、CO2、CH4、N2O、O3、CO等）和视线风速垂直廓线的探测需求，开展了红外激光掩星探测系统设计。在载荷设计方面，激光发射端设计采用宽谱段频率锁定激光光源技术，制造高稳定性的红外激光；激光接收端设计采用多光栅空间外差光谱探测技术，实现较宽谱段范围、高光谱分辨率探测，光谱范围覆盖2~2.5 μm，光谱分辨率优于0.15 cm-1。在数据应用与轨道仿真方面，基于Abel变换的红外激光掩星反演方法，可实现大气成分与要素廓线在UTLS区域的同步反演；并基于仿真模拟系统进行了掩星轨道设计，经仿真分析计算掩星事件发生频次可达到61次/天，并对单次事件的数据采集过程进行了合理设计规划。

  • 1
• 太赫兹谐振器中的共面波导仿真

  胡雨浩, 耿伟, 史生才

  摘要： (13) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  太赫兹光谱仪在太赫兹天文学中起着至关重要的作用。共面波导（CPW）是太赫兹光谱仪中的关键部件，相对介电常数是介电材料最重要的参数之一。它决定了器件的谐振频率和品质因子。由于CPW的结构复杂，很难获得精确的电磁场解，因此保角变换技术（CMT）被广泛用于获得等效介电常数的近似解析表达式。然而，当涉及薄膜电介质时，情况会有所不同。本文利用高频结构模拟器（HFSS）获得了基于谐振器结构的CPW的等效介电常数，并将其与保角变换技术得到的等效介电常数进行了比较。通过模拟仿真提供表征薄膜电介质的可能性。

  • 1
• 基于介质超构表面的动态太赫兹波调控

  李正堃, 周昊阳, 王顺甲, 何 琼, 陶镇生

  摘要： (16) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  我们成功利用介质超构表面调控太赫兹（Terahertz，THz）波。通过以不同光波长泵浦，超构表面以模式选择或非选择的方式对太赫兹波进行调制。改变激发的光子能量时，我们可以观察到不一样的透射率弛豫过程，反映了硅的能带特性。我们研究发现另一个可以实现光操控的外部调控手段是通过变化泵浦光延迟位移台的光程，主动控制超构表面的功能，实现太赫兹偏振态的连续调节,并提供了相关的物理解释。我们研究表明泵浦光激发能够成为动态调控太赫兹波的有效外部手段，有利于多样化的超构表面器件研发。

  • 1
• 反谐振反射模式耦合的回音壁模式微球谐振器

  武洁雅, 王东宁, 赵春柳

  摘要： (21) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  本文提出并演示了一种回音壁模式微球谐振器。该装置的制备是将单模光纤与毛细管熔接，通过适当调节放电电流和光纤与毛细管的熔接位置，形成一个膨胀的空心球腔。微球被插入空心球腔中，并与腔壁紧密接触，通过渐逝场的耦合在腔壁中产生的反谐振导向机制来激发回音壁模式共振。该设备的品质因数为3.725 ? 103，结构紧凑，制造简单，易于封装，操作方便，成本低。

  • 1
• 太赫兹闪耀光栅的激光自混合干涉表征技术研究

  赵雅男, 万文坚, 邵棣祥, 曹俊诚, 韩英军

  摘要： (23) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  报道了一种工作于利特罗条件下的反射式闪耀光栅的设计制作及其表征与测试方法。光栅采用锯齿状结构，通过机械刻划工艺进行加工。其结构参数的表征与性能测试采用太赫兹量子级联激光器结合自混合干涉效应的方法，获得了光栅常数与闪耀角的非接触式测量，分别为84.89 μm和24.9°，并在太赫兹波段内展现出0.117 rad/THz的角分辨率和71%的最高反射效率，测试结果与理论设计基本吻合。该方法通过反馈信号直接解析光栅参数，在测量速度上有较大提升，为光栅的实时动态表征提供了新的途径。

  • 1
• 锗基p-i-n结构阻挡杂质带长波红外探测器的温度影响机制

  陈天业, 刘赤县, 王泽欣, 胡清智, 潘昌翊, 窦伟, 凌静威, 刘晓艳, 朱家旗, 邓惠勇, 沈宏, 戴宁

  摘要： (19) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  深低温工作的BIB(阻挡杂质带)探测器在红外天文空间探测等领域具有重要应用价值,然而关于其温度依赖机制的研究仍较为有限。文章采用近表面处理技术,制备了一种基于高纯锗材料的平面p-i-n结构BIB长波红外探测器,在较高温度下表现出优异的电学与光电响应性能,将传统BIB结构探测器的工作温度提高了约10 K。在3.3?K温度下,器件反偏暗电流低至15pA；随着温度升高,器件在黑体条件下的探测率呈下降趋势,但在温度不高于15K时变化不明显,最高可达3.5×1012?cm.Hz1?2.W?1。通过引入包含光激发、热激发与碰撞电离过程的电流模型进行模拟,并与实验数据对比,发现温度升高导致耗尽区显著收缩,从而降低载流子收集效率,是性能下降的主要机制。该研究为低温红外BIB探测器的结构设计与性能优化提供了理论支撑与实验依据。

  • 1
• 基于FTIR的InAs和GaSb衬底低吸收区域吸收系数特性研究

  王啸臻, 谭智勇, 张庆凌云, 李建梅, 陈意桥, 曹俊诚

  摘要： (42) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  作为中波红外(3-5 μm)与长波红外(8-12 μm)波段的重要候选材料,GaSb与InAs半导体展现出显著的光电特性优势。然而,其固有的低吸收特性使得传统透射光谱技术因多重透射效应干扰,难以实现吸收系数的精确表征。本研究创新性地利用傅里叶变换红外光谱技术,构建反射-透射联合分析模型,成功提高了低吸收区(α<10 cm?1)的测量准确度。通过系统研究掺杂浓度为2.46×101? cm?3(InAs)和8.76×101? cm?3(GaSb)的样品,发现8-18 μm波段自由载流子吸收行为呈现显著散射机制依赖性：声学声子散射与电离杂质散射共同主导该波段的吸收过程。定量分析表明,GaSb的散射参数较InAs存在数量级差异,其电离杂质散射系数提升10倍,声学声子散射系数更呈现450倍的剧烈增强。该反射-透射联合分析方法的提出,为解决低吸收材料光学参数表征难题提供了新的技术方案。

