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2024,43(6):733-737, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2024.06.001
Abstract:
本文介绍了一种具有低成本高效益的化学方法，通过将辛烷（C8H18）和十二烷（C12H26）两种类型的烷烃基团分别嫁接到MXene表面，实现对薄片的弯曲形变，从而增强了中波长的红外吸光度。烷烃的链长超过表面官能团Tx（=O、-OH、-F）的键长，从而将片内应力和片间应力作用到Ti3C2Tx MXene薄片表面。电子显微镜和原子力显微镜测试表明，薄片有明显的边缘褶皱和拉伸/压缩变形。薄片终端的烷烃将Ti3C2Tx Mxene从2.5 μm到4.5 μm波长的中波红外区域的吸光度由略高于50%，提高到99%以上。这种吸收增强归因于Ti3C2Tx MXene红外反射率的降低。C-H键骨架振动覆盖了上述区域，并部分降低了表面反射率。同时，由于边缘褶皱和拉伸/压缩导致的薄片变形增加了比表面积，从而增加了吸收。此结果对中波红外伪装技术具有一定的应用价值。
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白治中, 黄敏, 徐志成, 周易, 朱艺红, 沈益铭, 张君玲, 陈洪雷, 丁瑞军, 陈建新
2024,43(6):738-743, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2024.06.002
Abstract:
报道了12.5 μm的InAs/GaSb II类超晶格长波红外焦平面探测器。实验采用分子束外延技术在GaSb衬底上生长超晶格材料。吸收区超晶格结构为15ML（InAs）/7ML（GaSb）。探测器采用PBπBN的双势垒结构以抑制长波探测器暗电流。研制了规模为1 024×1 024、像元中心距为18 μm的长波焦平面探测器。采用金属杜瓦封装，与制冷机耦合形成超晶格长波探测器制冷组件。在60 K温度下测试了探测器各项性能。探测器50%截止波长为12.5 μm，平均峰值探测率达到6.6×1010 cmHz1/2/W，盲元率为1.05%，噪声等效温差NETD为21.2 mK。红外焦平面成像测试得到了清晰的长波图像。
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秦嘉怡, 罗曼, 成田恬, 孟雨欣, 祖源泽, 王鑫, 余晨辉
2024,43(6):744-748, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2024.06.003
Abstract:
六方氮化硼（h-BN）由于其优良特性被广泛应用于栅介质层、钝化层、隧穿层等功能。目前，对关于超薄h-BN的基本物理性质和其中的电子隧穿效应的研究还存在不足。文中采用实验与理论相结合的研究方法，通过拟合金属/绝缘体/金属结构的电流-电压曲线成功提取了不同层数h-BN的有效质量。结果显示在4~22层范围内，h-BN的有效质量随着层数的增加而单调下降。作者利用已提取的有效质量精确确定了当h-BN中发生电子隧穿时，Fowler-Nordheim隧穿模型的物理参数。此外，文中使用该物理参数在Sentaurus TCAD软件中研究了金属/h-BN界面处固定电荷以及不同种类的金属电极对该结构中Fowler–Nordheim隧穿的影响。这项工作对促进h-BN相关红外物理和技术领域的应用具有一定的参考和指导意义。
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HABIBA Um E, 陈天业, 刘赤县, 窦伟, 刘晓燕, 凌静威, 潘昌翊, 王鹏, 邓惠勇, 沈宏, 戴宁
2024,43(6):749-754, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2024.06.004
Abstract:
阻挡杂质带结构红外探测器的响应波长可达200 μm，是最重要的甚长波长红外天文探测器。离子注入方法简化了器件的制造过程，但容易造成晶格损伤，引入晶体缺陷，并导致探测器暗电流增加。文章对锗掺硼离子注入工艺进行了研究，并对晶格损伤机制进行了讨论。实验条件包括使用80 keV能量进行硼离子注入，剂量范围为
至 。注入后，在450 ℃下进行热退火，以优化掺杂剂活化并减轻离子注入的影响。使用了各种表征技术，包括X射线衍射（XRD）、拉曼光谱、X射线光电子能谱（XPS）和二次离子质谱（SIMS）来表征其晶格损伤。在较低剂量下，未观察到明显的结构变化。然而，随着剂量的增加，特定的微观形变变得明显，这可能是由于点缺陷和残余应变造成的。热处理可以恢复产生的晶格损伤，但在高剂量下，注入引起的不可逆应变仍然存在。 - 1
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田宇, 于春蕾, 李雪, 邵秀梅, 李淘, 杨波, 于小媛, 曹嘉晟, 龚海梅
2024,43(6):755-761, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2024.06.005
Abstract:
超小中心距InGaAs探测器的制备需要降低探测器像元间的串音和探测器的暗电流。通过探索微台面InGaAs探测器制备工艺，成功制备了10 μm和5 μm中心距微台面InGaAs光敏芯片测试结构，并对其像元间的串音和探测器的暗电流进行了详细研究。结果表明，当隔离沟槽刻蚀进入吸收层时，微台面结构能有效抑制像元间的串音；但是由于在制备微台面器件过程中造成的材料损伤，由此引起的复合电流和欧姆漏电流的增加，会导致探测器暗电流增幅超过一个数量级。研究结果为制备超小中心距InGaAs焦平面探测器提供了新思路和启示。
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王浩淼, 贺钰雯, 李弋, 胡耀, 张亮, 杜维川, 高松信, 唐淳, 马骁宇, 刘素平
2024,43(6):762-767, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2024.06.006
Abstract:
主控振荡功率放大（MOPA）激光器因可实现高功率、高光束质量输出而受到越来越多的关注。为了提高MOPA激光器的偏振度以减小偏振合束时的效率损失，有源区采用InGaAs/AlGaAs压应变单量子阱，脊型波导1.35 μm的深刻蚀设计提高了TE模式的光限制因子，锥形放大器采用金属应力调控增加量子阱中的压应变。结合这两种方案，不仅提高了两个区域的偏振度，同时减小了偏振角度差。采用标准工艺制备的MOPA器件，实现了11 W@15 A连续输出和90%以上的偏振度。
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2024,43(6):768-774, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2024.06.007
Abstract:
基于GaAs平面肖特基二极管工艺，采用反向并联二极管对的平衡结构，实现了W波段宽带三倍频器芯片。采用有限元法和等效电路法联合的方式，建立10~280 GHz频率范围的平面肖特基二极管的精确等效电路模型。采用非线性谐波平衡联合仿真方法，实现了W波段倍频器的最优化设计。在片测试结果表明，在17 dBm的驱动功率下，倍频损耗小于15 dB，最大倍频效率6.7%，芯片尺寸0.80 mm×0.65 mm ×0.05 mm。
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2024,43(6):775-783, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2024.06.008
Abstract:
合成孔径雷达（synthetic aperture radar，SAR）是一种高分辨率的二维成像雷达，但在成像过程中，合成孔径雷达易受到有意和无意的干扰，导致图像质量的严重下降，其中最常见是射频干扰。为了解决上述问题，众多算法被提出，虽然图像修复已经取得了优秀的结果，但是其泛化能力未知，在跨传感器实验中它是否仍然有效需要进一步验证。通过在时频域上对干扰信号分析，本工作发现射频干扰在不同传感器之间具有域不变的特征。因此，本工作重构了损失函数，并提取域不变特征，以改善网络的泛化能力。最终，本工作提出了一种基于域不变特征的合成孔径雷达射频干扰抑制方法，并将射频抑制网络嵌入到合成孔径雷达的成像过程中。所提方法与传统的陷波滤波方法相比，不仅能够消除干扰，还能有效保留强散射目标。同时与PISNet相比，所提方法可以提取域不变特征，具有更好的泛化能力，即使在跨传感器实验中，仍然可以取得优秀的结果。在跨传感器实验中，训练数据和测试数据来自不同的雷达平台，具备不同的雷达参数，因此，跨传感器实验可以为模型的泛化能力提供证明。
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2024,43(6):784-796, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2024.06.009
Abstract:
