2021年 第50卷 第4期
2021, 50(4): 20211023.
doi: 10.3788/IRLA20211023
随着红外器件和成像技术的不断发展，各种夜视系统对百万像素的中波红外成像组件的需求越来越多。基于国产15 μm 1280×1024中波HgCdTe探测器，以探测器和杜瓦自身包络为基准，突破小体积、轻量化、一体化设计，研制出了紧凑型双FPGA处理平台的百万像素中波红外成像机芯组件，组件尺寸155 mm×95 mm×95 mm，质量为1400 g，支持SDI、Cameralink接口输出；在该平台上实现盲元替换、非均匀校正、降噪、细节增强、动态范围压缩、局部增强等实时图像处理算法，针对传统的红外成像算法提出了基于残差的非均匀校正算法与自适应局部增强算法，提升组件的成像性能。测试试验表明：组件实时输出分辨率为1280×1024像素的高质量低噪声的红外图像，噪声等效温差（NETD）<30 mK，组件满足高温60 ℃，低温−40 ℃工作要求，组件所采用的改进处理算法，最终输出图像提升明显。
2021, 50(4): 20200328.
doi: 10.3788/IRLA20200328
基于当前红外探测器技术的发展方向，从高工作温度红外探测器应用需求的角度分析了碲镉汞高工作温度红外探测器在组件重量、外形尺寸、功耗、环境适应性及可靠性方面的优势。总结了欧美等发达国家在碲镉汞高工作温度红外探测器研究方面的技术路线及研究现状。从器件暗电流和噪声机制的角度分析了碲镉汞光电器件在不同工作温度下的暗电流和噪声变化情况及其对器件性能的影响；总结了包括基于工艺优化的Hg空位p型n-on-p结构碲镉汞器件、基于In掺杂p-on-n结构和Au掺杂n-on-p结构的非本征掺杂碲镉汞高工作温度器件、基于nBn势垒阻挡结构的碲镉汞高工作温度器件及基于吸收层热激发载流子俄歇抑制的非平衡模式碲镉汞高工作温度器件在内的不同技术路线碲镉汞高工作温度器件的基本原理，对比分析了不同技术路线碲镉汞高工作温度器件的性能及探测器制备的技术难点。在综合分析不同技术路线高温器件性能与技术实现难度的基础上展望了碲镉汞高工作温度器件技术未来的发展方向，认为基于低浓度掺杂吸收层的全耗尽结构器件具备更好的发展潜力。
2021, 50(4): 20200240.
doi: 10.3788/IRLA20200240
红外型空空导弹经过四代发展已经从只能以尾后追击的攻击方式发展至具备全向攻击、越肩发射和发射后截获等能力的高性能战术武器，其导引体制也经历了从单元、多元再到目前红外成像的发展过程。文中针对红外成像体制空空导弹的抗干扰问题，首先介绍了成像导引系统的组成、成像阶段对目标的角跟踪原理与通常采用的抗干扰方法；在分析了空空导弹对智能化技术的应用需求、当前空战复杂对抗环境构成以及红外成像空空导弹对抗自然背景与人工干扰源主要方法的基础上，面向具体背景与人工干扰对抗问题，从智能感知与导引、智能制导控制、智能协同等三个方面提出了六种拟采用的抗干扰方法，并对其进行了简要介绍；已进行的部分仿真结果表明，上述方法能够针对各自拟解决的具体问题取得较好的抗干扰效果。
2021, 50(4): 20200231.
doi: 10.3788/IRLA20200231
Au掺杂是改善光伏型HgCdTe红外探测器性能的一种技术途径，通过Au掺杂来取代HgCdTe材料中的本征的Hg空位，可以提高材料的少子寿命和少子扩散长度。采用液相外延技术生长了Au掺杂的HgCdTe外延材料，Au的掺杂浓度为~8×1015/cm3，通过富Hg退火技术来抑制材料中的Hg空位，Hg空位的浓度控制在1~2×1015/cm3。变温霍尔测试表明，退火材料中的受主杂质能级为8~12 meV，并且与退火条件相关。采用Au掺杂材料和离子注入成结工艺制备了截止波长为14 μm的甚长波红外焦平面器件，测试结果显示，用Au掺杂取代Hg空位掺杂，可以显著提高红外探测器的光响应率，探测器的内量子效率可以达到95%以上。
2021, 50(4): 20200246.
