2025年第44卷第2期

红外物理与材料器件

• 面向弱光探测的短波红外异质结光电晶体管器件仿真设计

  廖科才, 黄敏, 王楠, 梁钊铭, 周易, 陈建新

  2025,44(2):144-152 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.02.001

  摘要： (29) HTML (9) PDF (2.65 MKB)(33)

  Abstract:

  探测器灵敏度是红外探测器的核心技术指标。短波红外探测器暗电流低，其探测灵敏度受到探测系统固有的读出电路噪声限制，而在探测器中引入内增益是进一步提升探测灵敏度的有效途径。异质结光电晶体管具有高增益、低工作偏压和低过剩噪声等优点，为高灵敏探测的实现提供了新的途径。本文主要针对InGaAs/GaAsSb II类超晶格短波红外光电晶体管展开了仿真设计，研究了不同器件尺寸结构与器件光电特性之间的影响关系。结果显示，更小的基区尺寸能实现更高的电流增益、更低的暗电流和更短的响应时间。基于器件尺寸结构的优化设计，可以获得噪声等效光子数优于10的探测灵敏度，为实现高灵敏度异质结光电晶体管探测器提供了新的技术途径。

• MoTe₂量子点薄膜的制备及椭圆偏振光谱研究

  李国彬, 胡坤, 张泰玮, 杨奥, 夏溢坪, 李学铭, 唐利斌, 杨培志, 王善力, 陈晟迪, 杨丽, 张艳

  2025,44(2):153-160 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.02.002

  摘要： (14) HTML (17) PDF (4.53 MKB)(25)

  Abstract:

  量子点薄膜的制备和光学常数的准确测定对推动量子点在光电领域的应用发展具有重要意义。目前，对于通过机械剥离法和化学气相沉积法制备的二碲化钼（MoTe?）单晶薄膜，其光学常数表征技术已较为成熟；然而，关于2H-MoTe?量子点薄膜的光学常数研究仍鲜见报道。采用超声辅助液相剥离的方法制备出2H-MoTe₂量子点，并通过改变辅助溶剂的种类与超声顺序，成功制备了两种尺寸的MoTe₂量子点；基于椭圆偏振光谱技术，采用B-spline模型和Tauc-Lorentz模型分别研究了两种尺寸量子点薄膜的折射率、消光系数与介电常数等光学常数。结果显示，两种尺寸的2H-MoTe₂量子点在可见光到红外波段内具有相近的折射率、消光系数和较宽的光谱吸收区，并且与MoTe₂体材料相比，具有较低的介电常数。

• 准连续2 μm掺铥光纤激光器时频特性控制

  梅雪晗, 陈翔, 徐港, 杨元忠, 张仲, 雷诚, 李胜, 王行环, 王度

  2025,44(2):161-167 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.02.003

  摘要： (15) HTML (8) PDF (1.20 MKB)(73)

  Abstract:

  波长2 μm附近的激光位于大气传输窗口和水的强吸收峰，在医疗、激光雷达、材料加工以及中红外泵浦源等方面具有重要应用。掺铥光纤激光器（thulium-doped fiber laser， TDFL）是一种可在2 μm波长获得高功率输出的重要光源。本文针对准连续（quasi-continuous wave， QCW）TDFL中的弛豫振荡和模间四波混频问题，通过增加偏置电流、优化增益光纤长度以及改变光纤盘绕直径等方案，优化了激光器的时域及频域输出特性，并探究了不同增益光纤结构对光纤传输模式的影响。研制的QCW-TDFL在脉宽为100 μs、重复频率为1 kHz、占空比为10%的情况下，在中心波长为1 939.2 nm时，实现了峰值功率为894 W、平均功率为89.4 W的输出，并获得了稳定可控的脉冲输出波形和光谱特性。

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毫米波与太赫兹技术

• 适用于汽车毫米波雷达频率复杂阻抗匹配的宽带非均匀微带线设计

  张双根, 于涛, 王玉兰, 程志华, 姚建铨

  2025,44(2):168-176 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.02.004

  摘要： (21) HTML (6) PDF (2.59 MKB)(24)

  Abstract:

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

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• 偏振可调的太赫兹砷化镓光电导天线阵列研究

  董陈岗, 施卫, 韩小卫, 王志全, 王欣, 张修兴

  2025,44(2):177-183 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.02.005

  摘要： (21) HTML (10) PDF (1.14 MKB)(31)

