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期刊信息/Journal information
红外与激光工程
红外与激光工程

崔玉平

月刊

1007-2276

irla@vip.sina.com

022-23666400 58625208

300308

天津市空港经济区中环西路58号

红外与激光工程/Journal Infrared and Laser EngineeringCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>《红外与激光工程》系中国宇航学会光电技术专业委员会会刊，由中国航天科工集团公司主管，创刊于1972年，是国家科委和国家新闻出版署批准的国内外公开发行的国家级学术刊物。30年来期刊不断发展，现已是中国科技论文统计源期刊，中文核心期刊，被美国“工程索引（EI）compendex”，英国 “科学文摘（SA）”，美国“剑桥科学文摘（CSA）”，俄罗斯“文摘杂志（AJ）”收录，被美国际媒体指南，乌里希期刊指南，中国科学引文数据库（CSCD）收录，并入编清华大学主办的中国学术期刊光盘版。 本刊是中国航天界光电子技术领域内学术性与工程应用性集于一体的综合性刊物，主要刊登国内红外与激光技术方面的学术论文和工程研究报告，集中反映了中国光电技术在宇航、卫星及导弹武器系统中的工程应用水平。 期刊的编委会由70余人组成，其中包括王大珩、母国光、张履谦、周立伟、姚建铨院士，及其他国内光电领域著名的专家、学者，他们来自航天、航空、兵器、电子、机械系统及中科院，国内著名大学，有他们审稿把关，期刊质量得到提高。
正式出版
收录年代

    深空激光通信发展现状与趋势分析(封面文章·特邀)

    高铎瑞孙名扬何明泽郏帅威...
    1-20页
    查看更多>>摘要：深空探测是人类探索宇宙和理解宇宙的基础,是科学研究的前沿领域之一.深空通信是横跨星际的信息之桥,将遥远的深空航天器与地球连接在一起,是指引深空探测任务顺利完成的路标.以激光为载波的通信系统具有通信速率高、体积小和质量轻等特点,已成为深空通信未来发展的主要方向,也成为国际上近年来的研究热点.文中归纳了深空激光通信技术的特点,详细介绍了国内外深空激光通信技术领域的发展脉络、最新研究进展和未来发展规划,并分析了深空激光通信的发展趋势,归纳出涉及到的关键技术,最后进行了总结与展望.为我国深空激光通信和星际激光通信网的发展提供一定的借鉴和参考.

    深空激光通信激光通信终端空间光通信卫星通信深空探测

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    中红外片上非线性激光器研究进展(特邀)

    张敦祥胡波杨雪梅吴函...
    21-40页
    查看更多>>摘要：中红外(Mid Infrared,MIR)波段在生物医学、环境监测以及强场物理等众多领域具有非常重要的应用.小型化高效率MIR激光器是近些年中红外领域的研究重点,其在MIR光谱探测和环境实时监测等应用领域具有重大的研究意义.尽管量子级联激光器(Quantum Cascade Laser,QCL)可直接产生MIR输出,但受限于辐射带宽和锁模机制.因此,非线性频率下转换技术仍然是片上宽带超快MIR脉冲生成的首选方案.基于非线性频率变换的片上MIR激光器具有结构紧凑、调谐光谱范围宽、稳定性高等优势,近年来得到了快速发展和广泛应用.首先介绍了基于二阶非线性频率变换的片上MIR激光器的研究现状,然后对四种主要的片上三阶非线性MIR激光器的研究进展进行了综述总结,包括受激拉曼-斯托克斯散射(Stimulated Raman Stokes Scattering,SRSS)、四波混频(Four Wave Mixing,FWM)、频率梳(Frequency Comb,FC)和超连续谱产生(Supercontinuum Spectrum Generation,SCG).

    中红外激光片上集成非线性光学光梳超连续谱

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    激光热成像无损检测研究进展(特邀)

    何赟泽陈琦王洪金邓堡元...
    41-56页
    查看更多>>摘要：红外热成像是无损检测技术的典型代表.按有无外部激励源,红外热成像可大致分为被动式热成像与主动式热成像两类.其中,以激光作为激励源的主动式热成像,因其输出功率稳定、能量分布均匀、可控性强等诸多优势于近些年得到了广泛的应用.文中首先介绍了激光热成像无损检测系统的构成与激光热成像的分类,并进一步探讨了激光热成像无损检测系统的优化与相关图像处理方法,并从应用角度对现有主要研究工作进行了综述、分析、总结与对比.目前,基于激光热成像的无损检测方法在实际应用过程中存在精度不够,效率偏低,检测对象受限等问题.为提升检测效果,研究人员从激励方式、检测条件、图像处理等方面出发提出了多类优化策略.随着新一代信息技术的发展与检测技术精度要求的提高,激光热成像无损检测从裂纹等表面缺陷的检测,拓展至包括分层、脱粘等内部缺陷检测,从缺陷定性分析拓展至缺陷定量计算,从二维缺陷识别拓展至三维缺陷重构.通过详细分析现有研究,认为提升激光源性能、开发小型便携式激光器、结合智能算法的三维缺陷定量检测等是激光热成像无损检测未来的发展方向.