doi: 10.3788/IRLA20200246
石墨烯是一种新型二维纳米碳材料，在红外干扰方面具有很大的潜在应用价值，其红外消光特性值得深入研究。文中利用红外椭偏仪测量了石墨烯压片在红外波段的椭偏参数，计算得到其红外波段的复折射率，采用离散偶极近似(DDA)方法计算了石墨烯在2~14 μm波段的效率因子、消光系数与入射波长、粒子直径和厚度的关系。计算结果表明，石墨烯在2~14 μm波段具有优异的红外消光性能，其消光性能主要取决于材料的吸收性能，吸收作用大于散射作用，同时粒子对近、中红外辐射的消光性能明显好于远红外波段；消光效率因子和消光系数随波长增加逐渐减小；消光效率因子随粒子直径的增加而增大，近、中红外波段的消光系数大于远红外波段，其中直径0.25~1 μm粒子的消光系数最大，直径1~4 μm粒子的消光系数随直径增加逐渐减小，直径大于4 μm的粒子对各波段红外的消光能力受粒度变化的影响很小；消光效率因子随粒子片层厚度的增加逐渐增大，近、中红外波段的消光系数随厚度的增加有所减小，而远红外波段的消光系数受粒子厚度变化影响不大。
2021, 50(4): 20200241.
doi: 10.3788/IRLA20200241
为满足红外成像探测系统研制过程中的高精度仿真图像需求，建立了飞行器红外物理成像辐射传输模型，并采用光线跟踪方法实现辐射亮度图像仿真。针对飞行器蒙皮反射特性与辐射源分布特性的差异，提出了直接光照多重重要性采样蒙皮辐射亮度计算优化方法；针对飞行器尾焰发射能力强、消光能力弱的特点，提出了混合积分尾焰辐射亮度计算优化方法。通过仿真实验对物理成像模型和计算优化方法的正确性与有效性进行了验证，蒙皮辐射计算相对误差优于0.05%，尾焰辐射计算相对误差优于0.1%，相比于传统光线跟踪方法，计算优化方法具有更快的收敛速度和更强的适应性。对隐身飞机进行了红外成像仿真和辐射特性分析，仿真结果表明，红外隐身技术能够降低中波和长波谱段的辐射强度，会增加短波谱段的反射辐射强度。
2021, 50(4): 20200355.
doi: 10.3788/IRLA20200355
在分析高高空热流测量需求基础上，针对高超声速飞行器稀薄气流地面试验热流量值小等特点，从满足模型壁面定常热流假设和一维半无限大假设条件、减小试验模型侧向导热误差和控制试验模型表面温升等方面分析了试验模型加热时间对热流测量的影响。其次选择较低热扩散系数模型绝热材料、采用瞬变平面热源法提高试验模型材料热物性参数标定精度、采用漫反射补偿等提高发射率测量精度等手段，提高中低量值热流测量精度。最后，在利用薄壁量热法获得模型表面热流时，测量MW/m2量级热流是把热电偶焊接在试验模型内壁面，而用红外热图及测量几kW/m2到几百kW/m2量级热流是测量模型外壁面热流，为了对这三者结果进行比较，在马赫数 Ma 为 12、试验总压 P0 为4.2 MPa、试验总温 T0 为700 K的试验状态下，用热电偶与红外热图同时测量了双锥薄壁模型不同点的热流，结果表明：红外测热结果与热电偶测量外壁面结果更接近，热电偶布置在外壁面位置所获得的热流大于布置在内壁面位置所获得的热流，模型加热时间对不同量值热流测量的影响是不同的。
2021, 50(4): 20200083.
doi: 10.3788/IRLA20200083
对天然气分布监测，高精度地检测CO2同位素是非常重要的。采用可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)技术，通过13CO2/12CO2在4.3 μm处的吸收谱线，实现高精度CO2同位素检测。该检测系统由工作在连续波模式下的中红外间带级联激光器(ICL)、长光程多通池(MPGC)和中红外碲镉汞(MCT)探测器组成。针对13CO2和12CO2两条吸收谱线强度受温度影响的问题，研制了MPGC高精度温度控制系统。实验中，配置5种不同浓度的CO2气体对检测系统进行标定，响应线性度可达0.999 6。结果表明，当积分时间为92 s时，同位素检测精度低至0.013 9‰，具备实际应用价值。
2021, 50(4): 20200447.
doi: 10.3788/IRLA20200447
The photocurrent of traditional ZnO ultraviolet detector is low. Due to the high carrier mobility of graphene, the idea of employing Graphene Quantum Dots as photosensitizers of electron transporting medium was proposed. The phenomenal performance of ZnO-GQD composites was attributed to the efficient immobilization of GQDs on ZnO nanowires via an inexpensive spin-coating method. A simple spinning annealing method was used to make graphene QDS compound on the surface of ZnO nanowires. After the surface of ZnO nanowires being modified by graphene quantum dots, the photocurrent of the ZnO photodetector was increased from 9.5 μA to 65 μA under the condition of 5 V bias voltage and UV irradiation with wavelength of 365 nm and power of 1.35 mW /cm2. The photocurrent was increased by 6.8 times. This simple spinning annealing method reduces the processing technology of UV photodetector and improves the performance of the photodetector, which will provide a beneficial reference for the next generation of sustainable green development strategy and the design of high efficiency and low cost photoelectric equipment.
