红外光场成像中的辐射定标与校正

为了实现在长波红外波段应用光场成像技术,对红外光场成像中的辐射定标与非均匀性进行了研究。首先,根据光场成像和非均匀性校正的原理,提出了红外光场成像辐射定标模型,分析了响应漂移与非均匀性的关系。接着,设计标准黑体实验,记录两点校正法定标后30 h内的图像数据,对比了相同条件下光场数据和光场成像的非均匀性变化情况。实验结果表明:在10 min~30 h内,光场数据的非均匀性由0.062%增大到0.62%,光场成像的非均匀性由0.024%增大到0.27%。响应漂移对红外光场成像非均匀性的影响受到微透镜阵列渐晕和重聚焦计算的共同作用。重聚焦计算可有效抑制由响应漂移引起的非均匀性增长。     

基于ZnGeP2光参量振荡器的长波红外双波段调谐实验研究

文中报道了一种基于ZnGeP₂ (ZGP) 的纳秒宽调谐长波红外光参量振荡器(optical parametric oscillation, OPO)。采用重复频率50 Hz、脉冲宽度小于10 ns的1064 nm基频光泵浦基于Ⅱ类相位匹配KTP的光参量振荡器产生2.1 μm激光,进而泵浦基于Ⅰ类相位匹配的ZGP光参量振荡器产生7~11 μm长波红外输出。通过对ZGP的角度调谐获得了2.815~2.963 μm连续可调谐信号光,对应闲频光波长连续可调谐范围为7.82~9.08 μm。通过泵浦波长调谐的方式,当采用2107.13~2153.95 nm范围内的激光泵浦ZGP-OPO,获得了信号光波长范围为2.624~2.662 μm和2.745~2.956 μm的连续可调谐输出,对应闲频光范围为7.94~9.07 μm和10.20~10.82 μm。闲频光波长为8.03 μm、能量为0.8 mJ时,ZGP-OPO的泵浦光至闲频光转换效率9.4%。     

中红外硅基调制器研究进展（特邀）

硅材料在1.1~8.5 μm有非常低的吸收损耗,因此硅基光电子学有望扩展到中红外波段。并且随着通信窗口扩展、气体分子检测、红外成像等应用需求的出现,硅基中红外波段器件研发工作的开展势在必行。在中红外波段硅基光电子器件中,硅基调制器有着举足轻重的地位:它是长波光通信链路中不可或缺的一环,还可以应用在片上传感系统中提高信噪比、实现光开关等功能。研究发现,相比于近红外波段,硅和锗材料在中红外波段有更强的自由载流子效应和热光效应,因此,基于硅基材料的中红外调制器具有独天得厚的优势。系统总结了中红外硅基调制器的发展趋势和研究现状,介绍了基于硅和锗材料的电光调制器以及热光调制器的工作原理和最新研究进展,最后对中红外硅基调制器进行了总结与展望。     

基于分类器决策融合的红外图像目标识别方法

提出基于分类器决策融合的红外图像目标识别问题。采用稀疏表示分类（Sparse representation-based classification,SRC）和卷积神经网络（Convolutional neural network,CNN）作为基础分类器。对于测试样本,首先基于SRC进行分类,并根据输出的决策变量判断决策可靠性。当判定识别结果可靠时,则识别过程结束,输出目标类别。反之,根据SRC的结果遴选部分置信度较高的候选类别,并在下一阶段针对这一步类别采用CNN进行确认分类。此外,将CNN的输出结果与SRC进行线性加权融合处理,根据融合结果做出最后的目标类别决策。提出方法通过综合SRC和CNN两者分类器的优点,综合提升红外目标识别性能。同时,这种层次化的决策融合方式避免了对所有样本的两次分类过程,整体上能够保证识别算法的效率。实验采用五类日常生活中常见的车辆目标红外图像进行,分别设置了原始样本条件、噪声样本条件以及遮挡样本条件。通过与部分现有方法进行对比,结果反映了提出方法的有效性和可靠性。     

炭基/锌掺杂铁磁体复合材料制备及其消光性能研究

为了实现抗红外烟幕高效环保的要求,同时实现质轻、宽波段吸波性能,采用一步水热法制备了炭基-锰锌铁氧体/镍锌铁氧体/钴锌铁氧体复合材料的前驱体,并在500~900 ℃的温度区间进行焙烧得到了炭基/锌掺杂铁磁体复合材料。通过X射线粉末衍射仪（XRD）、傅里叶红外光谱仪（FT-IR）、扫描电子显微镜（SEM）等表征方法,分析了复合材料的物相和形貌。根据朗伯比尔定律,采用傅里叶红外光谱仪的KBr压片法测试并计算了各材料在2.5~25 μm区间的红外消光系数,并且研究了焙烧温度对材料消光性能的影响。研究结果表明:炭基/锌掺杂铁氧体前驱体焙烧后生成的炭基/锌掺杂铁磁体复合材料的红外消光性能均有所增强,经过700 ℃焙烧后的炭/钴锌铁磁体红外消光系数最大,为0.25 m2/g,具有较好的红外消光性能。     