针对合成孔径雷达（synthetic aperture radar，SAR）图像中属性散射中心模型（attributed scattering center model，ASCM）参数估计复杂度高的问题，提出了一种融合图像域信息的稀疏表示参数估计方法。首先，利用改进的分水岭算法将不同区域的散射中心进行分割。然后，基于分割结果，将频率域稀疏表示字典进行解耦拆分，提出序列化正交匹配追踪（serialized orthogonal matching pursuit，SOMP）进行散射中心参数估计，从而降低算法复杂度。结合仿真数据和MSTAR实测数据，验证了该方法参数提取的有效性和效率，并分析了理论复杂度优化情况。结果表明，该方法可以在和普通的正交匹配追踪算法取得相近结果的前提下，较大程度地减小算法的时间和空间复杂度，可用于对SAR图像的高效属性散射中心参数提取。
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2024,43(6):797-805, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2024.06.010
Abstract:
发射率作为表征物体辐射特性的关键参量，其准确测量对于高温目标识别、材料改性表征、金属冶炼过程调控等领域具有重要价值。多光谱辐射法测量发射率因其非接触和测量速度快等优势而成为研究热点，其测量精度由欠定方程组的求解精度决定。目前对欠定方程组求解精度的研究主要关注方程求解算法误差，忽略了光谱仪自身的测量误差，导致未能合理地控制系统误差。本文基于适用范围广、测量精度高的缓变假设，通过模拟不同条件下光谱通道数和信噪比对发射率测量误差的影响，确定了相应条件下光谱仪的参数配置，并对发射率测量效果进行实验验证。实验结果表明，使用基于缓变假设的多光谱辐射法，为使黑体发射率测量误差小于1%，光谱仪的光谱通道数应不小于400，信噪比不低于1 000；对发射率变化复杂的目标而言，为使测量误差小于1%，应至少具有1 000个光谱通道数及1 200以上的信噪比。综合考虑算法误差和光谱仪参数匹配关系，是合理控制系统误差的关键，可以获得更精确的发射率测量结果，这为多光谱辐射法精确测量发射率的应用提供了新的依据和解决方案，对于高温目标的准确识别和相关领域的应用具有重要意义。
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李雪楠, 赵增月, 郁菲茏, 陈金, 李冠海, 李志锋, 陈效双
2024,43(6):806-812, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2024.06.011
Abstract:
超表面为电磁波的动态调控提供了一个强大平台。超表面与相变材料的结合促进了多功能器件的产生，其基于非晶态和晶态之间转换展示了多种可调的功能。然而，可调状态的内在限制增加了对超器件多路复用的通道约束。介绍了一种通过对编码相变超单元进行二级调控实现多功能超器件的新方法，利用相变材料Ge2Sb2Se4Te1（GSST）和高折射率液体二碘甲烷（CH2I2）实现了对电磁波调控的精确控制。设计的超表面由GSST的相态控制可调功能的开启和关闭，当可调功能开启时，微纳孔洞中液体的存在与否决定了偏折的角度。提出的可调编码超表面在宽波谱展现了良好的鲁棒性。与高折射率液体结合拓展了超器件的调控维度，使器件能在不同比特编码间实现动态切换。基于相变材料的二级可调超器件为多功能的动态调控提供了一条可行的路径。
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2024,43(6):813-819, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2024.06.012
Abstract:
本工作提出了一种新的薄膜厚度检测方法，该多波长方法显著地降低了膜厚检测对于宽光谱数据的需要。不同于需要几百个光谱数据点的传统技术，多波长方法在仅采用10个波长数据点的情况下即可实现精确的膜厚测量。这一创新不仅简化了光谱测量分析的过程，同时也使得工业化镀膜产线上实时的膜厚准确检测成为可能。该方法能够在使用少量数据的情况下有效地恢复和拟合可见波段光谱（400～800 nm），同时能够很好地将膜厚检测误差保持在7.1%以内。这一进展为许多工业应用中更加实用而高效的薄膜厚度检测技术奠定了基础。
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张猛, 杨希, 郭嘉伟, 蔡和, 吴芯洋, 韩聚洪, 王顺艳, 王浟
2024,43(6):820-826, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2024.06.013
Abstract:
LD直接泵浦固体激光器具有原理简单、体积小和结构紧凑等优点，该结构用于实现3~5 μm波段的中红外激光输出时具备较大优势。然而，相较于常规近红外LD泵浦的固态激光器，LD直接泵浦中波红外固体激光器存在着较大的量子缺陷，可能导致较大的热损伤并限制其功率的进一步提升。为解决这一问题，本文提出了减小晶体比表面积和改善晶体结构释放热能的方法，并确定了氟化钇钡激光晶体（Ho3+：BY2F8）的最佳长度。通过COMSOL软件进行了热力学仿真模拟，研究了不同长度激光晶体的冷却结构。实验结果显示，采用长度略短于冷却器的激光晶体可以提高输出功率并较大缓解激光晶体内部的热应力。实验表明，在泵浦重复频率为15 Hz、脉冲宽度为90 μs，激光器输出波长约为3.9 μm时的单脉冲能量为7.28 mJ，此值长度约为10 mm晶体输出能量（2.81 mJ）的3倍。这一研究结果为未来构建实用化的中波红外激光器铺平了道路。
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2024,43(6):832-845, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2024.06.015
Abstract:
光子计数激光雷达采用单光子探测器，受背景环境、目标特征和仪器性能等因素的影响，在记录目标散射/反射回波信号的同时还记录了大量的背景噪声。为实现海量光子点云中地物信号光子的高精准识别，本文提出利用两级体素的光子点云自适应降噪方法，包括：1）利用光子点云的空间分布特征构建大尺度的体素，结合体素的密度属性筛选包含密集信号光子点云的体素，实现光子点云的粗降噪；2）基于最近邻距离建立粗降噪后光子点云的小尺度体素，并利用拓扑关系进一步提取聚集于地物表面的信号光子。以Ice， Cloud and land Elevation Satellite-2/Advanced Topographic Laser Altimeter System（ICESat-2/ATLAS）获取白昼与夜晚光子点云的ATL03级数据为实验数据，将提出方法与改进Density-Based Spatial Clustering of Applications with Noise（DBSCAN）、改进Ordering points to identify the clustering structure（OPTICS）以及ATL08级数据产品进行比较分析。结果表明，该方法具有最优的性能表现，其平均精度（P）、召回率（R）和F1分数（F1）分别达到0.98、0.97和0.98。
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张星宇, 朱首正, 周天舒, 亓洪兴, 王建宇, 李春来, 刘世界
2024,43(6):846-857, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2024.06.016
Abstract:
基于压缩感知理论的编码孔径快照式光谱成像系统可以看作编码器，高效获取压缩后的二维光谱数据，再通过深度神经网络解码为三维光谱数据。然而，深度神经网络的训练需大量难以获得的干净数据。针对深度神经网络训练数据不足的问题，提出一种基于邻域采样思想的自监督高光谱去噪神经网络，并将其嵌入到深度即插即用框架中，最终实现自监督光谱重建，并验证不同噪声退化模型对最终重建质量的影响。实验表明，在不需要干净数据作为标签的情况下，自监督学习方法相较有监督学习方法的平均峰值信噪比提升1.18 dB，结构相似度提升0.009，且获得了更优的视觉重建效果。
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2024,43(6):858-870, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2024.06.017
Abstract:
为避免现有多帧红外弱小目标检测算法在显式对齐多帧特征时产生的估计误差累积，并缓解网络降采样导致的目标特征丢失，提出了一种渐进时空特征融合网络，采用渐进时序特征累积模块隐式地聚合多帧信息，并利用多尺度空间特征融合模块增强浅层细节特征与深层语义特征之间的交互。针对多帧红外弱小目标数据集稀缺的现状，构建了一个高度真实的半仿真数据集。与主流算法相比，提出的算法在所提出数据集和公开数据集上的检测概率分别提升了4.69%与4.22%。
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2024,43(6):871-878, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2024.06.018
Abstract:
行人重识别是从多个数据源中检索出指定目标的任务。红外（IR）和可见光（VIS）的图像差距较大，可见光和红外图像跨模态检索是主要挑战之一。为了能在弱光或夜间也具备相同的检索能力，需要结合红外图像的跨模态模型实现判断。 本文提出一个通过人体关键点引导注意力的新方法，通过关键点引导将全局特征拆分为局部特征，再用生成的局部掩码重新训练原模型，强化对不同局部信息的注意力。使用这个方法，模型可以更好地理解和利用图像中的关键部位，从而提升行人重识别任务的准确率。
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2024年第43卷第6期
红外物理与材料器件
毫米波与太赫兹技术
红外光谱与遥感技术
红外光电系统与应用技术
红外学科交叉融合研究
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Abbas Haddadi, Manijeh Razeghi
DOI:
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. -
DOI:
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。
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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
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。
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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
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1K
1K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。 -
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
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。
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DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001
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。
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DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001
Abstract:
本文报道了基于InP/In0.53Ga0.47As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。
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DOI:
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。
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DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001
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。 -
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
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。
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DOI:
Abstract:
In this paper， a scheme of commonly-resonated extended interaction circuit system based on high order TMn1 mode is proposed to lock the phases of two extended interaction oscillators （EIOs） for generating high power at G-band. Two separate EIOs are coupled through a specific single-gap coupling field supported by a designed gap waveguide with length （Lg）， which form the phase-locked EIOs based on the commonly-resonated system. As a whole system， the system has been focused on with mode analysis based on different single-gap coupling field， mode hopping， which presents the variation of phase difference between the two-beam-wave interaction when changing the Lg. To demonstrate the effectiveness of the proposed circuit system in producing phase locking， we conducted particle-in-cell （PIC） simulations to show that the interesting mode hopping occurs with the phase difference of 0 and π between the output signals from two output ports， corresponding to the excitation of the TMn1 mode with different n. Simulation results show that the oscillator can deliver two times of the output power obtained from one single oscillator at 220 GHz. The proposed scheme is promising in extending to phase locking between multiple EIOs， and generating higher power at millimeter-wave and higher frequencies.PACS codes 84.40.Fe， 07.57.Kp， 85.25.Pb
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DOI:
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。
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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
Abstract:
气体泄漏在空间中以扩散的方式传播，泄漏源附近通常会形成浓度动态稳定的羽流，在红外图像中呈现出近似“静止”的区域。这一特性往往导致常用的运动物体检测算法在这些区域的检测准确性降低，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，然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，并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，并有效提取了气体浓度分布。
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DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001
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。
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Cao Yi, Tang Xiaohong, Liu Yong, Cai Zongqi
DOI:
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。
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DOI:
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。