2021, 50(4): 20200254.
doi: 10.3788/IRLA20200254
为实现激光跟踪仪的自主快速跟踪恢复，提出了一种基于主动红外视觉的跟踪恢复方法。首先，对所采用的跟踪恢复原理进行了分析。其次，充分利用激光跟踪仪合作目标靶球的强反射特性，设计了主动红外视觉探测系统。该系统采用红外SLED作为主动光源，利用SLED大发散角、红外相机的视场角远大于激光跟踪仪PSD探测范围的综合优势，实现合作目标靶球的大范围主动探测。然后，对红外图像中目标的快速识别与定位算法进行了研究，提出了基于合作目标特征评分的快速识别方法。最后，构建了跟踪恢复系统实验装置，并在算法的处理速度与识别准确度、系统的跟踪恢复范围和跟踪恢复速度等方面开展了针对性验证实验。实验结果表明，算法的平均处理速度约为每秒28帧，同时95.4%的目标中心像素坐标定位偏差低于5个像素值；在合作目标靶球距离3 m的情况下，跟踪恢复系统能够在1.8 s内实现直径0.5 m空间范围内的跟踪恢复。
2021, 50(4): 20200297.
doi: 10.3788/IRLA20200297
LiDAR作为一种测深、水下地形绘制设备已在国外进入商用阶段。而我国LiDAR研制与应用相对缓慢，且主要集中在大型双频测水LiDAR的研制上。笔者所在团队在双频测水LiDAR设计的基础上，针对无人机，设计了单频LiDAR光机系统。首先分别设计了该系统的组成部分，即采用反射式光楔实现圆周扫描的扫描单元、采用Kopilevich模型计算的最佳接收视场角、采用广义开普勒系统设计的接收光学单元，然后集成整机，计算光学系统效率，仿真实验验证扫描效果，波形测试验证设计LiDAR可用性。该系统最佳接收视场角为95 mrad，最佳飞行航高150 m，飞行速度10 m/s，最佳测量水深25 m以内，最大测量水深50 m。该系统采用Kopilevich模型确定LiDAR最佳视场角，提升了LiDAR光机系统性能，并可切换两种不同扫描方式。
2021, 50(4): 20200127.
doi: 10.3788/IRLA20200127
实验研究了输出镜为不同参数高斯镜时，偏心对LD泵浦Nd:YAG激光器的影响及激光器的输出特性。仅当光轴与激光晶体中心轴、Q开关中心轴一致，且经过高斯镜反射率中心时，可同时实现最大能量、最窄脉冲宽度和最小发散角输出。存在偏心时，高斯镜反射率半径越小或中心反射率越大，则能量下降越多，脉冲宽度和发散角增大越大。对于反射率半径为2.5 mm和中心反射率为30%的高斯输出镜，偏心0.5 mm时，能量降低7%，脉冲宽度增宽33%，发散角增大20%。激光性能方面，高斯镜反射率半径越小或中心反射率越小，光束质量越好，但效率低。综合考虑偏心影响和激光性能，反射率半径为2.75 mm和中心反射率为20%的高斯镜作为输出镜最佳。泵浦能量为984 mJ时，获得了能量128 mJ，脉冲宽度7.3 ns，光束质量M2因子约4.6的1064 nm激光输出，对应光光转换效率为13%。实验结果为激光器设计和装调提供了参考。
2021, 50(4): 20200242.
doi: 10.3788/IRLA20200242
基于ANSYS建立了中红外固体激光器的有限元仿真计算模型，通过模态分析获取了固体激光器的各阶固有频率、振型等模态参数。结合非接触测振技术搭建了振动模态试验平台，通过试验与仿真对比，验证了模态仿真模型的可靠性。然后，在模态仿真的基础上，通过谐响应分析，重点研究了激光器光学晶体组件在车载正弦扫频振动下的振动特性，获得了等效应力、总机械应变以及位移与激振频率的关系。最后，分析了影响激光器振动可靠性的关键位置，为改进设计提供了有益的参考。结果表明，2 000 Hz以内，底面固定约束的中红外固体激光器共有4阶固有频率与振型，试验与模态仿真得到的振型描述一致，且固有频率误差小于8%，车载扫频振动条件下, 最大总机械应变和等效应力均出现在扩束器的输入镜边缘，沿光学晶体组件轴向的位移最大，其值约为0.14 mm。
2021, 50(4): 20200111.