J-MSF: 一种新的多通道多尺度红外弱小目标检测算法

针对经典的基于深度学习的红外弱小目标检测算法存在目标信息在高层感受野消失导致无法检出的问题,提出一种新的基于多通道多尺度特征融合的红外弱小目标检测算法（J-MSF）。首先,该算法提出了一种新的多通道JAnet结构,基于此结构搭建了主干特征提取网络;其次,设计了下降门限式特征金字塔池化结构(DSPP),并提出了多尺度融合检测策略;最后,设计了高斯损失优化函数。实验结果表明,所提出的算法在“地/空背景下红外图像弱小飞机目标检测跟踪数据集”上的检测效果与YOLOv3、YOLOv4算法对比,检出率、整体AP值分别提升9.07%、9.89%和1.67%、3.16%,提出算法优于目前主流的检测算法,体现出了良好的鲁棒性和适应性,可以有效的应用于红外弱小目标的检测。     

短中波红外长线阵拼接集成滤光片技术研究

空间光谱成像技术的发展使得探测器阵列与分光元件的集成成为一种趋势,长线阵拼接集成滤光片是空间多光谱成像仪实现焦平面集成分光的关键器件,在我国空间多光谱成像光学系统中需求明显。设计了4通道短中波红外长线阵拼接集成滤光片,采用离子束辅助轰击的电子枪蒸发方法制备了各通道窄带滤光片,利用专门研制的工装探索了拼接工艺,研制出了短中波红外长线阵拼接集成滤光片。测试结果表明:集成滤光片各通道平均透射率达到90%,最小带宽为230 nm （中心波长为4.95 μm）,光谱性能与设计结果吻合,满足性能指标要求。最小拼缝宽度仅为10 μm,拼缝不平行误差为1 μm,集成滤光片设计结构和拼接强度能够耐受抗振性试验。该集成滤光片已经在空间光学遥感仪器上成功应用。     

非视域三维成像激光雷达的研究进展

综述了非视域三维成像激光雷达技术的研究现状及进展。首先介绍了非视域成像技术的产生背景和基本概念,从多种实现技术中选出最接近激光雷达构型的基于激光脉冲飞行时间测量的非视域成像技术作为文中的综述重点。然后分别从成像系统和成像算法两个方面对国内外的研究进展进行了分析总结,可以看出,未来采用SPAD面阵进行无扫描阵列式非视域成像已成为必然的趋势,而能够适配SPAD面阵的非共焦重构算法也将成为研究重点。这种激光成像雷达新体制未来在军事侦察、安防反恐、无人驾驶、灾难救援等领域将有着极其广泛的应用前景。     

碳纤维粒子尺度对红外/毫米波复合干扰性能研究

为了研究不同尺度碳纤维粒子对红外/毫米波的复合干扰性能,利用试验样板在静态测试条件下针对不同尺度碳纤维进行红外和毫米波衰减率测试,筛选出对两者分别具有最优衰减效果的碳纤维粒子尺度。在此基础上,选择远红外和8 mm波作为衰减对象,利用烟幕试验箱动态测试并分析了具有最佳尺度特征的碳纤维在不同配比条件下对红外/毫米波的复合干扰性能。实验结果表明:碳纤维粉体对红外具有更优异的衰减效果,短切碳纤维对毫米波的干扰性能更加显著,800目、1.5 mm和4 mm是碳纤维粒子衰减红外/毫米波的最佳尺度,对应配比为22%、4%和74%时各波段的复合干扰性能最优。     

环境辐射对热像仪测温的影响

不同于传统的离散光谱测温,热像仪测温的实质是一种在一定波段范围内的基于探测器光谱响应的连续光谱测温。除了目标的发射率会影响热像仪所测温度与真实温度的关系外,反射的环境辐射也是热像仪测温结果的重要影响因素。目前的热像仪测温精度研究在对目标反射环境辐射的处理中,大都把环境辐射看做是均匀入射的或者是把目标看做了镜面反射体,这样做虽然可以大大简化模型,但是却远远不符合实际情况。针对这一现状,利用辐射度学原理和热像仪探测器的光谱响应特性,建立了在环境辐射非均匀入射条件下的热像仪对漫射目标的测温模型,结果表明:环境辐射对热像仪测温的影响,除了与目标的反射率和环境辐射源的温度有关外,还与环境辐射源对目标所张的投影立体角有关。根据所得模型,分析了热像仪测温的影响因素,重点对几种典型环境辐射条件下对热像仪测温的影响进行了定量计算和分析,并进行了实验验证。相关结果一方面可以为热像仪测温设计提供参考,另一方面可以为复杂环境条件下热像仪测温与真实温度的误差估算提供理论依据。