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DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001
Abstract:
连接毫米波雷达芯片和天线的微带传输线对天线的辐射效率和带宽有重要影响。本文提出了一种适用于汽车雷达频率范围内复杂阻抗匹配的宽带非均匀微带线。与渐变传输线不同，波浪形传输线由周期性的半圆短段组成。通过调整半圆的半径，表面电流变化并集中在半圆部分，从而获得更宽的谐振频率可调范围。结果表明，加载波浪线毫米波雷达天线的带宽提高到9.37 GHz，比加载渐变线宽5.81 GHz。加载波浪传输线后天线的增益为14.69 dB，半功率波束宽度约为9.58°。提出的非均匀微带线方案为实现毫米波雷达扩展宽带的应用提供了重要的思路。
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DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001
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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刘志成, 周静涛, 孟进, 魏浩淼, 杨成樾, 苏永波, 金智, 贾锐
DOI:
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二极管在相应带宽得到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二倍频器并且进行了验证。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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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
DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001
Abstract:
量子点薄膜的制备和光学常数的准确测定在其光电领域的发展应用尤为重要。目前通过机械剥离和化学气相沉积制备的MoTe2单晶薄膜的光学常数测定较为成熟，然而，MoTe2量子点薄膜的光学常数的报道却较为少见。采用超声辅助液相剥离的方法制备出MoTe2量子点，并通过改变辅助溶剂的种类与超声顺序制备了两种尺寸的MoTe2量子点；使用椭圆偏振光谱技术，通过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MoTe2量子点在可见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。
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DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001
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、快速地潮滩提取，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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司海平, 赵文汭, 李婷婷, 李飞涛, FERNANDO Bacao, 孙昌霞, 李艳玲
DOI:
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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DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001
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明显提升，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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闻道远天, 赵海艇, 刘向锋, 徐卫明, 许学森, 雷欣瑞, 舒嵘
DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001
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的分辨率低，难以获得水冰的直接证据或确定水冰的赋存形态。激光拉曼光谱无需光照、样品预处理、无损地获得月岩和矿物以及水体的指纹信息，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100-1700 cm-1和2600-3900 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%。
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DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001
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%。 -
DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001
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。
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DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001
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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胡佩纶, 陈育伟, IMANGHOLILOO Mohammad, HOLOPAINEN Markus, 王一程, HYYPPÄ Juha
DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001
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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DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001
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），实现了对红外小目标的有效背景抑制和恢复。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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DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001
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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杨俊刚, 刘婷, 刘永贤, 李博扬, 王应谦, 盛卫东, 安玮
DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001
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，但基于低秩塔克分解的方法需要根据经验提前定义秩，预估的秩过大或者过小会导致漏检或虚警。而且，不同场景中秩的大小不一样，这不适用于实际场景。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，这避免了根据经验提前设置秩，提高了算法在不同场景中的鲁棒性。同时，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。与现有基于交替方法乘子法不同的是，sGSADMM算法可以利用更多的结构信息来获得更高的精度。大量的实验结果表明，该方法与其他先进算法在检测性能和背景抑制等方面具有优越性。
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梅雪晗, 陈翔, 徐港, 杨元忠, 张仲, 雷诚, 李胜, 王行环, 王度
DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001
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100 μs，重复频率1 kHz，占空比为10%的情况下，在中心波长1939.2 nm实现了峰值功率894 W，平均功率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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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
DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001
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，作者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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DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001
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，对于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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周思寒, 赵朴凡, 韩启金, 栾超, 杨坚, 王恒, 马跃, 周辉, 李松
DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001
Abstract:
国产高分系列卫星搭载的激光测高仪主要用于为影像提供高程控制点。在卫星运行过程中受环境变化的影响导致激光指向偏移，足印定位误差增大，直接降低了控制点高程精度。这种影响在复杂山地尤为明显。为了提高星载激光测高仪观测成果在复杂山地的可用性，提出一种基于波形频域匹配的激光足印定位方法：利用高精度的地形数据进行波形仿真，由计算仿真波形与国产高分系列卫星接收波形在频域的相关性确定激光足印的位置；由多足印频域匹配的联合计算，得到激光指向的系统偏差。在美国蒙大纳州中部、怀俄明州西部、犹他州东部三个区域进行的实验结果表明，该方法获得的足印平面偏移距离标准差、平面正北夹角标准差、等效激光指向偏离角度标准差等均优于时域波形匹配方法，证明了基于波形的频域匹配方法在足印高精度定位方面具有优势，为提高卫星激光测高仪观测成果在复杂山地的可用性、以及利用波形匹配实施对卫星激光测高仪指向误差校正奠定了基础。
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DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001
Abstract:
研究旨在通过仿真实验揭示红外偏振成像系统在浮空器平台海雾背景下的探测优势。首先，基于偏振双向反射分布函数，分析了偏振特性随观测角度变化的规律，研究结果表明红外偏振在浮空器斜掠观测中的适用性。其次，借助蒙特卡洛方法和MRTD模型，构建了红外偏振成像系统的最远作用距离模型，从而验证了红外偏振成像相较于红外强度成像在海雾背景下特征保持和探测距离上存在优势。为红外偏振技术在浮空器平台上的部署应用，提供了理论分析和仿真依据。
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李玉涵, 杨宝玉, 张强, 郭志鹏, 吴亦农, 唐晓, 李尚举
DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001
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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黄淞, 崔鹏伟, 王玥, 王亮亮, 张家顺, 马骏驰, 张春雪, 郭利勇, 杨涵茗, 吴远大, 安俊明, 宋泽国
DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001
Abstract:
采用二氧化硅平面光波回路 （PLC） 技术，设计并制备了 O 波段、通道间距 800 GHz 的 16 通道阵列波导光栅 （AWG）。将波长分配从 IEEE 802.3bs 规定的 8 个通道扩展到 16 个通道，增加了通道数量并提高了传输容量，以满足未来数据中心对 1.6 Tbps 及更高速信号传输的要求。通过优化 AWG 结构，使其插入损耗优于 -1.61 dB，插损均匀性低于 0.35dB，偏振相关损耗 （PDL） 低于 0.35 dB，相邻信道串扰低于 -20.05 dB，纹波小于 0.75dB，中心波长偏差低于 0.22nm，1 dB 带宽超过 2.88 nm。同时验证了该 AWG 可以传输每通道 53.125 Gbaud 的 4 级脉冲幅度调制（PAM4）信号，总传输速率可达1.6Tbps以上。
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DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001
Abstract:
靶标中心定位是红外热成像仪标定过程中的关键技术。针对靶标形貌相对复杂的特点，提出了一种基于自构卷积核改进模板匹配的中心定位算法。算法首先通过构造具有靶标图像特征的归一化模板，在下采样与预处理的目标图像上移动模板进行匹配运算，得到粗定位结果；根据粗定位中心对原图进行ROI精细匹配，并通过亚像素细分算法进一步校正，最终确定准确的靶标中心位置。利用该算法对模拟的劣化环境下靶标图像进行检测，能有效避免模糊、背景复杂、目标不完整或者特征不明显的情况对定位的干扰，具有较好的鲁棒性，能够准确地定位靶标中心，且运算速度快，与传统CCORR、NCC等模板匹配和Hough变换相比有较大的提升，可以满足红外热成像仪自动标定过程中的定位需求。
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DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001
Abstract:
现有的基于深度学习的图像盲超分算法仅利用神经网络端到端地学习低分辨率图像到高分辨率图像的映射，让网络隐式地学习图像的先验，导致算法仍产生模糊的超分结果。针对上述问题，提出一种稀疏性和自相似性先验引导的深度学习图像盲超分算法。首先，针对不同的低分辨率图像输入，利用动态线性核估计模块，有效估计出相应模糊核；然后，利用基于快速迭代软阈值收缩算法（FISTA）的深度展开反卷积滤波模块，显式地对信号的稀疏性先验进行建模，实现对退化图像的反卷积恢复；最后，利用双通道多尺度大感受野恢复模块，借助于图像自相似性先验进行超分恢复。实验结果表明，相较于现有方法，所提出算法在公开的Gaussian8数据集上达到了31.66的峰值信噪比（PSNR）与0.8725的结构相似度（SSIM），在公开的DIV2KRK数据集上实现了29.08的PSNR与0.8007的SSIM，其所恢复出的图像不仅具有最高的复原指标，还具有更佳的视觉效果。
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DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001
Abstract:
无人机因其小巧、轻便、灵活的特点，在农业、物流、救援、赈灾等方面有着广泛的应用。然而如果使用不当或管理不善，不仅会造成个人隐私泄露、财产损失，还可能对公共安全甚至军事安全构成威胁。因此，实时准确地对空域内的无人机进行检测与预警具有重要作用。对此，提出了一种用于红外无人机检测的多通道交互注意力和边缘轮廓增强的方法（MCIAECE）。首先，通过构建多通道交互注意力机制模块和边缘轮廓增强模块组成的多通道对红外图像的浅层和深层特征进行提取，经过注意力机制可以增强目标特征而边缘轮廓增强则可以获取更多细节信息。然后使用多级特征融合模块将所提取的各层特征进行融合增强，从而获得检测结果。实验结果表明，在三个数据集上用多通道交互注意力和边缘轮廓增强的方法都能够达到较好的效果。其中在NUDT-SIRST红外数据集上效果最佳，检测概率和交并比分别为98.83%和85.11%与基线网络相比提高了1.95%和6.88%，与其他方法相比，在目标的边缘轮廓还原方面效果显著。
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李冲, 马子怡, 杨帅, 刘玥雯, 王稼轩, 刘云飞, 董昱森, 李紫倩, 刘殿波
DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001
Abstract:
本文研究了吸收倍增分离型雪崩光电探测器（SACM APD）的穿通特性，基于器件的光谱响应、电容特性以及不同工作温度下的I-V特性，结合SILVACO仿真平台计算得到的器件内部电场和能带分布，分析了SACM APD穿通前后器件性能并建立相应的数学模型。设计优化硅基SACM APD器件结构参数和工艺参数，当场控层离子注入能量为580KeV时，仿真得到，优化结构器件的穿通阈值电压为-30 V，电容降低至穿通前的1/3。基于CMOS工艺制备了硅SACM APD器件，测试得到器件的穿通阈值电压为-30 V，穿通时光电流升高至原来的2.18倍@808 nm，响应峰值波长由穿通前的590 nm红移至穿通后的820 nm，峰值响应度由0.171 A/W@590 nm升高至0.377 A/W@820 nm，电容降低为穿通前的1/3@1 MHz。