    无损检测激光热成像缺陷检测红外图像处理

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    临近空间大气风场温度场卫星遥感技术研究综述

    何微微宿家瑞冯玉涛王后茂...
    57-77页
    查看更多>>摘要：研究临近空间的风场和温度场对大气圈层之间的动量及能量传输、大气成分的输运以及大气环流的非线性突变有重要的科学意义,然而此区域的大气风温数据稀缺是国际亟待解决的难题之一.卫星遥感技术是获取大气风温信息的重要手段,然而受工程难度的限制,目前国际上针对临近空间风温遥感的卫星载荷十分有限.首先,概述了国际上具有代表性的大气风温卫星遥感载荷的发展现状.然后,系统性地综述了针对临近空间区域的近红外、长波红外和中波红外三类典型的风温遥感技术的研究进展;包括各观测目标源的光谱特性、载荷仪器的研制进展、以及风温探测能力;并讨论了各技术方案的优劣性.最后,对多种技术方案进行了对比汇总,为后续临近空间探测技术提供了参考和启示.展望未来临近空间星载风温遥感技术的发展趋势,着眼于风温遥感载荷的空间覆盖能力、时间连续性及探测精度、同时讨论载荷研制的工程难度,为临近空间风温遥感卫星研发和应用提供有效思路.

    临近空间卫星遥感风温探测气辉辐射

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    用于SPAD阵列的高速主被动混和淬灭电路

    郑丽霞尤旺巧胡康吴金...
    78-85页
    查看更多>>摘要：单光子雪崩二极管(Single Photon Avalanche Diode,SPAD)具有响应速度快、抗干扰能力强等优点,具备优异的单光子检测能力,因而在激光雷达、量子通信应用、荧光光谱分析等弱光探测领域得到了广泛应用.在单光子探测成像领域中,为了获得更高的分辨率和更快的扫描探测速度,探测器正朝着大规模阵列化和高度集成化的方向发展,阵列应用要求淬灭电路较小的电路面积.基于盖革模式下SPAD的探测成像应用,建立了雪崩信号检测与淬灭的信号模型,并通过数学分析得到了混和淬灭电路中的最优检测电阻取值,在理论分析基础上对混合淬灭电路的结构和参数进行了设计与优化.根据建模分析结果,设计了一种主被动混合的高速淬灭电路结构,以较小的电路面积实现了雪崩信号快速检测与淬灭.基于TSMC 0.35 μm CMOS工艺完成了电路版图的设计与流片.芯片测试结果表明,电路的淬灭时间约为2.9 ns,复位时间为1.75 ns.结合版图面积的占用情况,所设计的电路具有较高的"性价比",可以满足SPAD阵列型读出电路的需求,具有快速雪崩淬灭和复位的特点.

    单光子雪崩二极管主被动混合淬灭最优检测电阻阵列应用

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    发动机尾喷焰复燃化学反应模型评价与重构

    马杰王晓冰王红丽牛青林...
    86-100页
    查看更多>>摘要：复燃效应的准确预估对于精细描述尾喷焰反应流场参数和提高尾喷焰红外辐射计算精度至关重要.文中以固体火箭发动机为研究对象,建立尾喷焰复燃有限速率化学反应模型,结合流体计算动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法和尾喷焰红外辐射计算模型,评估不同化学反应动力模型在尾喷焰流场参数和红外光谱辐射计算方面的精度,基于各化学反应速率曲线与试验数据重构适用于尾喷焰CO/H2反应体系的10步气相化学反应动力模型,并验证和校核复燃化学反应模型可靠性.结果表明:不同化学反应模型计算所得的尾喷焰流场结构差异微弱,轴向温度峰值最高相差200 K左右,差异主要发生在复燃区域;化学反应动力模型对不稳定产物CO影响最为显著,CO2分布差异主要发生在高含量区域,最大差异达到近50％,且低含量组分的差异高达两三个量级;在2.7 μm和4.3 μm典型波段内,不同化学反应工况下的尾喷焰光谱辐射峰值强度差异达到近40％;基于反应速率试验数据构建的9组分10步反应的CO/H2反应体系的尾喷焰辐射计算值与BEM-Ⅱ试验数据的差异低于6％.该研究可为准确预测火箭发动机尾喷焰反应流场的红外辐射特性提供高保真化学反应动力模型.