  • 1
• 基于局部极值度量的短波红外偏振空中无人机目标检测

  杨争烨, 公劲夫, 辛剑桥, 王世勇, 吴滢跃, 康华超

  摘要： (30) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  无人机检测在民用及军事领域均具有重要价值，然而传统红外探测系统易受背景杂波的干扰。红外偏振成像技术通过将偏振数据与红外成像相结合，为解决该问题提供了新途径。但偏振图像与红外图像的差异性为目标提取引入新的问题，因此本研究引入了一种基于尺度自适应局部极值度量（ALEM）的新型检测算法。该算法引入改进SUSAN算子快速提取感兴趣区域，估计该区域内潜在目标的特征尺度，并针对偏振图像特性提出ALEM算法，通过分析像素邻域特征实现对比度测量。基于真实场景偏振图像数据集的实验结果表明：该算法的信杂比增益相较于基准方法提高了2.7倍，背景抑制因子提高了8.6倍，且能以20 fps运行，它具有优异的检测性能、鲁棒性和实时检测的能力。

  • 1
• 高精细度硅超稳光学参考腔的自主研制

  焦东东, 高静, 吴攀, 邓雪, 吴梦凡, 张林波, 许冠军, 臧琦, 崔杰, 董瑞芳, 刘涛, 屈波, 张首刚

  摘要： (30) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  本工作展示了自主研制高精细度硅超稳光学参考腔。硅材料具有卓越的热稳定性、较低的机械损耗以及优异的振动不敏感度。通过优化加工工艺，有效解决了硅材料脆性和各向异性带来的关键制造挑战。采用三级抛光技术，实现了超光滑表面，粗糙度达到埃级（RMS）。高反射膜采用SiO2/Ta2O5作为涂层材料，通过离子束溅射沉积法制备。通过腔线宽测量的方法显示其精细度约为340,000，与国际顶尖水平相当。这些结果表明中国独立开发高性能硅基超稳光学参考腔的能力。这一进展对光钟和引力波探测等精密应用具有重要意义。

  • 1
• 基于形态学改进的毫米波云雷达杂波剔除新算法

  刘千辰, 狄慧鸽, 袁云, 全楚航, 王佳乐, 侯晨涛, 华灯鑫

  摘要： (36) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  针对毫米波云雷达现有杂波滤除方法存在的边缘信号损失问题,提出一种改进的多特征融合方案。根据反射率、时间和垂直连续性构建判别模型,进行初步杂波识别,然后引入形态学二值膨胀操作,生成云雾边缘候选区,并借助领域分析进行精确边缘判定。经验证,该方案可在有效滤除杂波的同时较完整的保留云雾边缘信号,解决了现有杂波滤除方案的边缘信号损失问题,提升了毫米波云雷达数据的质量,为大气物理研究和天气预报提供了更可靠的数据支撑。

  • 1
• 基于锗薄膜速率调制沉积的红外滤光片性能提升方法

  刘保剑, 李大琪, 段微波, 余德明, 蔡清元, 于天燕, 蒋林, 杨雨婷, 庄秋慧, 郑玉祥

  摘要： (26) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  本文系统研究了沉积速率对锗(Ge)薄膜微观结构、宽波段光学特性（1.0–13.0 μm）及应力特性的影响，并提出了一种基于Ge薄膜速率调制沉积的红外滤光片性能提升方法。结果表明，通过调控沉积速率可有效降低Ge薄膜在短波红外、长波红外波段的光学吸收。研究发现，随着沉积速率的提高，Ge薄膜保持非晶态结构。在光学常数表征方面，分别采用Cody-Lorentz模型和经典Lorentz振子模型精确计算了Ge薄膜在1.0–2.5 μm和2.5–13.0 μm波段的光学常数。随着沉积速率的提升，Ge薄膜折射率逐渐增大；在短波红外波段，Ge薄膜消光系数随沉积速率增加而上升，这是由于Urbach尾部展宽所致；而在长波红外波段，消光系数则随沉积速率增加而降低，主要归因于Ge-O键伸缩振动所导致的光学吸收强度在逐渐降低。此外，薄膜的拉伸应力随沉积速率升高而减小。最后，通过实例验证了所提出的基于Ge薄膜速率调制沉积提升红外滤光片性能方法的有效性。本文为Ge薄膜在高性能红外滤光片中的应用提供了理论依据和技术支撑。

  • 1
• 基于红外弱小目标的红外测量系统标定和辐射特性反演

  李文雄, 申军立, 陆振玉, 门树东, 吴清文, 赵晓岩

  摘要： (24) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  随着红外探测技术在军事侦察、航天监测和安防预警等领域的广泛应用，红外测量系统在红外探测技术中起着关键的作用。针对红外测量系统标定与辐射特性反演中存在的标定效率低、环境干扰大等问题，提出了一种基于红外弱小目标的测量系统标定及辐射特性反演方法。采用小面源黑体作为可控辐射源投射红外目标，通过深度学习网络对红外弱小目标的精准识别与灰度提取。并以此建立测量系统标定模型。试验结果表明，该方法在298K-308K范围内标定稳定性良好，辐射特性反演绝对误差控制在±2K范围内，且反演温度相对误差≤0.5%。回归分析也表明了温度反演精度较高（R2>0.94）。相较于传统方法，本文方法兼顾了标定效率与精度，并扩展了对目标的温度场反演能力。研究为红外弱小目标的快速标定与高精度辐射特性分析提供了有效解决方案，在军事侦察、航天监测等领域具有应用潜力。