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朱晓军, 刘宇, 吴越, 庄浩然, 孙丹, 施跃春, 曹娟, 杨永杰
DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001
Abstract:
提出了一种基于微双臂马赫-曾德干涉仪（MTP-MZI）的新型近红外全光纤模式监测器。该MTP-MZI模式监测器通过光纤熔接机将无芯光纤（NCF）和单模光纤（SMF）熔接耦合，形成两条独立的厘米级光传输路径。NCF中近红外高阶模式相较于SMF中基模对曲率变化引起的能量泄露更敏感，因此曲率变化时，NCF中近红外高阶模式光泄露，导致MTP-MZI透射光谱发生变化。通过分析器件的曲率、透射光谱和空间频谱的关系，可以研究曲率变化过程中参与干涉的模式，以揭示光纤中近红外光的模式传输特性。验证实验中，通过在模式监测器前熔接空芯光纤 (HCF) 激发高阶模式，曲率变化时引入的高阶模式光泄露，透射光谱恢复至无弯曲且未接入HCF的状态。实验结果表明，MTP-MZI模式监测器能够监测外部引入的光纤模式，为近红外全光纤模态监测在光纤信息系统中的应用提供理论与实验依据。
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杜舒豪, 郑显通, 贾涵, 崔锦涛, 张诗雅, 柳渊, 冯玉林, 刘铭, 张东亮
DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001
Abstract:
在大面积量子级联激光器功率扩展过程中，经常遇到光束质量下降、多叶远场模式发射等挑战。这些问题随着脊宽的增加而变得尤为突出，最终导致多模问题。针对这一问题，提出了一种基于超对称原理的创新多脊波导结构。该结构由中间较宽的主波导和两边较窄的辅助波导组成。通过模式匹配设计将主波导的高阶模式与辅助波导的模式耦合，辅助波导的光损耗抑制这些高阶模式，从而实现较宽主波导的基模激光发射。本文采用有限差分特征模方法对4.6 μm波长量子级联激光器进行了详细的结构建模和仿真优化，成功实现了脊宽为10 μm的单横模QCL。与传统单模QCL（脊宽约5 μm）相比，MRW结构有可能使激光器的增益面积提高100%，为提升中红外量子级联激光器单模发光功率提供了一种新颖的设计理念和方法，具有重要意义。
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DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001
Abstract:
电光采样探测技术已在太赫兹技术领域得到广泛应用，该技术还可以测量少周期激光脉冲的电场时域波形。其频率响应和探测带宽直接由电光晶体和探测激光脉冲的脉宽决定。研究了基于薄硒化镓晶体的电光取样探测技术在中红外少周期激光脉冲测量中的频率响应特性和探测性能。计算了该技术在探测过程中引起的激光脉冲中心频率偏移和带宽变化规律，进而讨论了引起的脉冲畸变规律。研究发现这种技术会导致探测的少周期激光脉冲中心频率发生红移、带宽变窄。当测量的激光波长从2 μm增加到10 μm时，这种变化随之减小。本工作有助于评估电光取样探测技术在中红外波段的测量性能，并为相关实验提供参考。
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DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001
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。
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DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001
Abstract:
弱小目标高灵敏度探测是天基红外感知的重要发展方向，而以目标背景辐射特性为驱动的红外探测系统指标体系设计方法是主要突破点之一。以民航飞机为典型的空中目标活跃于对流层上部及平流层底部，在复杂地球背景杂波和大气衰减效应作用下，表现出暗弱多变的辐射特性，对天基红外探测效能提出了极大挑战。针对这一问题，本文提出了一种基于多物理效应耦合的空中目标红外探测系统多参数联合寻优方法。首先，基于目标、背景的光谱辐射特性以及目标-天基探测平台的光谱大气透过率变化特征完成对天空中目标探测谱段的初步优选，并提出了探测灵敏度需求。然后，建立了以目标运动速度限、地球背景限、探测灵敏度为三大边界的系统参数寻优方法，实现了空中目标红外探测指标体系的建立。
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谭诚, 严川峰, 臧善志, 王凯, 甘良华, 曹晨涛, 陈炳奇, 陈宏泰, 张月蘅, 房玉龙, 徐刚毅
DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.XXXX.XX.001
Abstract:
提出并实现了以二维贴片天线阵列为谐振腔的单模太赫兹量子级联激光器（THz-QCL）。单个贴片天线中有源区处在上下金属层之间，具有全尺度亚波长特性，并激发竖直方向低辐射损耗的电四极子模式。阵列内天线之间的交互耦合有效抑制了电磁场在平面内的泄漏。因此，当阵列仅包含少数天线时即获得高的品质因子和低的阈值电流密度。由此，激光器功耗低至950 mW。此外，离散分布的天线阵列使得散热面积远大于发热面积，结合非泵浦区域提供的横向散热通道，激光器的单位面积热阻低至5.6 mK/W/cm2。通过显著降低激光器功耗、提升散热效率，所研制的激光器激光频率为3.18 THz，边模抑制比达19.5 dB，光束发散角35 °×35 °，20 K时连续工作达到3.14 mW，最高连续工作温度达到90 K，显著高于相同材料研制的法布里-泊罗腔激光器的工作温度。本工作为提高THz-QCL的连续工作温度提供了新的思路。
红外物理与材料器件
红外光电系统与应用技术
红外物理与材料器件
毫米波与太赫兹技术
红外光谱与遥感技术
红外物理与材料器件
红外光谱与遥感技术
毫米波与太赫兹技术
红外光电系统与应用技术
毫米波与太赫兹技术
红外光谱与遥感技术
毫米波与太赫兹技术
红外物理与材料器件
红外光谱与遥感技术
红外学科交叉融合研究
红外光谱与遥感技术
毫米波与太赫兹技术
红外物理与材料器件
红外光谱与遥感技术
红外光电系统与应用技术
红外学科交叉融合研究
红外物理与材料器件
红外学科交叉融合研究
红外物理与材料器件
红外学科交叉融合研究
红外光电系统与应用技术
红外物理与材料器件
红外学科交叉融合研究
红外物理与材料器件
红外光电系统与应用技术
红外学科交叉融合研究
红外物理与材料器件
红外学科交叉融合研究
毫米波与太赫兹技术
光学生物医学融合与成像技术的应用
红外物理与材料器件
毫米波与太赫兹技术
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基于反射层析激光雷达的目标轮廓图像重建
Abstract:
反射层析激光雷达(RTL)采用激光探测器获取多角度下的目标回波投影数据,进而对目标轮廓图像进行重建,但由于探测角度受限,获取的探测数据往往是不完备的。因此本文在介绍激光雷达反射层析原理和技术时,针对激光探测投影数据角度不完备情况尤其是投影数据角度大量缺失的情况,提出一种联合投影数据结构稀疏和超分辨卷积神经网络(CNN)的RTL目标轮廓重建方法。不同于在传统RTL成像中引入稀疏求解模型,本文通过投影数据的结构稀疏对角度缺失下的投影数据进行恢复,在此基础上联合超分辨CNN技术对恢复的全角度投影数据进行进一步恢复,进而采用激光雷达反射层析方法实现角度缺失时的目标轮廓图像完整重建。同时,设计基于面元法的激光回波投影数据仿真和外场实验,通过对比联合不同稀疏模型的代数迭代重建方法,验证所提方法在不同投影数据探测情况下的目标轮廓重建能力。
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烟叶品质关键参数高光谱检测技术及装备研究综述
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。
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基于相变材料的宽带高消光比非易失性光开关
梁凯, 岳文成, 许凡, 朱倩男, 张建民, 王书晓, 蔡艳
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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具有各向异性的四碲铱铌太赫兹探测器
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
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
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
Abstract:
针对星载微波辐射计热定标源的亮温校准应用需求，基于定标源吸波涂层温梯特性和亮温偏差产生机理，结合工程可实施的温度测量方法和实验手段，研究可在轨应用的亮温计量校准技术方案。基于当前定标源高发射率设计和测定技术基本完善的背景，重点研究归纳了定标源涂层温梯特性的测定方法，目标构建在轨可用的，以定标源金属内锥温度测值、定标源辐射口面附近温度测值等多参量输入的亮温校准技术。基于可行的电磁仿真技术、热仿真技术、铂电阻和红外温度测量技术，初步归纳了星载定标源亮温校准技术体系的实现路径，即首先构建考虑均匀背景亮温的亮温校准基本模型，完善从定标源内锥和等效背景亮温到涂层纵向温梯的映射关系；进而构建考虑安装环境的亮温校准应用模型，完善从定标源内锥和辐射口面附近温度测值到定标源亮温偏差的映射关系；最后讨论亮温校准模型的验证和应用。围绕星载定标源亮温校准的研究工作，是进一步提高定标定标源亮温准确度，乃至发展空间微波辐射测量基准的重要技术基础和参考。
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角镜平动式干涉系统在振颤条件下的运动均匀特性研究
Abstract:
傅立叶干涉系统(以下简称干涉仪)的光程差速度稳定性指标,可用来对干涉系统运动的速度均匀性进行量化分析。在空间遥感仪器入轨后的振颤环境下,其机构对探测过程中会出现运动可靠性问题,本文针对此工况提出并分析研究了一种新的针对干涉系统光程差的速度均匀性分析方法。外界振颤激励会引起干涉系统结构的响应,该响应可作为干涉系统全新的稳定指标进行分析,可进一步精确定量化干涉系统稳定性性能所受振颤影响,也可表征干涉系统在轨时力学表现。同时,建立干涉仪的光学表面模型,进一步从理论上表征微振动对干涉机理均匀性的影响。该方法对进一步研究外部振颤工况下干涉系统稳定性性能及其控制研究具有一定指导意义。
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基于蝙蝠算法高斯锐化的星载全波形激光雷达回波处理技术研究
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9.0077，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0.0182，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。
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强耦合区域量子阱器件临界耦合的光电转换
Abstract:
为了提升量子阱红外探测器的光电转化效率,本文开展了对强光与物质耦合作用区域内器件的辐射耗散与耦合强度匹配条件的研究,并提出了一种区别于传统本征耗散与辐射耗散匹配的临界耦合模型。通过解析模型,量化了本征热耗散和耦合强度对临界条件的贡献。研究结果表明,在优化匹配参数后,去除了热耗散的净光电吸收率可超过 95%,且在强耦合机制和临界耦合条件的协同调控下,光电响应率的提升幅度最高可达 160%。揭示了强耦合条件下优化耗散与耦合参数的重要性,为增强光电转化效率及改进量子阱红外探测器性能提供了理论和设计参考。
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基于知识蒸馏的轻量化遥感多模态大语言模型
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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2002,21(3):161-166, DOI:
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。
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2003,22(2):132-136, DOI:
Abstract:
根据粗糙面基尔霍夫小斜率近似研究了脉冲波入射时实际海谱分布的一维分形海面的电磁散射。分析了毫米波入射时不同分维、入射角和入射中心频率下双频散射截面的散射角分布。结果表明分形海面的双频散射截面在镜反射方向有最大的相关带宽，随着海面分维的减小、入射中心频率和入射角的增加，该相关带宽是增大的。对于入射功率为δ函数时的散射波功率是一个具有一定脉冲展宽的散射脉冲，且脉冲展宽与相关带宽成反比关系。
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2001,20(3):184-188, DOI:
Abstract:
测量了几种不同处理的Cd1-xZnxTe(x=0.04)表面的傅里叶变换拉曼散射光谱和电流－电压（I－V）特性。通过分析拉曼光谱反Stokes分量，并与表面I－V特性进行比较，结果表明与表面处理相联系的晶格声子的行为反映了表面完整性的变化，Te沉淀是影响表面质量的关键因素，并对有关表面处理方法的实际应用进行了讨论。
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Fu Y Chiragwandi Z G(o..)thberg P Willander M
2003,22(6):401-405, DOI:
Abstract:
IntroductionThedevelopmentoflow dimensionalsemiconductormaterialshasbeenextensive[1].Toalargeextent,themodernmicroelectronicsindustryisstilllargelybasedontheconventionaldevicecomponents (withareduceddis cretedevicedimensionfollowingMoore′slaw) ,whereasth…
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2002,21(3):175-179, DOI:
Abstract:
采用溶胶－凝胶法在石英玻璃衬底上制备出均匀透明的无定形PbTiO3薄膜，并对其 光学性质进行了详细的研究，发现其折射率的波形符合经典的Cauchy函数。由半导体理论计算得到无定形的PbTiO3薄膜的光学禁带宽度为3．84eV.FTIR透射光 谱研究表明无定形PbTiO3薄膜在中红外波段没有吸收峰出现，对于在550℃下 快速热退火得到的PbTiO3薄膜，通过远红外反射光谱测量，观察到了6个约外活性声子膜。
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2010,29(1):53-56, DOI:
Abstract:
研究了用近红外光谱法快速定性和定量检测纯牛奶中三聚氰胺.实验分别配制了两组不同三聚氰胺含量的纯牛奶样品,用于定性和定量分析.通过近红外光谱与聚类分析法相结合,可将含有和不含有三聚氰胺的牛奶样品有效分类;结合光谱预处理和波长选择及模型优化方法建立的检测三聚氰胺的近红外定量分析模型具有较好的稳定性和预测能力.结果表明,近红外光谱分析是一种快速、方便和环保的检测乳制品中三聚氰胺的新方法.
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2002,21(3):189-194, DOI:
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。
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2006,25(2):113-117, DOI:
Abstract:
粒子滤波（Particle Filter）是一种处理非线性和非高斯动态系统状态估计的有效技术．提出了一种基于粒子滤波的红外目标稳健跟踪新方法．在粒子滤波理论框架下，红外目标的状态后验概率分布用加权随机样本集表示，通过这些随机样本的Bayesian迭代进化实现红外目标的跟踪．系统状态转移模型选择为简单的二阶自回归模型，并自适应地确定系统噪声方差．红外目标的描述利用目标区域的灰度分布，该灰度分布通过核概率密度估计建立．通过计算参考目标的灰度分布和目标样本的灰度分布之间的Bhattacharyya距离，建立系统观测概率模型．实验结果表明该方法是有效的和稳健的．
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2019,38(1):79-90, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2019.01.014
Abstract:
随着石墨烯产业的蓬勃发展,氧化石墨烯作为制备工程化应用石墨烯的中间体产物而备受关注。同时由于其自身优异的物理化学性质,使其在各大领域均有前所未有的新兴应用。针对国内外氧化石墨烯的各种结构模型、制备方法、性质和相关应用,以及氧化石墨烯的还原进行了总结与概述。在对比各种方法的基础上,提出了氧化剂和还原剂的选择是反应的关键要素,归纳了选择的基本原则。最后,指出氧化石墨烯制备和还原研究中还需解决的问题,并对其发展和影响做出了评价和展望。
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2008,27(2):123-128, DOI:
Abstract:
多数传统分类算法应用于高光谱分类都存在运算速度慢、精度比较低和难以收敛等问题.本文从支持向量机基本理论出发建立了一个基于支持向量机的高光谱分类器,并用国产OMIS传感器获得的北京中关村地区高光谱遥感数据进行试验,分析比较了各种SVM核函数进行高光谱分类的精度,以及网格搜寻的方法来确定C和愕闹?结果表明SVM进行高光谱分类时候径向基核函数的分类精度最高,是分类的首选.并且与神经网络径向基分类算法以及常用的最小距离分类算法进行比较,分类的精度远远高于SVM分类算法进行分类的结果.SVM方法在高光谱遥感分类领域能得到广泛的应用.