  Abstract:

  光电导天线阵列作为太赫兹辐射的重要发射器件，传统天线因固定偏振状态而限制了其应用的灵活性。针对这一问题，设计并研究了一种偏振可调的四元太赫兹砷化镓光电导天线阵列，旨在增强其在应用中的多功能性和适用性。该天线阵列通过精细控制阵元的激励方式，采用同相不等幅激励和90°相差激励两种方式，实现线偏振和圆偏振太赫兹波的精确调控。结果表明，采用同相不等幅激励时，实现了线偏振太赫兹波在360°范围内的灵活调控；采用90°相差激励时，产生了圆偏振太赫兹波，其阻抗带宽范围为0.057 ~ 1.013 THz，相对带宽为178.69%；轴比带宽范围为0.815 ~ 0.947 THz，相对带宽为14.98%。

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• 基于线性优化法设计的高输出功率340GHz平衡式二倍频器

  刘志成, 周静涛, 孟进, 魏浩淼, 杨成樾, 苏永波, 金智, 贾锐

  2025,44(2):184-191 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.02.006

  摘要： (14) HTML (3) PDF (2.58 MKB)(26)

  Abstract:

  报道了一种用于太赫兹电路设计的线性优化方法，以提高仿真效率，缩短整个电路设计流程的时间。该方法通过谐波平衡仿真来快速得到在相应带宽内二极管的最佳效率的嵌入阻抗，然后通过该阻抗进行线性匹配电路的优化，从而将倍频电路的线性部分与非线性部分的仿真分离，极大地提高了仿真速度。片上线性匹配电路设计采用分块电路设计的方法，引入了固定负载电阻以简化匹配问题。基于该方法设计了一款340 GHz二倍频器并进行了验证。测试结果显示，在330 GHz到342 GHz的带宽内，倍频器的效率在10%以上，输入功率的范围在98 mW到141 mW之间，输出功率在13 mW以上。当输入功率为141 mW，在334 GHz处测得峰值输出功率为21.8 mW，对应的效率为15.8%。

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红外光谱与遥感技术

• 拉曼光谱对月面典型矿物中水冰的定量检测

  闻道远天, 赵海艇, 刘向锋, 徐卫明, 许学森, 雷欣瑞, 舒嵘

  2025,44(2):192-202 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.02.007

  摘要： (19) HTML (8) PDF (1.31 MKB)(43)

  Abstract:

  月面物质中的水可以促进月球地质和环境的演变，并为月球资源利用提供所需的条件。由于月球遥感探测手段存在分辨率低的缺点，使获得水冰的直接证据或确定水冰的赋存形态存在困难。激光拉曼光谱具有无需光照、无需样品预处理且可无损地获得月岩和矿物以及水体的指纹信息的优势，能为月面物质的类型、分布范围甚至含量提供直接有利的信息。本文利用拉曼光谱法对典型月岩/矿物以及吸附水、冰、结晶水和羟基结构水等形态的含水特征进行检测，并对水体含量进行定量分析。首先，利用532 nm激光显微拉曼对月面典型矿物和模拟月壤中多种形态的水进行含水信号识别与特征分析。其次，检验并分析了模拟月壤中吸附水、结晶水和羟基结构水的检测限，及其含量与信号强度间存在的规律。然后，利用岭回归、偏最小二乘回归、线性回归对模拟月壤中三种形态水的不同含量进行定量分析。实验结果表明，能明确识别月壤模拟物中四种形态水的特征谱峰，其中模拟月壤组分和水体的峰位分布区域分别位于100~1 700 cm^-1和2 600~3 900 cm^-1，且水体的特征谱峰体现为不同比例的氢键OH的宽包络峰和无氢键OH伸缩振动尖峰的组合；模拟月壤中吸附水、结晶水（MgSO4·7H₂O）、羟基水（Al₂Si₂O₅（OH）₄）检测下限分别为1.3 wt%，0.8 wt%和0.3 wt%；模拟月壤中含水谱峰强度与含水量之间呈线性关系，利用线性回归、岭回归和偏最小二乘回归定量分析的均方根误差分别为1.75 wt%、1.16 wt%和1.19 wt%。