  • 1
• 基于混合辐射偏振模型的空中目标红外偏振特性建模和仿真

  燕坤娜, 刘海峥, 史泽林, 赵泽华, 赵春阳

  摘要： (33) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  面向空中高速目标红外偏振探测需求，针对空中目标红外偏振特性的计算和图像生成问题，本文提出适用常见高速目标红外偏振特性的计算方法和仿真流程。该方法基于混合辐射偏振模型，综合考虑目标表面自身热发射、太阳辐射反射、环境辐射反射及大气传输效应，建立了空中目标红外线偏振度（DoLP）计算模型框架并给出了具体材质的模型实例化方法，所建材质样板DoLP计算值与实测值偏差小于10%。仿真流程以高速飞行的SR-72侦察机为例，基于目标材质样板偏振计算模型生成的反射/辐射率矢量数据，借助Unity3D引擎实现了SR-72目标红外偏振特性的实时计算仿真，图像帧率达到35帧/s，生成了不同飞行速度、探测波段（中波/长波）和太阳光照（存在与否）条件下SR-72的红外偏DoLP图像，分析了目标红外偏振特性的部分变化规律。本研究为空中目标红外偏振探测及相关评估应用提供数据基础和仿真支撑。

  • 1
• 面向通感一体化应用的多通带大频比微波/毫米波传输线、天线与无源元件

  雷博杰, 李 津, 陈思丞, 严淑尧, 袁 涛

  摘要： (42) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  介绍了通感一体化（Integrated sensing and communication，ISAC）的基本概念、原理和发展现状，综述了现阶段适用于ISAC应用场景的多通带大频比微波/毫米波传输线、天线和无源元件（主要包括滤波器和耦合器），对比分析了这些多通带大频比结构的不同实现方式和制造工艺，总结了不同设计方案的技术特征、射频性能及优缺点，本综述为进一步研究面向ISAC应用的高性能微波/毫米波前端组件提供了丰富多样的参考。

  • 1
• InAs/GaInSb长波红外超晶格材料外延生长研究

  李 琛, 蒋洞微, 徐应强, 倪海桥, 王国伟, 吴东海, 郝宏玥, 牛智川

  摘要： (42) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  InAs/GaInSb II类超晶格材料在长波与甚长波红外探测器领域展现出显著优势。通过优化分子束外延生长参数和界面调控技术，在GaSb再构转变温度下成功制备了50周期的10MLInAs/7MLGa0.75In0.25Sb短周期超晶格材料。利用高分辨率X射线衍射（HRXRD）表征，测得该超晶格的晶格常数为6.108 ?，周期厚度为53.53 ?，与理论设计值的偏差小于0.2%，且与GaSb衬底的失配度仅为0.197%。原子力显微镜（AFM）测试表明材料表面均方根粗糙度（RMS）为1.67 ?，光致发光（PL）谱测得带隙为89.92 meV。在此基础上外延得到了12MLInAs/5MLAl0.8In0.2Sb超晶格势垒材料，与GaSb衬底失配度为0.067%。实验结果表明，所制备的10MLInAs/7MLGa0.75In0.25Sb超晶格以及12MLInAs/5MLAl0.8In0.2Sb超晶格与GaSb衬底具有较好的晶格匹配性，其多级次级衍射峰特征和优异的界面质量进一步证实了材料结构的完整性。这些发现为高性能红外探测器的开发提供了重要的材料基础。

  • 1
• 用于宽带毫米波直接探测的极化角度扫描方法

  王贺尧, 赵自然, 乔灵博, 郭大路

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

  Abstract:

  毫米波技术因其对衣物的良好穿透能力和对人体的辐射安全性,在人体安检领域得到了广泛应用。然而,现有技术多采用固定极化模式,忽视了目标回波随入射极化的变化中可能蕴含的潜在信息。本文从理论上分析了线极化条件下目标交叉极化回波功率随入射极化角度的变化规律,并基于多层介质的传输特性将直接探测中的深度谱模型拓展到多层介质情况。在此基础上,通过入射极化角度扫描获取多个深度谱,提出了极化角度-深度矩阵,用于在直接探测中对目标极化角度和深度两个维度上的特性进行表征。仿真和实验验证了上述分析的准确性以及在人体安检场景隐藏武器探测中的实用价值。

  • 1
• 基于MXenes/微构造硅异质结光电探调控特性研究

  廖鹭鹭, 徐彩霞, 刘高睿, 林长青, 李璐芳, 孙海彬, 杨星, 许龙

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

  Abstract:

  表面微构造硅独特的光学特性在光电传感器、太阳能电池等领域展现出广阔应用前景。为进一步探索基于其表面结构的光电调控作用，本文报道了一种基于MXenes(Ti3C2Tx)的光电特性与微构造硅基底表面结构，通过旋涂等工艺手段，构筑硅基表面调控的新型异质结光电探测器。对比研究商用硅、微构造硅及Ti3C2Tx/微构造硅器件在不同波长/功率光辐照下的I-V特性及光电响应特性，发现Ti3C2Tx/微构造硅光电探测器在200-1750 nm波段的外量子效率和响应率均显著优于商用硅和微构造硅探测器。其中在近红外波段(1100-1750 nm)，该器件也表现出更优越的性能指标，其外量子效率超1000%，响应率大于10 A/W。相比之下，同波段内商用硅探测器的外量子效率小于10%，响应率不超过0.3 A/W；微构造硅探测器的外量子效率小于15%，响应率不超过0.08 A/W。动态响应及偏压分析表明，Ti3C2Tx涂层凭借高导电率及与微构造硅形成的异质结内建电场，显著增强近红外至中红外波段探测能力，响应时间由38 ns缩短至20 ns。该异质结在光通信高速探测、激光雷达、光传感等领域展现出广阔应用前景。