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2016,35(5):600-609, DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2016.05.015
Abstract:
传统的火点检测算法通常利用高温地物在中红外波段或热红外波段的高发射率特性来提取火点, 然而受制于影像空间分辨率的限制如MODIS、AVHRR等, 使得很多小规模火情现象被漏检.研究发现短波红外数据也同样能被用于高温地物的识别和检测, 并且相较于热红外波段数据对低温和高温地物的区分度更大, 在精确识别和定位高温目标方面更加准确.文章利用空间分辨率为30米的Landsat-8 OLI传感器数据, 根据高温火点在近红外及短波红外波段的波谱特性, 利用改进的归一化燃烧指数(NBRS)结果自适应地确定阈值来提取疑似火点, 然后再利用高温火点在短波红外的峰值关系进行误检点剔除, 从而得到最终的火点产品.提出的算法能检测到所占像元面积10%左右的火点, 并能够有效地排除云层及建筑物的干扰, 在保证较低漏检率的同时还能达到90%左右的准确率, 相比于传统算法的火点提取精度有很大的提高.
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2001,20(3):207-210, DOI:
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。
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2010,29(1):69-74, DOI:
Abstract:
近来出现的谱聚类算法在模式识别和图像分割中得到了广泛应用.与传统的聚类算法相比,谱聚类算法能在任意形状的样本空间上聚类且收敛于全局最优解.本研究从谱聚类和权核K-均值的等价性出发,基于图像的空间一致特性,提出了一种基于空间约束特性的谱聚类算法.该算法通过对加权核K-均值的目标函数加上空间一致约束项,利用近似逼近将目标函数最小化与谱聚类算法等价起来.仿真实验表明,此算法在图像分割中取得了比原始谱聚类算法更好的分割效果.
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2010,29(1):63-68, DOI:
Abstract:
提出了一种新的基于粒子群优化粒子滤波(PSOPF)的红外目标提取算法,将红外目标提取阈值的计算问题看作系统状态估计问题.在粒子滤波的框架下,建立了关于灰度—方差加权信息熵和像素点灰度值的阈值状态空间,建立了基于粒子群优化算法思想的系统状态转移模型,建立了基于红外目标提取效果评价函数的系统观测模型,它有效综合了红外图像中灰度、信息熵、梯度、像素点的空间位置等信息.最后,以粒子的加权平均估计目标提取的阈值.实验结果表明,该方法是有效且稳健的.
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2001,20(2):111-116, DOI:
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。
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2005,24(2):135-139, DOI:
Abstract:
在分析基于颜色直方图及信息熵进行图像检索的基础上，提出了一种改进的基于信息熵的图像检索算法，该方法同以往的基于信息熵的图像检索算法相比具有更强的鲁棒性．同时，文中又提出利用空间分布熵描述图像颜色的空间分布信息，并给出了一种基于图像信息熵与空间分布熵的彩色图像检索算法．试验结果表明，该方法效果良好，大大提高了图像检索的速度．
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2008,27(3):227-233, DOI:
Abstract:
随着搭载干涉成像光谱仪HJY20-1-A的我国环境与减灾遥感卫星HJ-1A即将发射,我国干涉光谱成像研究也从实验室开始走向实用化.在干涉光谱成像过程中,切趾函数处理是干涉成像光谱仪光谱复原过程中的一个重要环节,对复原光谱的精度有着极其重要的影响.根据HJY20-1-A的参数设置,文中首先模拟了24种典型地物对应于HJY20-1-A和其它最大光程差设置的干涉成像光谱仪数据,在不同切趾函数作用下的复原光谱,结果表明Hanning函数是其中最有效、最为稳定的切趾函数,同时发现切趾函数的应用虽然可以提高复原光谱的精度,但与真实光谱仍存在一定差距,尤其对应HJY20-1-A,复原光谱的精度更加有限.在以上分析基础上,提出了基于仪器线型函数标准化的光谱复原改进算法,实验结果证实了该方法可以显著提高复原光谱精度,尤其适用于最大光程差较小的空间调制型干涉成像光谱仪.最后,就HJY20-1-A复原光谱对3种典型植被指数求解,进一步证明了该方法的有效性.
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2006,25(3):165-169, DOI:
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.
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吴翔, 裴志斌, 屈绍波, 徐卓, 张介秋, 马华, 王甲富, 王新华, 周航
2011,30(5):469-474, DOI:
Abstract:
提出了一种构建超材料带通频率选择表面的新方法，该方法通过调节单元结构的等效介电常数实现.金属丝阵列在等离子频率以下等效介电常数为负，产生传输禁带，在金属丝阵列中加入介电常数符合Lorentz模型的短金属线结构，可得到一维带通频率选择表面，理论分析和仿真计算充分验证了这种方法的可行性.基于这种方法，将一维超材料频率选择表面单元拓展设计为二维对称结构，实现了一种宽入射角、极化无关的频率选择表面，最后加工了两个样品对基于等效介质理论的频率选择表面设计方法进行了实验验证.这种设计方法不必考虑常规频率选择表面所涉及的复杂计算和多参数优化等问题，拓展了频率选择表面的设计思路，对于THz频段频率选择表面的设计，及多通带、可调、小型化频率选择表面都具有借鉴意义.
