基于瑞利分布的弱小目标能量计算方法研究

随着科学技术的不断进步,军事目标也向着小型化、超高速、低可探测度的趋势发展,因而对目标的探测与识别能力也提出了更高的要求。文中在深入分析点目标成像过程及其能量分布的基础上,提出基于偏态瑞利分布点目标能量计算方法,并通过红外辐射特性测量精度对比实验进行验证,得出应用该方法的辐射强度测量偏差可控制在8%以下,而且测量离散程度更小,可有效区分弥散点目标和背景灰度值,证明该方法具有良好的工程适用性,较高的测量精度且广泛的应用前景。     

面向高性能的红外折射式镜头装调技术

针对红外光学材料折射率不均匀导致系统波前产生异常像差,从而引起镜头像质严重下降的问题,提出了一种光学件位置迭代调整和面形修配相结合的系统波前补偿方法,实现面向高性能的红外折射式镜头装调。在光学件精密定心的基础上,设计了在线装调检测装置,依据镜头实测波前并结合计算机辅助装调技术,通过迭代调整光学件位置矫正系统波前初阶像差。对系统残留的中高阶像差,根据各视场测得的系统波前综合分析计算,采用修配光瞳处光学件面形,引入反残留波像差的方式补偿。实验上,通过对某红外折射式镜头装调,将镜头三个视场系统波前RMS (λ=3.39μm)分别由精密定心后的0.162λ、0.118λ、0.166λ降低至0.064λ、0.040λ、0.067λ,平均MTF (@25 lp/mm)由0.31提升至0.67。结果表明,这种装调技术对红外折射式镜头系统波前补偿效果明显,可大幅提升镜头成像性能,具有重要的工程应用价值。     

悬空石墨烯/六方氮化硼异质结焦耳热红外辐射器件的可控制备与光电性能研究(特邀)EI北大核心CSCD

石墨烯具有优异的光、电、热以及力学性质,而悬空石墨烯避免了衬底带来的褶皱、载流子散射和掺杂等影响因素,可以充分展现石墨烯的本征物理特性,因此在高性能石墨烯微电子和光电子器件研究中具有重要意义。然而,目前悬空石墨烯器件还存在着制备方法复杂、成品率低、性能不稳定等挑战。文中提出了一种利用六方氮化硼吸附石墨烯,将其定点转移到金属电极,制备悬空石墨烯焦耳热红外辐射器件的新方法。六方氮化硼对悬空石墨烯具有良好的支撑悬挂作用,有效提高了悬空石墨烯的力学稳定性,避免了坍塌、断裂等失效情况。真空热退火处理后悬空石墨烯的电阻降低到退火处理前的约六分之一,载流子迁移率比退火前提高了约18倍。当偏置电压为8 V时,拉曼光谱测试发现石墨烯温度为836 K,器件在955 nm波长处表现出强烈的红外辐射信号。     

短波红外单光子探测器的发展(特邀)

InP/InGaAs短波红外单光子探测器(SPAD)是目前制备技术较为成熟且获得广泛应用的单光子探测器,通过半导体热电制冷(TEC)即可达到的工作温度(-40℃左右),具有体积小、成本低,方便安装和携带的应用优势;另外,基于常规半导体二极管的芯片制造工艺很容易实现大面阵单光子阵列,除了探测信号,还具备三维数字成像功能。国外包括美国、瑞士、意大利、韩国、日本等对InP/InGaAs SPAD进行了长期持续的研究,目前已研制出单管的货架产品,性能还在不断的优化和改进之中,其单光子探测器阵列呈现了清晰的三维成像效果,正在逐步应用。国内包括重庆光电技术研究所、中国科学院上海技术物理所、西南技术物理研究所、中国科学技术大学、云南大学等对InP/InGaAs SPAD芯片先后进行了器件设计和器件制备研究,目前单管的性能已经达到与国外报道相当的性能。国内单光子探测器阵列的研究获得了一定的进展,但芯片规模和器件性能有待提升。文中对国内外InP/InGaAs短波红外单光子探测器的发展,在设计和研制中存在的问题,以及近10年来的优化改进进行了介绍,重点介绍了高温、高速以及单光子焦平面阵列的发展,并结合新颖...     

高转换效率的中红外BaGa_(4)Se_(7)光参量振荡器(特邀)EI北大核心CSCD

为抑制光参量振荡器(Optical Parametric Oscillator,OPO)振荡过程中信号光和闲频光向泵浦光的逆转换,首次采用在L型OPO腔的支路中插入信号光倍频晶体LiB_(3)O_(5)的(简称LBO)的方式,实现了BaGa_(4)Se_(7)(BGSe)OPO闲频光的高转换效率输出,当泵浦激光(1.06μm)能量为115 mJ时,闲频光(3.5μm)能量为16.18 mJ,光光转换效率为14.06%,斜效率为18.4%,这是目前已知1.06μm激光泵浦BGSe OPO最高的转换效率。模拟了不同泵浦能量下L型腔中有无LBO晶体时BGSe OPO腔内的三波波形,并给出了闲频光在实验中的输出波形。与传统OPO腔相比,所提出的L型OPO腔(含倍频晶体)在大能量泵浦条件下抑制了逆转换,可获得更高的闲频光转换效率。     