  • 1
• 基于棋盘采样透镜阵列的分段平面成像系统的成像特性研究和优化

  李艳, 何琰, 于清华, 孙胜利

  摘要： (33) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  仿真模拟了分段平面成像系统的成像特性，基于棋盘式透镜采样阵列，探讨了系统结构参数对成像结果的影响，并给出了成像系统的最佳参数。在此基础上，创新性地采用了高光谱图像，详细研究了自然场景下干涉光谱宽度对分段平面成像系统成像质量的影响，指出实际应用场景中容许的干涉带宽应不大于100 nm。研究内容不仅对棋盘式成像仪的开发具有指导意义，其中基于真实场景的容许带宽和误差分析的讨论对所有的分段平面成像系统都具有启发性。

  • 1
• 基于超构透镜结构的偏振集成红外探测器与成像研究

  黄皓瑾, 王珑, 周建, 王芳芳, 张风, 应翔霄, 汤受海, 刘云猛, 陈建新, 周易

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

  Abstract:

  由于分焦平面偏振集成红外探测器的像元尺寸与其工作波长接近,衍射效应致使相邻像元不同偏振光的串扰严重,单一传统的金属光栅结构无法实现高消光比偏振探测芯片。本文提出并设计了超表面透镜的偏振集成红外探测器结构,研究了超构透镜对不同波长红外光波的光场汇聚能力,制备了超构透镜及亚微米光栅结构阵列并与红外焦平面集成进行了集成,器件偏振消光比超过15:1,选取了动态和变温物体进行了偏振成像实验,展示了分焦平面偏振集成器件的成像优势。

  • 1
• 基于侧栅AlGaN/GaN HEMT的共振探测太赫兹探测器

  靳晨阳, 康亚茹, 李叶然, 颜伟, 宁瑾, 赵永梅, 李兆峰, 杨富华, 王晓东

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  Abstract:

  高电子迁移率晶体管（HEMT）太赫兹探测器由于栅宽过大，会导致沟道中产生杂散等离子体波模式，造成共振探测响应信号微弱，以及响应峰展宽。针对上述问题，提出一种侧栅HEMT（EdgeFET）结构。基于传统HEMT的二维电子气（2DEG）流体动力学方程，建立了侧栅器件的共振探测模型。制备了侧栅HEMT探测器，并在77 K下进行了太赫兹共振探测实验。实验结果表明：EdgeFET在77 K下展现出明显的共振响应，共振响应度可达到最大非共振响应度的3.7倍。实验数据与理论模型拟合良好，验证了模型的准确性。实验结果充分证实了侧栅HEMT在提升探测器共振性能方面的有效性，为开发下一代高性能太赫兹探测器提供了新的技术途径。

  • 1
• 基于大面积半金属碲化铂的高性能太赫兹探测器

  黄德宝, 周 炜, 黄敬国, 邱琴茜, 江林, 姚娘娟, 高艳卿, 黄志明

  摘要： (52) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  太赫兹（THz）探测器是实现光电转换的核心，是现代信息社会的基础之一。基于CVD法生长了大面积PtTe2薄膜，制备了不同沟道长度的太赫兹探测器。对器件的测试结果表明，器件响应与偏置电压和功率呈线性相关，响应率与沟道长度和频率呈负相关。器件出现的特征与基于电磁诱导势阱（EIW）效应的计算结果一致。基于EIW效应的器件具有~7.6微秒的快速响应时间，在有限偏置下的噪声等效功率（NEP）优于7.9×10-15 W/Hz0.5，比探测率D*优于9×1010 cm·Hz0.5/W，优于目前已报道的基于半金属PtTe2的探测器。

  • 1
• 采用自适应背景滤波的距离徙动算法毫米波成像

  程志华, 周冉, 王猛, 于涛, 王玉兰, 姚建铨

  摘要： (69) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  本文针对近场毫米波成像中目标与背景间距很近的情况，提出了一种采用新型自适应背景滤除的距离徙动算法（RMA）。该方法模拟了人工智能（AI）中所采用的人类视觉系统的注意力分配模式，即注意力机制。基于静态杂波滤除的概念，将扫描孔径的频域信号划分为网格单元。通过分析各单元内的运动过程来建立背景散射函数，然后对背景干扰进行线性滤除。对背景散射干扰在算法中的表现形式展开了分析，并研究了网格单元尺寸对成像质量的影响。实验结果表明，所提方法具备提高目标和背景信噪比的能力，它能有效抑制背景干扰，使图像更加清晰突出，同时不会产生过高的计算负荷。该方法为提升毫米波成像技术在实际应用中的性能提供了一种新的解决方案。

  • 1
• 柔性低损耗高可靠性聚酰亚胺中红外空芯光纤的制备及其CO2激光传输性能研究

  余烁颖, 祝润苗, 刘晟, 查志鹏, 张擎天, 侯广宁, 费楹迪, 刘少华, 敬承斌, 褚君浩

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  Abstract:

  空芯光纤传输CO2等中红外激光在传输损耗、弯曲性能和可靠性方面还存在诸多挑战，限制了其在激光医疗、柔性工业加工和气体传感等方面的应用。利用等离子体活化聚酰亚胺（PI）结构管和动态液相沉积工艺研制了PI/Ag/AgI界面结合强度高的柔性低损耗中红外空芯光纤。研究表明，等离子体处理后，PI表面的氮碳键转为氮氧键，并引入羧基等活性基团，在未明显增加表面粗糙度的情况下提高了表面亲水性和PI/Ag/AgI界面结合强度（由0级提升至2级）。所制备的2 mm内直径PI空芯光纤在8~15 μm具有低损耗窗口，传输10.6 μm波长CO2激光的直线损耗低至0.05 dB/m，以20 cm半径弯曲180°时损耗仅上升至0.55 dB/m。光纤样品在150℃传输30瓦CO2激光300 s未见损伤，经过400 min抗振动测试以及120 min高低温（150/-196℃）处理后损耗保持稳定，具有实际应用价值。