    尾喷焰复燃效应化学反应红外辐射火箭发动机

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    高重频飞秒激光诱导磁性镍薄膜产生LIPSS的研究

    季羽飞王红蕊常虹刘博文...
    101-108页
    查看更多>>摘要：飞秒激光诱导周期性表面结构(Laser-Induced Periodic Surface Structures,LIPSS)是使用线偏振激光作用于材料时最常见的一种表面形貌,一直被研究人员广泛关注,但是在磁性薄膜上诱导产生LIPSS的研究仍相对较少,因此研究高重频飞秒激光作用于磁性薄膜材料后材料磁学性质的变化是十分必要的.实验使用中心波长1030 nm、脉冲宽度300 fs、重复频率100 kHz的飞秒激光在厚度为100 nm的镍薄膜上进行线扫描,诱导产生了 LIPSS.光学显微镜和电子显微镜图像显示,在高重频飞秒激光的热效应影响下,LIPSS条纹的周期测量值约为989 nm.通过X射线衍射仪和超导量子干涉仪对写有周期性LIPSS结构的样品进行测试并分析,证明了产生LIPSS 过程中导致的材料原子重组并没有改变镍膜的颗粒大小和组成成分,飞秒激光作用后的磁性材料的饱和磁化强度也基本与原样保持一致,但其矫顽力发生了明显的变化,笔者认为这是由于加工过程中喷溅出的极少量反铁磁氧化镍颗粒产生的钉扎效应所导致的.

    飞秒激光精密加工激光诱导周期性表面结构高重频飞秒激光磁性材料饱和磁化强度

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    视觉引导的激光距离选通三维成像

    张思卿刘晓泉
    109-117页
    查看更多>>摘要：由于可以抑制后向散射,距离选通三维成像在雾、雨、雪等恶劣天气下的远距离探测中展现出巨大潜力.传统方法利用光学成像机理建模实现,发展成熟,但存在性能依赖于硬件特性、系统灵活性差等问题;基于学习的方法克服了传统方法的硬件限制,但是未考虑选通图像特点,导致精度有限.针对上述问题,提出一种融合注意力机制的视觉引导方法,该方法从视觉层面出发,针对物体轮廓、纹理较弱等区域着重计算区域权重,提高区域预测精度;结合一种激光雷达深度补全算法,获得稠密深度真值图像用于模型监督,从而提升模型深度估计精度.实验结果表明,对比现有最先进的方法,在夜晚数据中平均绝对误差(Mean Absolute Error,MAE)提升了 6.3％,均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)提升了 2.3％,并在雾、雪天场景下得到更清晰的目标轮廓.

    距离选通三维成像注意力机制深度补全视觉引导

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    激光雷达水下障碍物剖面图像处理方法

    阮英杰贺岩吕德亮侯春鹤...
    118-129页
    查看更多>>摘要：机载激光雷达已被广泛运用在水底地形测绘等领域,针对水下障碍物探测及识别的需求,基于线形扫描激光雷达的数据特点,提出将波形数据拼接为二维剖面图直观地反映回波能量的分布.使用上升沿线性近似的方法从回波提取水面斜距,并构建了基于机载激光雷达系统扫描结构的光线出射角度模型,通过对水面变形的校正实现了对水下障碍物回波轮廓的还原.使用Canny边缘检测算子提取相邻扫描线所成图像中高回波能量的边缘,最后通过Hu矩对比边缘结果间的相似度,构建障碍物识别判据并进行验证.该算法为机载激光雷达系统水下障碍物探测和识别的数据处理方式提供参考.

    激光雷达水下探测图像处理边缘检测

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    FY-4A/GIIRS反演夏冬季有云时大气温湿度廓线的精度评估

    姚姝含官莉
    130-142页
    查看更多>>摘要：光谱探测,可以连续获得高垂直分辨率的大气温度和湿度廓线信息.当GIIRS视场内有云存在时,目前Level 2业务大气温湿度垂直廓线产品只提供观测视场内云顶以上高度的温度廓线,且不反演整个视场的湿度廓线.基于GIIRS辐射观测值用U-Net卷积神经网络算法实现了全天空大气温湿度廓线反演,包括晴空和全云覆盖视场,同时利用常规无线电探空观测资料对反演精度进行了检验.结果表明:U-Net算法有云视场的温湿度廓线反演能力与晴空相当,且夏季温度反演精度优于冬季,有利于灾害性天气多发季节的监测.在云系较活跃的夏季,随着视场内云量的增加温度廓线反演精度逐渐变高,表明该算法适用于有云时大气温度廓线反演,而湿度随着云量的增加反演均方根误差 RMSE增大.视场内不同云光学厚度时温度反演误差相差不大,RMSE均在2.5 K左右,平均偏差ME在1K以内,对流层高层薄云时反演误差相对而言较小.湿度反演随着云光学厚度的增大反演误差也增大,说明对于一定程度的薄云,GIIRS能够获得不错的反演精度.虽然U-Net算法物理意义不明确,但是能够快速实现全天空大气温湿度廓线反演,尤其在有云时能够获得更高的反演精度.

    FY-4A/GIIRSU-Net卷积神经网络大气温湿度廓线反演算法评估

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