CoS QDs/PDMS纳米复合薄膜的制备与红外特性研究EI北大核心CSCD

过渡金属硫属化合物(TMCs)由于具有优异的光学、电学及光电等特性,被广泛应用于光催化、太阳电池、激光器等领域。作为一类典型的TMCs材料,硫化钴量子点(CoS QDs)因禁带宽度较窄而具有优异的近红外吸收特性,有望用于红外技术领域。文中采用液相超声剥离法制备了CoS QDs,再用共混法制备得到CoS QDs/PDMS纳米复合薄膜,并对它们的光学性质进行了研究,结果表明:CoS QDs的平均尺寸约为5 nm,大小均匀,呈球形;CoS QDs与CoS QDs/PDMS纳米复合薄膜在红外波段均存在明显的吸收和发光特性,且复合薄膜的红外吸收特性优于CoS QDs薄膜;随着激发光波长的增加,纳米复合薄膜的光致发光(PL)峰出现了红移,表现出明显的Stokes位移效应和激发波长依赖性。CoS QDs/PDMS纳米复合薄膜优异的红外吸收和发光特性,表明其在红外探测、荧光成像、纳米光子器件等研究领域中具有重要的潜在应用价值,有望成为一种新型红外探测材料。     

基于RDMA的区块传输机制设计与实现

随着区块链技术的不断发展,区块的传输延迟成为区块链系统可扩展性的性能瓶颈。远程直接内存访问（RDMA）技术能够支持高带宽和低时延的数据传输,为低延迟区块传输提供了新的思路。因此,结合RDMA原语的特性,设计了用于区块信息共享的区块目录结构,并在此基础上设计并实现了区块传输的基本工作过程。实验结果表明,相较于基于TCP的方案,在1 MB大小的区块上基于RDMA的区块传输机制将节点间的区块传输延迟降低了44%,全网络的区块传输延迟降低了24.4%,在10 000节点规模的区块链上,区块链发生临时分叉的数量降低了22.6%。可见,基于RDMA的区块传输机制充分发挥了高速网络的性能优势,降低了区块传输延迟及临时分叉的数量,提高了现有区块链系统的可扩展性。     

基于光谱的天然气组分定量分析方法研究

对构成组分多、相对浓度差大、化学键相似的混合光谱进行定量分析时,存在各组分光谱谱峰交错重叠严重、高浓度占比组分光谱大量掩盖低浓度占比组分光谱等现象,导致单一组分光谱难以从混合光谱中有效分离解析。针对以上问题,该文以天然气红外光谱作为实验对象,提出一种光谱叠加性原理结合GA-SA算法的定量分析方法对天然气光谱进行解析。算法在全局搜索的基础上结合局部邻域寻优,并通过参数及流程优化,可以有效克服混合光谱求解过程中微量组分光谱寻优性差、易陷入局部极值、不具有重复性等缺点。通过对比实验证明该方法相较于其他光谱分析方法,用于天然气光谱定量分析具备更好的稳定性与重复性,预测光谱与真实光谱相关系数R2大于0.98823。     

注意力增强和目标模型更新的红外目标跟踪算法

目的 多数以深度学习为基础的红外目标跟踪方法在对比度弱、噪声多的红外场景下,缺少对目标细节信息的利用,而且当跟踪场景中有相似目标且背景杂乱时,大部分跟踪器无法对跟踪的目标进行有效的更新,导致长期跟踪时鲁棒性较差。为解决这些问题,提出一种基于注意力和目标模型自适应更新的红外目标跟踪算法。方法 首先以无锚框算法为基础,加入针对红外跟踪场景设计的快速注意力增强模块以并行处理红外图像,在不损失原信息的前提下提高红外目标与背景的差异性并增强目标的细节信息,然后将提取的特征融合到主干网络的中间层,最后利用目标模型自适应更新网络,学习红外目标的特征变化趋势,同时对目标的中高层特征进行动态更新。结果 本文方法在 4 个红外目标跟踪评估基准上与其他先进算法进行了比较,在 LSOTB-TIR(large-scale thermalinfrared object tracking benchmark)数据集上的精度为 79.0%,归一化精度为 71.5%,成功率为 66.2%,较第 2 名在精度和成功率上分别高出 4.0%和 4.6%;在 PTB-TIR(thermal infrared pedestrian tracking benchmark)数据集上的精度为85.1%,成功率为 66.9%,较第 2 名分别高出 1.3% 和 3.6%;在 VOT-TIR2015(thermal infrared visual object tracking)和VOT-TIR2017 数据集上的期望平均重叠与精确度分别为 0.344、0.73 和 0.276、0.71,本文算法在前 3 个数据集的测评结果均达到最优。同时,在 LSOTB-TIR 数据集上的消融实验结果显示,本文方法对基线跟踪器有着明显的增益作用。结论 本文算法提高了对红外目标特征的捕捉能力,解决了红外目标跟踪易受干扰的问题,能够提升红外目标长期跟踪的精度和成功率。     

一种磁聚焦技术在磁耦合无线电能传输中的应用

磁耦合谐振式无线电能传输中单发射机功率受限,接收端感应电压难以取得显著提升。可以采用多发射机电路模型,多个发射器同时将功率无线传输到单个接收器。其中发射端采用多线圈阵列模型,与单线圈接收机耦合“共振”传输能量,形成MISO(Multiple Input Single Output)系统。采用磁聚焦技术分析线圈电流组合对系统输出的影响,通过改进粒子群算法(IPSO)求解最优输入解,得到的磁场聚焦性能更好,能量分布更加集中。实验证明,模型可以有效提升接收增益,降低系统损耗。