  • 1
• 对InAs复合沟道HEMT中跨导曲线异常偏移的峰分离和小信号模型分析

  巩永恒, 陈宇轩, 史劲元, 张大勇, 苏永波, 丁武昌, 金智, 丁芃

  摘要： (58) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  本文成功制备了栅长为100 nm、具有InGaAs/InAs/InGaAs复合沟道的磷化铟基高电子迁移率晶体管（InP HEMTs）。直流测试表明，InAs沟层的引入提升了跨导，但导致跨导峰值点在高漏压(Vds)偏置下向低栅压(Vgs)方向偏移。通过峰分离分析，发现直流跨导曲线由两部分构成：栅压调控的本征跨导和碰撞电离诱导的附加跨导。进一步研究表明，该异常偏移源于沟道碰撞电离强度的变化，而这种变化主要由栅漏电场改变引起，而非沟道载流子浓度的变化。小信号模型中引入的两个额外电流源表征碰撞电离跨导，其数值变化趋势与峰分离结果的一致性验证了机理的正确性。射频测试证实，尽管直流跨导有所提升，但由于碰撞电离跨导的时间常数远大于一般跨导的时间常数，器件射频特性未能得到有效改善。这些发现为抑制碰撞电离效应及提升有效跨导提供了理论基础，对优化InAs沟道HEMT设计具有重要指导意义。

  • 1
• 基于热载流子光热电效应的室温高灵敏Bi₂Te₃太赫兹探测器

  蔡苗, 王兴军, 郭旭光

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  Abstract:

  高性能非制冷太赫兹(THz)探测器在许多技术领域都有广泛应用,如高速率数据通信、实时成像、光谱学和传感。然而具备高灵敏度和快速响应能力的室温太赫兹探测器依然比较稀缺。近年来,二维材料中的热载子光热电效应被发现可以用于太赫兹和长波红外的室温高速高灵敏光探测。在这项研究中,作者构建了基于高性能二维层状热电材料Bi2Te3的室温太赫兹探测器,该器件采用领结天线作为非对称光耦合器,利用热载流子光热电效应实现零偏模式下的太赫兹光探测。结果表明,基于Bi2Te3的太赫兹探测器具有优异的太赫兹探测性能,在100 GHz频段辐射下的响应率和噪声等效功率分别为0.45 A/W, 17 pW/Hz1/2^, 并实现了12 μs的快速响应时间。该工作展示了基于热载流子光热电效应的Bi2Te3太赫兹探测器在实现高性能非制冷太赫兹探测器上的良好应用前景。

  • 1
• 连续波工作的耦合双光栅太赫兹量子级联线激光器

  谭诚, 邹婷婷, 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

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  Abstract:

  提出一种基于耦合双光栅的太赫兹量子级联(THz-QC)线激光器, 其在液氮温度以上连续波(CW)模式工作并具有低发散角的高斯型光束。器件采用窄脊宽的双金属(MM)波导,用于降低功耗并提升散热效率。通过设计光栅的能带结构,使激光器具有两个超模。超模1以光栅1作为主控震荡器,光栅2作为相控天线阵列提供准直的波束辐射；超模2以光栅2作为主控振荡器提供准直光束,光栅1提供高反射率。两超模均具有高的品质因子与小光束发散角,这能显著缩短腔长并降低功耗。通过实验,可以观察到两个超模,产生发散角为12°×18°、光功率为1.04 mW的准直的高斯光束。器件阈值功耗与热阻分别低至2.62 W与8.5 mK/W/cm2,最高CW工作温度为78.0 K。本文深入研究了耦合双光栅系统中模式调控的机制,并为实现,小发散角,低功耗,高散热效率的太赫兹量子级联激光器(THz-QCL)提供了更易达成的途径,并使之在更高温度下的CW工作具有更好的性能。

  • 1
• 弱电离区场增强的Ge基PIN结构阻挡杂质带红外探测器

  刘赤县, 陈天业, 王泽欣, 胡清智, 窦伟, 刘晓艳, 凌静威, 潘昌翊, 朱家旗, 王鹏, 邓惠勇, 沈宏, 戴宁

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  Abstract:

  本文研制了一种新型的锗（Ge）基阻挡杂质带（Blocked-impurity-band，BIB）红外探测器，采用平面型PIN结构，并利用近表面处理技术制备探测区和电极接触区。探测器展示了显著的整流特性，在反向偏压下具有极低的暗电流，且工作温度可提升至15 K。在该温度下，探测器在0 ~ - 5 V反向偏置电压范围内，黑体探测率基本稳定在6 × 1012 cm·Hz1/2·W-1。通过能带结构分析，详细讨论了探测器的暗电流机理以及温度变化对光响应的影响，提出了基于低温弱电离区的工作原理。此外，还对探测器的黑体响应率、黑体探测率进行了系统测试，并揭示了探测器在更高工作温度下维持高性能的机制。本研究为Ge基BIB探测器的温度性能提升提供了创新的思路，并为未来红外探测器的设计和应用提供了理论依据和实验数据支持。

  • 1
• 量子阱长波红外探测器混周期光栅对响应带宽的影响

  田亚萍, 李志锋, 李宁, 李向阳, 许金通

  摘要： (72) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  响应带宽的拓展是量子阱红外探测器发展的一个重要方向。采用峰值响应波长为10.55 μm的量子阱材料，优化了30 μm中心距的量子阱红外探测器的衍射光栅结构，在同一光敏元内混合了周期为2.80、3.50和4.25 μm三种光栅结构，得到了六种不同组合的混周期光栅。响应光谱测试表明，相比于单一周期光栅，混周期光栅的响应带宽最多可从1.20 μm拓展到1.91 μm，展宽了60%，而黑体响应率仅下降了12%。

  • 1
• InAs/GaSb Ⅱ类超晶格电学特性的研究

  向泰毅, 王 楠, 黄 敏, 柴旭良, 陈建新

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  Abstract:

  为了研究InAs/GaSb Ⅱ类超晶格的电学特性,在GaSb衬底与InAs/GaSb Ⅱ类超晶格外延材料之间生长了一层晶格匹配的AlAsSb电学隔离层,抑制了衬底的导电效应。通过变温霍尔测试结果表明,未掺杂的超晶格呈现N型导电。随着P型掺杂浓度的增加,出现了补偿掺杂现象,并且在95 K和230 K分别发生了导电类型的转变。转变温度以下呈现P型导电,而转变温度以上则转为N型导电。通过费米能级模型对该现象进行了分析,结果表明,导电类型转变的温度随着掺杂浓度的增加而升高。

  • 1
• 基于扫描成像的光电器件高分辨缺陷检测技术研究

  胡二涛, 刘嘉伟, 邵 鹏, 辛 颢, 蔡清元, 段微波, 陈良尧

  摘要： (102) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  光电流扫描成像技术是太阳能电池及光电探测器研究的重要技术支撑，然而振镜驱动光束扫描方式存在扫描范围受限和图像畸变问题。为克服上述弊端，面向大面积光电器件光电响应一致性的检测需求，基于光学组件扫描方式，研制了一套大成像范围、高空间分辨、高稳定性、低成本的光电流扫描成像自动化测试系统，高细分模式可实现亚微米几何定位（细分数6400，扫描步长0.625 ?m），兼顾了大范围和高分辨率的样品扫描测试需求，且整体结构简单，极大降低了扫描成像系统的成本。使用表面覆盖有“南”字白纸和光栅条掩模板的硅光电池样品，证明扫描范围大于10×10 mm2，空间分辨率可达0.6 ?m。对Cu2ZnSnS4和Cu2ZnSn(S, Se)4太阳能电池的表面光电流图像进行了表征，证明Cu2ZnSnS4电池存在较多缺陷，而Cu2ZnSn(S, Se)4电池表面光电响应均匀，缺陷较少，这些结果有助于改进电池的制备工艺。

  • 1
• InAs/GaSb Ⅱ 类超晶格长波焦平面红外探测器应力适应性研究

  薛勇, 徐庆, 黄敏, 王珍, 梁钊铭, 徐庆庆, 白治中, 陈建新

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  Abstract:

  超晶格长波红外焦平面探测器工作在低温条件下，探测器各层材料之间热膨胀系数的差异会引起探测器形变产生热应力，进而影响探测器的光电性能。本研究设计了两种应力调控方法的结构模型，实现了超晶格探测器应力的调控。探讨了不同应力作用下InAs/GaSb Ⅱ类超晶格长波焦平面红外探测器的暗电流和光谱响应的变化。研究表明在-10.7MPa-131.9MPa应力区间内，探测器光电性能变化幅度小。对探测器进行了温度冲击试验，探测器显示了高可靠性。我们的研究结果对于InAs/GaSb Ⅱ类超晶格长波焦平面红外探测器的结构设计具有指导意义，为其性能和可靠性评估提供依据。

  • 1
• 叉指型GaAs光电导太赫兹辐射源性能及参数研究

  张玉松, 施卫, 李一凡, 侯磊, 李环林

  摘要： (125) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  优化光电导天线的基底材料与电极结构对提高其辐射太赫兹波性能至关重要。相比传统光电导天线（Photoconductive antenna，PCA），叉指型光电导天线（Interdigitated photoconductive antenna，IPCA）能够在较小光敏面积内构建多个阵元，辐射性能更优越。本文设计并研制了6种具有不同阵元数目和电极间隙的IPCA，通过金属层遮挡消除相邻电极间的反向电场，对比了IPCA与传统PCA（平行电极天线和蝴蝶结天线）的辐射特性及偏振特性。进一步研究了IPCA的辐射特性随阵元数目、电极间隙、泵浦光能和偏置电场的变化。实验结果表明，40阵元的IPCA相比于单个天线，其THz脉冲辐射幅值提高了30倍。

  • 1
• 用于PbS量子点焦平面探测器图像校正的多注意力机制U-Net神经网络

  王瀚霆, 狄云翔, 齐星宇, 沙英哲, 王亚辉, 叶凌枫, 唐唯译, 巴坤, 王旭东, 黄张成, 褚君浩, 沈宏, 王建禄

  摘要： (94) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  近红外图像传感器广泛应用于材料识别、机器视觉和自动驾驶等领域。基于硫化铅胶体量子点的红外光电二极管可以通过单一步骤与基于硅的读出电路集成。基于此,我们提出了一种基于n-i-p结构的光电二极管,去除了缓冲层,进一步简化了量子点图像传感器的制造工艺,从而降低了制造成本。此外,对于量子点图像传感器在捕获图像时的噪声复杂性,传统的去噪和非均匀性方法往往无法达到最佳去噪效果。针对红外量子点探测器图像中常见的噪声和条纹型非均匀性,开发了一种包含多个关键模块的网络架构。该网络结合了通道注意力和空间注意力机制,动态调整特征图的重要性,以增强区分噪声和细节的能力。同时,残差密集特征融合模块通过分层特征提取和融合,进一步提高了网络处理复杂图像结构的能力。此外,金字塔池化模块有效地捕捉不同尺度的信息,提高了网络的多尺度特征表示能力。通过这些模块的协同作用,网络能够更好地处理各种混合噪声和图像非均匀性问题。实验结果表明,它在去噪和图像校正任务中优于传统的U-Net网络。

  • 1
• 面向光场调控的像素级红外超构透镜阵列设计与制备

  张 风, 王芳芳, 周 建, 应翔霄, 周 易, 陈建新

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  Abstract:

  超构透镜凭借其独特的光场调控特性以及高度集成化、小型化的显著优势，在轻小型光电芯片一体化成像系统中具有广阔的应用前景。文中设计了面向像素级集成红外焦平面应用的超构透镜结构，采用步进式光刻技术与电感耦合等离子体（ICP）刻蚀工艺相结合的制备方法，通过对气体流量、工作压强、功率等刻蚀参数系统优化，有效地抑制了负载效应，将刻蚀速率的标准差从0.205％降到了0.073％，并制备了面阵规模640×512、像素中心距30 μm、Si柱最大深宽比3.42：1的高均匀性超构透镜阵列，对4.3 μm波长红外光的汇聚焦距为35 μm，焦距处中心区域10 μm和20 μm径向范围内测得的光场汇聚效率分别为66.4% 和84.9%，光场能量较相同面积范围内未集成超构透镜时分别提升了5.98倍和1.91倍。本文将为像素级超构透镜阵列集成红外芯片提供结构设计与工艺基础。

  • 1
• 基于薄膜铌酸锂的高性能多功能集成光路

  屈柏昂, 郭宏杰, 杨永康, 陈文彬, 郭文涛, 谭满清

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  Abstract:

  本文介绍了一种前沿性的多功能集成光路(Multifunction Integrated Optic Circuit ，MIOC)设计，该设计基于薄膜铌酸锂，在尺寸、半波电压要求和集成能力方面超越了传统的基于体波导的MIOC。通过实施亚波长光栅结构，我们实现了超过29dB的偏振消光比(PER)。此外，我们的电极设计使电压长度积(VπL)低于2V·cm，而双锥形耦合结构则显著降低了插入损耗。这一进步为光学陀螺仪的小型化和集成化提供了关键方向，标志着对该领域的重大贡献。

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• 基于T法的光谱仪动镜速度复合控制

  黄莹, 段娟, 郭倩, 丁雷, 华建文

  摘要： (60) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  Abstract:

  傅里叶变换光谱仪是一种精密的红外探测仪器，它采用迈克尔逊式干涉分光方式，动镜是其中一个核心部件。动镜运动速度的均匀性和稳定性直接影响了后续干涉图的质量，所以必须对动镜进行高精度的运动控制。对于某些动镜低速应用场合的傅里叶光谱仪，常规的M法测速已经不能满足测速精度的要求了。另外，动镜低速运动时，速度稳定性更容易受外界力学扰动的影响。基于动镜低速运动的平稳性需求，文中对基于T法测速的动镜运动控制技术进行了研究，提出了求取速度实测值和速度期望值的高精度算法，并通过建立被控对象的数学模型和动力学方程，得到速度前馈控制量，进而设计了基于速度前馈的复合速度控制器。该设计的动镜速度控制算法由FPGA硬件平台实现，并应用于傅里叶光谱仪实验平台。实验结果表明，采用T法测速控制系统获得动镜运动匀速区速度峰峰值误差是0.0182，速度均方根值误差是0.0027。为测试文中动镜速度控制系统的抗干扰能力，在干涉仪安装平台动镜运动方向施加5mg正弦激励力进行定频扫描，频率范围是2~200Hz，实验结果表明，在各频率点的力学激励下，采用T法测速和复合控制，速度峰峰值误差最大是0.0679，速度均方根值误差最大是0.0205，动镜速度平稳性依然能满足傅里叶光谱仪的性能要求。该设计为傅里叶光谱仪低速高平稳性动镜速度控制的实现提供了一种技术途径，同时也使得傅里叶光谱仪有了更广阔的应用场景。

  • 1
• 基于星载高光谱图像的飞行器尾迹检测

  谢书馨, 李鹏飞, 赵思维, 廉小颖, 孙德新

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  Abstract:

  现有飞行器尾迹的检测方法中多基于多光谱图像中特定通道之间的辐亮度差或温差进行，对光谱特征的利用不足。国内外星载高光谱成像技术的发展，为利用星载高光谱图像数据进行飞行器尾迹的可识别性检测提供了新的数据基础。利用高分五号可见短波红外高光谱相机（GF-5 AHSI）拍摄的短波红外高光谱图像对潜在飞行器尾迹进行了检测算法研究。提出了一种空间-光谱特征提取方法，该方法充分利用了高光谱图像的空谱信息互补的特性。在高分五号高光谱图像数据上实现了97%以上的准确率，2%以下的虚警率。为后续研究者的研究提供参考思路。

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• 应用于编码成像的连续域束缚态

  侯帅星, 杨思嘉

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  Abstract:

  超表面（Metasurface）是一种在亚波长尺度上精细调控电磁波特性的人工结构，广泛应用于操纵光的传播、相位、振幅和极化等特性。在本研究中，我们提出了一种基于金属结构超表面构建的连续体束缚态（Bound States in the Continuum, BIC）结构。通过利用CST和COMSOL软件对金属结构进行精确调整，我们在0.8217太赫兹（THz）频率处成功实现了显著的BIC峰值。通过多级展开分析，我们发现电偶极子（Electric Dipole, ED）在该结构的共振行为中起到了主导作用。借助BIC的特性，我们设计并实现了一个在0.8217THz频率下工作的成像系统。实验结果表明，该成像系统具备卓越的分辨率和灵敏度，显示出在太赫兹成像领域的显著潜力。本研究不仅为基于超表面的BIC结构设计提供了新思路，也为高性能太赫兹成像技术的发展提供了宝贵的参考。

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• 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。

  • 1
• 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

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  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。

  • 1
• 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

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  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。

  • 1
• 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

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  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： (99) 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： (76) 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： (119) 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： (112) 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： (104) 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： (111) 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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• 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： (124) 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。

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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： (293) 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3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： (2676) HTML (123) PDF (392.26 KKB)(94414)

  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： (1203) HTML (132) PDF (396.69 KKB)(73223)

  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： (1901) HTML (139) PDF (262.82 KKB)(55447)

  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： (1248) HTML (128) PDF (483.11 KKB)(37082)

  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： (7999) HTML (465) PDF (411.06 KKB)(22547)

  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。

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： (3778) HTML (215) PDF (4.42 MKB)(19587)