• 基于时序Sentinel-2影像和近红外潮滩指数的海岸带潮滩提取方法

  周汝佳, 夏清, 郑琼, 朱丽红, 李建华, 李斌, 宋佳

  2025,44(2):203-210 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.02.008

  摘要： (25) HTML (11) PDF (2.23 MKB)(27)

  Abstract:

  利用遥感瞬时影像提取海岸带潮滩时，受潮汐影响导致空间分布提取准确性低。以削弱潮汐影响为目的，提出一种联合时序Sentinel-2影像与潮滩指数的海岸带潮滩提取方法。首先，基于Sentinel-2时间序列影像，利用分位数合成法生成高、低潮影像，分析不同地类在高、低潮影像上的光谱反射率特征，构建一种可排除潮汐瞬时干扰的近红外波段潮滩提取指数；将影像光谱与潮滩提取指数输入到机器学习算法中，实现潮滩的快速、高效提取。此外，研究讨论了潮滩指数的可分离性及方法的普适性。结果表明：构建的潮滩提取指数对潮滩具有较好的可分离性，潮滩提取总体精度为93.02%，Kappa系数为0.86，提出的方法对含有近红外波段的遥感影像均具有良好的适用性，能够实现自动、快速的潮滩提取，为海岸带资源的可持续管理和保护提供数据支持。

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• 基于多光谱机载激光雷达的城市树种分类研究

  胡佩纶, 陈育伟, Mohammad Imangholiloo, Markus Holopainen, 王一程, Juha Hyypp?

  2025,44(2):211-216 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.02.009

  摘要： (12) HTML (6) PDF (1.01 MKB)(34)

  Abstract:

  城市树种可为城市提供各种基本的生态系统服务，如调节城市温度、隔离噪音、固定碳以及减轻城市热岛效应。这些服务的质量受到物种多样性、树木生长状况以及树木分布和组成的影响。传统上，有关城市树木的数据都是通过实地数据收集和人工解读遥感图像收集的。在这项研究中，我们评估了使用多光谱机载激光扫描（ALS）数据对芬兰Espoo市24种常见城市路边树种进行分类的能力。利用树冠结构信息、强度特征和光谱信息进行分类。使用了 8 种不同的机器学习分类算法，其中 Extra Tree （ET） 的性能最佳，其使用多光谱激光雷达数据的总体准确率为 71.7%，这表明在集成一体的高光谱激光雷达中扫描结合结构和光谱信息可以提高分类准确率。未来，我们的重点将是确定物种分类中最重要的特征，并找到效率更高、准确率更高的算法。

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• 基于航迹云提议的高光谱遥感空管监视方法

  杨利峰, 冯彦卿, 王建宇

  2025,44(2):217-225 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.02.010

  摘要： (6) HTML (6) PDF (929.00 KKB)(23)

  Abstract:

  针对高光谱亚像元空中航空器探测时受复杂背景影响而产生的低探测率、高虚警率问题，提出一种基于航迹云提议的高光谱遥感图像空中航空器探测方法。首先，基于高光谱语义分割模型搜索航迹云，利用航迹云提议航空器像元区域，减少无效搜索范围，抑制虚警；其次，提出一种基于字典学习和半盲非负矩阵分解的端元提取算法，有效提升混合像元航空器端元提取精度；最后，在国产高分五号高光谱遥感卫星图像数据集上开展实验验证。结果表明本文提出的算法能够在复杂场景下有效抑制虚警，显著提高亚像元空中航空器的探测率和探测精度。

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• 中红外海面太阳耀光方向辐射模拟与评估

  张振午, 王宁, 马灵玲, 张贝贝, 赵永光, 李婉

  2025,44(2):226-240 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.02.011

  摘要： (10) HTML (11) PDF (4.65 MKB)(35)

  Abstract:

  传感器入瞳处接收到的中红外波段能量包含反射的太阳能量与地物自身的发射能量。通常该波段反射的太阳能量很弱，但在海面太阳耀光区域的特定情况下，被中红外通道探测到的反射太阳能量是比较可观的。目前，关于太阳耀光物理模型在中红外波段的应用尚不明确。基于此，研究不同可见光与短波红外的太阳耀光模型应用在中红外波段上的精度，以评估其适用性。文章选取了Breon-Henriot模型、Ebuchi-Kizu模型和Wu模型三种模型，首先对不同太阳耀光模型的敏感性进行评估。随后，利用经过筛选的四幅MODIS太阳耀光影像作为数据源，结合与卫星数据相匹配的ERA5再分析数据计算大气参数。通过三种模型计算出海面反射的太阳辐射强度，并进一步利用中红外辐射传输模型验证各模型的精度。结果显示，Breon-Henriot模型与MODIS测量值的相关系数和均方根误差总体上表现最好。该结果不仅拓展了太阳耀光模型在中红外波段的应用范围，还进一步完善了中红外正向模型体系，为中红外辐射传输提供新的理论支撑，提升中红外遥感产品在气候变化监测和海表温度动态分析中的应用效能和准确性。

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红外光电系统与应用技术

• 低辐射率物体红外测温的研究进展

  黄善杰, 赵劲松, 王岭雪, 宋腾飞, 许方宇, 蔡毅

  2025,44(2):241-257 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.02.012

  摘要： (16) HTML (6) PDF (1.35 MKB)(29)

  Abstract:

  金属、光学镜面、硅晶圆等光滑物体一般具有极低的辐射率和较高的反射率，被称为低辐射率物体。微弱的低辐射率物体自身辐射会被其表面反射的环境辐射淹没。低辐射率物体的红外测温一直是红外测温领域的一个难题。随着金属冶炼、太阳望远镜热控、半导体生产等领域对低辐射率物体非接触测温需求的不断增长，人们提出了大量用于低辐射率物体的红外测温方法。文章首先阐述了低辐射率物体红外测温的难点，并将目前用于低辐射率物体的测温方法归纳为五类。然后，综述了每种测温方法的基本原理和技术路线，并详细分析了每种测温方法的优缺点。最后对低辐射率物体测温可能的发展方向进行了展望。

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• 基于热红外多通道特征匹配的航空器高度估计方法

  杨利峰, 陈卓, 陈凡胜, 王建宇

  2025,44(2):258-264 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.02.013

  摘要： (14) HTML (6) PDF (2.30 MKB)(38)

  Abstract:

  大型航空器的高度信息在航空安全和空域资源管理等方面有重要意义，目前仅依靠被动遥感手段难以获取大型航空器高度信息。通过结合大气特性反演和高灵敏度红外探测技术，天基遥感平台可实现对目标热辐射信息的精确测量，具备对航空器特征信息进行定量化观测的潜力。提出了一种基于红外多通道特征匹配的大型航空器估计方法。第一步，基于大型航空器目标热红外辐射特性，结合大气辐射传输模型建立热红外谱段的航空器辐射特性观测模型；第二步，基于观测模型得到不同大气条件下不同高度、飞行状态下的航空器光谱仿真数据库；第三步，提取遥感图像中的目标光谱信息，利用光谱角匹配法开展飞行高度估计；最后，利用仿真数据和SDGSAT-1在轨数据进行验证和分析。结果表明，巡航高度的大型航空器可实现千米量级的估计精度。该方法为被动式天基手段开展航空器高度估计提供了新思路，具有重要的参考意义。

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红外学科交叉融合研究

• 融合密集连接与多注意力机制的星载红外遥感图像超分辨率网络

  徐新昊, 王俊, 王峰, 孙胜利

  2025,44(2):265-276 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.02.014

  摘要： (16) HTML (4) PDF (1.60 MKB)(97)

  Abstract:

  星载红外遥感图像在环境监测和军事侦察等领域具有重要应用价值。然而，由于器件工艺限制、大气扰动和传感器噪声等因素，这类图像面临分辨率不足和细节纹理模糊的问题，严重限制了后续分析和处理的准确性。为了克服这些困难，提出了一种新的超分辨率生成对抗网络模型（generative adversarial network，GAN），该模型将密集连接与Swin Transformer架构相融合，实现跨层特征传递和上下文信息的有效利用，同时增强了模型的全局特征提取能力。此外，将传统的跳跃连接改进为基于多尺度通道注意力机制（multi-scale channel attention，MSCA）的特征融合，使网络能够更加灵活地整合多尺度特征，提升了特征融合的质量和效率。随后，通过构建联合损失函数，以全面优化生成器的性能，进一步提升超分辨率图像质量。所提算法在不同数据集上进行对比测试均取得了较好效果，且超分后的图像在目标检测等下游任务中，也展现出更高的性能，验证了该算法在星载红外遥感图像超分辨率中的有效性和应用潜力。