  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。

• 超宽带光电探测器研究进展

  刘宇, 林志诚, 王鹏飞, 黄峰, 孙家林

  2023,42(2):169-187 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2023.02.005

  摘要： (1936) HTML (1507) PDF (2.06 MKB)(19376)

  Abstract:

  光电探测器在许多应用中发挥着关键作用，例如遥感、夜视、侦察、医学成像、热成像和化学检测。随着光电探测任务的逐渐复杂化，工作在不同波段的光电探测器逐渐被集成用于对同一场景的宽光谱探测。受限于集成系统的体积和任务模块，常规的宽谱探测任务往往需要多个不同波段的探测器协同工作，极大增加了系统复杂度，因此具有超宽带探测（紫外-可见-红外-太赫兹）能力的光电探测器逐渐成为国际研究的前沿热点。但是迄今为止，有关超宽带光电探测器的综述还没有见诸报道。因此，本文系统整理了超宽带光电探测器在过去十年的研究进展。文章首先介绍了衡量光电探测器响应性能的指标以及常见光电探测器的主要类型，在此基础上重点回顾了不同类型超宽带光电探测器的研究进展、发展现状、面临的挑战，并展望了未来的研究方向。

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• 铜铟镓硒薄膜太阳电池研究进展和挑战

  陶加华, 褚君浩

  2022,41(2):395-412 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2022.02.004

  摘要： (1285) HTML (1199) PDF (6.05 MKB)(19037)

  Abstract:

  铜铟镓硒（Cu（In，Ga）Se₂， CIGS）太阳电池产业化受到全世界广泛关注。作为高转换效率薄膜电池，其效率可与晶硅电池相比，目前最高效率达到23.35%。对于小面积实验室电池而言，研究重点是精确控制吸收层的化学计量比和效率；对于工业化生产而言，除化学计量比和效率外，成本、重现性、产出和工艺兼容性在商业化生产中至关重要。重点介绍了不同制备工艺、吸收层组分梯度调控、碱金属后沉积处理、宽带隙无镉缓冲层、透明导电层和柔性衬底等研究进展。从CIGS电池的效率来看，将实验室创纪录的高效电池技术转移到平均工业生产水平带来显而易见的挑战。

• 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： (1622) HTML (94) PDF (450.58 KKB)(18790)

  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。

40周年专刊

• 红外光电探测器的前沿热点与变革趋势

  叶振华, 李辉豪, 王进东, 陈星, 孙常鸿, 廖清君, 黄爱波, 李辉, 周松敏, 林加木, 潘建珍, 王晨飞, 陈洪雷, 陈路, 魏彦锋, 林春, 胡晓宁, 丁瑞军, 陈建新, 何力

  2022,41(1):15-39 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2022.01.001

  摘要： (3709) HTML (4283) PDF (7.46 MKB)(17356)

  Abstract:

  红外光电探测技术通常工作在无源被动的传感模式，具有作用距离远、抗干扰性好、穿透烟尘雾霾能力强、全天时工作等优点，在航天遥感、军事装备、天文探测等方面都有广泛应用。至今，二代、三代红外光电探测器已大规模进入装备，高端三代也在逐步推进实用化，并出现了前沿前瞻性的新概念、新技术、新器件。本文聚焦国内外的红外技术研究现状，重点介绍红外光电探测器当前的研究热点与未来的发展趋势。首先，介绍针对战术泛在化、战略高性能的SWaP³概念。其次，综述以超高空间分辨率、超高能量分辨率、超高时间分辨率、超高光谱分辨率为特征的高端三代红外光电探测器，分析挑战光强探测能力极限的红外探测器的技术特征与实现方法。然后，论述基于人工微结构的四代红外光电探测器，重点介绍偏振、光谱、相位等多维信息融合的实现途径与技术挑战。最后，从片上数字化升级为片上智能化的角度，探讨未来极具变革性趋势的红外探测器。

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• 辐射冷却材料的研究进展及应用

  孙晓洁, 高梦宇, 郑玉祥, 张荣君, 王松有, 李晶, 陈良尧

  2022,41(1):230-247 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2022.01.017

  摘要： (1821) HTML (2122) PDF (5.32 MKB)(16782)

  Abstract:

  辐射冷却是近来日益得到关注的被动冷却形式，它以外太空为冷源，无需额外消耗能量，在建筑冷却、太阳能电池降温、舒适衣物与可穿戴设备等诸多方面都有着良好的应用前景。本文对辐射冷却的发展历史与冷却原理做了简单回顾，对辐射冷却材料的种类和优缺点进行了系统介绍，并对辐射冷却材料的设计、制备、表征方法进行归纳总结，最后对相关应用领域进行概述，并对今后辐射冷却材料与技术的发展趋势进行展望。

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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： (10841) HTML (415) PDF (221.64 KKB)(16600)

  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.

• 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： (1082) HTML (109) PDF (434.30 KKB)(16347)

  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.

• 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： (7472) HTML (402) PDF (271.63 KKB)(16053)

  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．

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： (4162) HTML (239) PDF (5.05 MKB)(15505)

  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.

• 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： (1029) HTML (103) PDF (331.55 KKB)(15009)

  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。

• 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： (1465) HTML (111) PDF (196.71 KKB)(14544)

  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。

• 基于MEI方法的贴体网格FDTD方法

  廖成

  2001,20(6):442-446

  摘要： (1041) HTML (92) PDF (252.28 KKB)(14383)

  Abstract:

  利用Thompson变换在任意形状的散射体外部产生共形的外部计算网络，并使FDTD计算区域的截断边界与散射体边界形状完全一致，时域不变性测试方程（MEI）方法被作为该截断边界上的局域吸收边界条件，从而大大压缩了FDTD的计算空间。数值试验结果证实，该方法可在不降低计算精度的前提下减少计算机内存需求。

• 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： (3145) HTML (936) PDF (735.00 KKB)(14185)

  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.

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： (11766) HTML (387) PDF (808.83 KKB)(13524)

  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.