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• 基于张量奇异值部分和与方向残差加权的红外小目标检测算法

  孙斌, 夏星玲, 富容国, 史亮

  2025,44(2):277-288 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.02.015

  摘要： (13) HTML (5) PDF (1.84 MKB)(19)

  Abstract:

  针对红外弱小目标检测在复杂云背景下面临的背景与目标对比度低、噪声抑制能力不足等问题，提出了一种基于张量核规范和方向残差加权的红外小目标检测方法。在将红外图像转换为红外块张量模型的基础上，从背景张量的低秩特性出发，利用背景与目标在不同方向上的对比度差异，设计了一种基于方向残差加权的双邻域局部对比度方法（double-neighborhood local contrast based on direction residual weighting method， DNLCDRW），并结合张量核范数部分和方法（partial sum of tensor nuclear norm， PSTNN），实现了有效的背景抑制和红外目标恢复。实验表明，该算法能有效抑制背景，提高对目标的检测能力。

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• BDMFuse：基于红外与可见光图像基础特征和细节特征的多尺度融合

  司海平, 赵文汭, 李婷婷, 李飞涛, Fernando Bacao, 孙昌霞, 李艳玲

  2025,44(2):289-298 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.02.016

  摘要： (10) HTML (2) PDF (1.96 MKB)(24)

  Abstract:

  红外与可见光图像的融合结果应该突出红外图像的显著目标，保留可见光图像的纹理细节。为满足上述要求，提出一种基于自编码器的红外与可见光图像融合方法。编码器根据优化目标构建基础编码器和细节编码器，用于提取图像的低频信息与高频信息。这种提取方式可能会导致部分信息未被捕捉，因此提出补偿编码器来补充信息。同时，采取多尺度分解来更全面地提取图像特征。解码器将低频、高频和补充信息相加获取多尺度特征。随后，引入注意力策略与Fusion模块进行多尺度融合，实现图像重建。在三个数据集上的实验结果表明，该网络生成的融合图像能有效保留突出目标，同时更符合人类的视觉感知。

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• 红外图像暗弱目标轻量级检测网络

  李朝旭, 徐清宇, 安玮, 贺旭, 郭高伟, 李淼, 凌强, 王龙光, 肖超, 林再平

  2025,44(2):299-310 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.02.017

  摘要： (17) HTML (16) PDF (1.55 MKB)(101)

  Abstract:

  弱小目标检测一直是红外图像处理领域的经典问题，通常所关注的弱小目标在亮度上高于所在的局部背景。然而在一些场景下，目标辐射能量会弱于背景，如在高空中巡航的民航飞机，由于机身蒙皮温度低于地表，在中等空间分辨率的热红外卫星图像上呈现为暗弱点目标。针对暗弱目标形态特征少、现有目标检测网络结构冗余的问题，提出了一种基于可形变注意力机制的极轻量级暗弱目标单帧检测网络AirFormer，参数量仅为37.1 K，在256×256尺寸的图像上浮点运算次数仅有46.2 M。此外，针对当前红外图像暗弱目标检测数据集缺乏的问题，通过对热红外卫星图像民航飞机的特性进行分析，提出了一种中等空间分辨率热红外卫星图像民航飞机的简易仿真方法，并以民航飞机为仿真对象构建了红外图像暗弱目标检测数据集——IRAir数据集。在IRAir数据集上进行验证，所提的AirFormer网络对暗弱点目标的召回率可达71.0%，检测准确率可达82.6%。此外，基于仿真数据训练，AirFormer可有效检出热红外卫星图像上真实的民航飞机。

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• 基于非凸低秩塔克分解的红外小目标检测方法

  杨俊刚, 刘婷, 刘永贤, 李博扬, 王应谦, 盛卫东, 安玮

  2025,44(2):311-325 ,DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2025.02.018

  摘要： (14) HTML (6) PDF (2.21 MKB)(23)

  Abstract:

  低秩稀疏分解方法因其好的检测性能在红外小目标检测领域受到广泛关注。然而，现有低秩稀疏分解方法在复杂场景中仍然面临检测性能不高、检测速度较慢等问题。虽然现有的低秩塔克分解方法在复杂场景下取得了令人满意的检测性能，但其需依赖经验预先定义秩：若秩估计过大或过小，会导致漏检或虚警。而且，不同场景中秩的大小不一样，限制了实际应用。为了解决这一问题，本文采用非凸秩接近范数约束低秩塔克分解的潜在因子，无需手动设置秩，从而显著提升了算法在不同场景中的鲁棒性。进一步地，设计了基于对称高斯-赛德尔的交替方向乘子法（symmetric GaussSeidel based alternating direction method of multipliers algorithm，sGSADMM）来求解所提模型。与现有基于交替方向乘子法相比，sGSADMM算法通过利用更多结构信息，实现了更高的求解精度。大量实验表明，所提方法在检测性能和背景抑制等方面均优于现有的先进算法。

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光学生物医学融合与成像技术的应用

• 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： (23) HTML (0) PDF (2.86 MKB)(16)

  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；最后对时间拉伸的相干拉曼光谱技术的未来发展进行了展望。

激光雷达创新与应用

• 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： (56) HTML (0) PDF (3.02 MKB)(39)

  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。

光学生物医学融合与成像技术的应用

• 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： (65) HTML (0) PDF (1.03 MKB)(31)

  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。

• 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： (101) HTML (0) PDF (2.01 MKB)(116)

  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，且更适合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℃。

毫米波与太赫兹技术

• Efficient multi-millijoule THz wave generation from laser interactions with a cylindrical GaAs waveguide

  Zahra Ghanavati, Reza Zangeneh Hamid

  摘要： (55) HTML (0) PDF (305.38 KKB)(66)

  Abstract:

  This study involved a comprehensive investigation aimed at achieving efficient multi-millijoule THz wave generation by exploiting the unique properties of cylindrical GaAs waveguides as effective mediators of the conversion of laser energy into THz waves. Through meticulous investigation， valuable insights into optimizing THz generation processes for practical applications were unearthed. By investigating Hertz potentials， an eigenvalue equation for the solutions of the guided modes （i.e.， eigenvalues） was found. The effects of various parameters， including the effective mode index and the laser pulse power， on the electric field components of THz radiation， including the fundamental TE （transverse electric） and TM （transverse magnetic） modes， were evaluated. By analyzing these factors， this research elucidated the nuanced mechanisms governing THz wave generation within cylindrical GaAs waveguides， paving the way for refined methodologies and enhanced efficiency. The significance of cylindrical GaAs waveguides extends beyond their role as mere facilitators of THz generation； their design and fabrication hold the key to unlocking the potential for compact and portable THz systems. This transformative capability not only amplifies the efficiency of THz generation but also broadens the horizons of practical applications.PACS codes Each manuscript must be given 2-4 PACS

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： (66) HTML (0) PDF (1.40 MKB)(54)

  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。

• 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： (105) HTML (0) PDF (903.30 KKB)(83)

  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。

• 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： (52) HTML (0) PDF (2.10 MKB)(95)

  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： (81) HTML (0) PDF (2.24 MKB)(84)

  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。

• 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： (105) HTML (0) PDF (1.92 MKB)(216)

  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。

• 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, 孙雪剑, 赵之鹏, 翟浩然

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

  摘要： (81) HTML (0) PDF (511.55 KKB)(56)

  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。

• 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： (81) HTML (0) PDF (986.32 KKB)(70)

  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： (67) HTML (0) PDF (1.36 MKB)(77)

  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： (55) HTML (0) PDF (1.40 MKB)(57)

  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。

• 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： (43) HTML (0) PDF (2.00 MKB)(56)

  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。

• 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： (36) HTML (0) PDF (3.27 MKB)(61)

  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。

红外光电系统与应用技术

• 基于“猫眼效应”的主动探测中波红外搜跟系统研制

  周潘伟, 丁学专, 李范鸣, 叶锡生

  摘要： (140) HTML (0) PDF (2.31 MKB)(90)

  Abstract:

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

红外物理与材料器件

• 空间目标地基探测场景下BIB探测器性能需求分析

  郭小庆, 梁芳, 汪泽文, 董祚汝, 林一超, 张传胜, 王晓东

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

  摘要： (134) HTML (0) PDF (902.56 KKB)(96)

  Abstract:

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

• 高密度平面型InGaAs焦平面像元耦合作用数学模型

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

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

  摘要： (75) HTML (0) PDF (1.06 MKB)(85)

  Abstract:

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

• 制冷型红外探测器杜瓦辐射漏热的精确计算

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

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

  摘要： (90) HTML (0) PDF (1.02 MKB)(81)

  Abstract:

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

毫米波与太赫兹技术

• 220 GHz集成T/R组件关键技术研究

  姚常飞, 翁律涛, 董文超, 陈思宇, 王昊, 王文伟, 刘强, 朱明

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

  摘要： (82) HTML (0) PDF (1.82 MKB)(81)

  Abstract:

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

红外光谱与遥感技术

• 基于自监督预训练与跨尺度对比学习的多模态遥感图像融合

  李朝伟, 冯世阳, 王斌

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

  摘要： (135) HTML (0) PDF (917.24 KKB)(124)

  Abstract:

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

红外物理与材料器件

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

  张宗坤, 孙艳, 郝加明, 戴宁

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

  摘要： (109) HTML (0) PDF (1.79 MKB)(69)

  Abstract:

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

红外光谱与遥感技术

• 基于垂直航迹校正的机载面阵摆扫成像系统变速扫描方法研究

  金家融, 韩贵丞, 王崇儒, 吴任飞, 王跃明

  摘要： (105) HTML (0) PDF (2.06 MKB)(97)

  Abstract:

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

毫米波与太赫兹技术

• 新型光子晶体波导多功能出射光集束器件

  柳泽坤, 华昌洲

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

  摘要： (167) HTML (0) PDF (1.67 MKB)(71)

  Abstract:

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

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

  江情男, 谭智勇, 万文坚, 符张龙, 夏宇, 李敏, 曹俊诚

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

  摘要： (131) HTML (0) PDF (1.14 MKB)(67)

  Abstract:

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

• 应用于亚毫米波锁相振荡器的共谐振扩展互作用电路设计

  毕亮杰, 李海龙, 王彬, 蒙林, 殷勇

  摘要： (63) HTML (0) PDF (1.92 MKB)(57)

  Abstract:

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

红外光电系统与应用技术

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

  黄一凡, 汪锐, 邓力鸣, 李佳家, 李希才

  摘要： (292) HTML (0) PDF (1.95 MKB)(103)

  Abstract:

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

• 基于Vibe Gases算法的气体羽流红外成像技术研究

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

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

  摘要： (66) HTML (0) PDF (1.17 MKB)(104)

  Abstract:

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

毫米波与太赫兹技术

• 毫米波相位一致性验证系统的实现与研究

  刘佳奇, 杨鹏飞, 朱亦鸣

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

  摘要： (55) HTML (0) PDF (966.61 KKB)(72)

  Abstract:

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

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

  Cao Yi, Tang Xiaohong, Liu Yong, Cai Zongqi

  摘要： (115) HTML (0) PDF (1.04 MKB)(68)

  Abstract:

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

• 基于Transformer模型的磷化铟高电子迁移率晶体管毫米波建模

  张雅雪, 张傲, 高建军

  摘要： (71) HTML (0) PDF (992.01 KKB)(64)

  Abstract:

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

光学生物医学融合与成像技术的应用

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

  张浴煌, 刘孝龙, 孙思颖, 樊潇霄, 林辉, 钱骏

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

  摘要： (177) HTML (0) PDF (1.64 MKB)(412)

  Abstract:

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

• 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： (0) 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。

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• 高重频偏振激光雷达探测早期森林火灾关键技术研究

  辛文辉, 贺亦欣, 姚杰, 李仕春, 郭延, 高山, 狄慧鸽, 华灯鑫

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

  Abstract:

  为实现森林火灾的早期预警,基于火灾发生早期所产生烟尘粒子的光散射、偏振效应,设计并搭建了一套高重频偏振激光雷达系统。针对森林火灾探测的实时性、高分辨的需求,采用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。为了剔除探测时的背景噪声,要求在对回波信号采集的同时进行时间积分。而当激光雷达重复频率升高到Khz级时,尚未存在成熟的方法可供使用,针对此技术瓶颈,提出了一种新颖的、专用的“读出-累计-存储”架构,高效的实现了回波信号的采集、时间积分。搭建完成的系统的重复频率可以达到5KHz,角度分辨为1度,在45 min内,能对半径为10 km区域的森林进行扫描探测,模拟实验中,该系统能够快速准确地识别到600 m和4 km 处的火点烟雾,验证了系统可以对早期森林火灾的有效探测。

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• 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。

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• 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： (16) 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： (30) 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。

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• 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： (29) 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。

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• 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。

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• 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： (45) 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%。

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• 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

  摘要： (41) HTML (0) PDF (0.00 ByteKB) (0)

  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： (70) 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。

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• 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

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  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。

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• 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

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  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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  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： (30) 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。

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• 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。

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• 硅基能谷光子晶体马赫曾德热光调制器

  张昕妍, 林瀚, 费宏明

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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。

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• 基于双2π模式的双频段毫米波扩展互作用速调管研究

  徐彻, 卢佳妮, 唐永亮, 唐先锋

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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

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  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： (49) 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： (87) 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： (67) 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： (58) 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： (78) 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： (97) 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： (226) 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2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： (2518) HTML (123) PDF (392.26 KKB)(90077)

  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： (1060) HTML (132) PDF (396.69 KKB)(62839)

  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： (1745) HTML (139) PDF (262.82 KKB)(54411)

  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： (1081) HTML (128) PDF (483.11 KKB)(29987)

  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： (7829) HTML (465) PDF (411.06 KKB)(22297)

  Abstract:

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

• 一种新的模糊规则动态调整正则项系数的神经网络学习方法

  武妍 张立明

  2002,21(3):189-194

  摘要： (1473) HTML (94) PDF (450.58 KKB)(16776)

  Abstract:

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

红外光谱与遥感技术

• 用近红外光谱检测牛奶中的三聚氰胺

  徐云, 王一鸣, 吴静珠, 张小超

  2010,29(1):53-56

  摘要： (10645) HTML (415) PDF (221.64 KKB)(16311)

  Abstract:

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

• 基于粒子滤波的红外目标跟踪

  程建 周越 蔡念 杨杰

  2006,25(2):113-117

  摘要： (7417) HTML (402) PDF (271.63 KKB)(15870)

  Abstract:

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

红外物理与材料器件

• 氧化石墨烯的制备还原及应用进展

  张 倩, 唐利斌, 李汝劼, 项金钟, 黄 强, 刘树平

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

  摘要： (3633) HTML (215) PDF (4.42 MKB)(15807)

  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。

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： (4002) HTML (239) PDF (5.05 MKB)(14308)

  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.

• 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： (3085) HTML (936) PDF (735.00 KKB)(13832)

  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.

• 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： (1338) HTML (111) PDF (196.71 KKB)(13491)

  Abstract:

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

红外学科交叉融合研究

• 空间一致性约束谱聚类算法用于图像分割

  贾建华, 焦李成

  2010,29(1):69-74

  摘要： (11572) HTML (387) PDF (808.83 KKB)(13265)

  Abstract:

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

• 采用粒子群优化粒子滤波的红外目标提取算法

  周越, 毛晓楠

  2010,29(1):63-68

  摘要： (11449) HTML (439) PDF (750.21 KKB)(13070)

  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.

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： (3465) HTML (3765) PDF (7.46 MKB)(12967)

  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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• 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： (986) HTML (103) PDF (331.55 KKB)(12845)

  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。

• 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： (1031) HTML (109) PDF (434.30 KKB)(12444)

  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.

• 基于图像信息熵与空间分布熵的彩色图像检索方法

  孙君顶 丁振国 周利华

  2005,24(2):135-139

  摘要： (1516) HTML (99) PDF (380.01 KKB)(12260)

  Abstract:

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

• 干涉成像光谱仪切趾函数对复原光谱的影响分析

  张文娟, 张兵, 张霞, 高连如, 张维

  2008,27(3):227-233

  摘要： (11867) HTML (435) PDF (1.12 MKB)(12162)

  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.

• 基于MEI方法的贴体网格FDTD方法

  廖成

  2001,20(6):442-446

  摘要： (1013) HTML (92) PDF (252.28 KKB)(11997)

  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。