doi: 10.3788/IRLA20200111
为满足精密测量对高稳定激光单色光源功率的要求，研制了全封闭、一体化结构的高功率碘稳频He-Ne激光系统。对该系统所采用的饱和光谱探测原理、吸收峰识别与锁定方法以及激光波长的稳频效果进行了研究。首先，介绍了三次谐波方法探测饱和吸收光谱的基本原理，分析了其消除功率背景的方法。接着，分析了碘稳频激光中一体化谐振腔的稳定性，详细讨论了谐振腔轴向膨胀和横向非对称形变对输出功率的影响。然后，分析了激光输出功率与碘分子饱和吸收峰之间的对应关系，介绍了利用二次谐波信号实现吸收峰识别的可行性，并展示了高稳定谐振腔的长时间锁定能力。最后，分析了高功率碘稳频He-Ne激光波长的稳定度与复现性。实验结果表明：高功率碘稳频He-Ne激光波长抖动标准差为33 kHz，1 000 s稳定度达到4.1×10−13；三个月内激光波长的复现性达到3.3 kHz （7.0×10−12），与国际计量委员会推荐的频率差为3.0 kHz。
2021, 50(4): 20190565.
doi: 10.3788/IRLA20190565
采用数值模拟的方法，研究了增益分布对皮秒脉冲自相似放大的影响。构建了掺镱光纤内超短激光脉冲自相似放大的理论模型，以不同的泵浦方式、光纤长度和总增益系数实现不同的增益分布，探究了不同增益分布对增益光纤中皮秒脉冲的自相似放大过程和结果的影响。结果表明，皮秒脉冲在不同的增益分布下存在最佳的自相似放大结果，可以得到近变换极限的百飞秒高质量脉冲输出。发现同一信号光脉冲在增益光纤中演化至自相似放大过程时，正向泵浦方式下的演化速度比反向泵浦快。对于不同的增益光纤长度和总增益系数，正向泵浦方式下的信号光自相似区域主要集中在低入射脉冲能量和长波长区域，反向泵浦方式下的信号光自相似区域主要集中在高入射脉冲能量和短波长区域。
2021, 50(4): 20200171.
doi: 10.3788/IRLA20200171
将向列相液晶TEB30A、手性剂S-811、激光染料PM597的混合物填充空芯光子晶体光纤中，以Nd: YAG倍频532 nm激光作为泵浦光源，测量激光辐射谱，研究了光子晶体光纤载体中的随机激光辐射行为。泵浦激光侧面入射，侧面出射随机激光波长范围为590~605 nm，半高全宽约为0.3 nm；辐射方向较广。泵浦光端面入射，端面出射随机激光波长范围为580~605 nm，半高全宽约为0.3 nm。加热样品至各向同性温度时，端面和侧面激光辐射被关断。由实验结果得出，光子晶体中随机激光辐射源于微孔中填充的染料掺杂液晶混合物。手性向列相液晶中光子传输平均自由程和液晶分子介电张量的涨落随温度的变化，是影响出射激光强度的主要因素。
2021, 50(4): 20200285.
doi: 10.3788/IRLA20200285
激光回馈干涉具有共光路、精度高等优势，已经成为光学测量领域的研究热点。基于激光回馈干涉的理论及主要模型，根据外界反射物信息分析反射光特性，得到激光回馈干涉的测量方法，通过分析激光输出特性的变化实现外界反射物体的信息测量。针对粗糙表面物体或流体，激光回馈干涉结合散斑技术发展为激光回馈散斑干涉技术；针对光滑表面物体，激光回馈干涉在离轴短外腔下出现多重激光回馈干涉现象。激光回馈干涉技术在位移、角度、速度、成像等检测领域快速发展。激光回馈干涉能够检测粗糙表面的弱反馈光且灵敏度高，同时兼具传统干涉技术的高精度优势，在生物医学领域的非接触测量具有研究价值和应用前景。
2021, 50(4): 20190563.
doi: 10.3788/IRLA20190563
采用垂直生长法制备的氧化石墨烯（Graphene oxide, GO）作为可饱和吸收体，利用典型“X”型折叠腔在全固态Tm:Lu3Al5O12(Tm:LuAG)陶瓷激光器中实现了调Q锁模运转。以790 nm激光二极管(Laser diode, LD)作为泵浦源，当泵浦功率大于8 W时，激光器进入稳定的调Q锁模状态。当输出镜透过率为5%时，连续光最高输出功率为714 mW，斜效率为4.94%。当泵浦达到16 W时，激光器最大输出功率为200 mW , 光谱中心波长为2024 nm，脉冲宽度约为695 ps，对应的锁模脉冲重复频率为108.7 MHz，调Q包络中锁模脉冲的调制深度接近100%。该2 μm超短脉冲激光器在生物医学和激光通讯等领域具有非常重要的应用。
2021, 50(4): 20200455.
doi: 10.3788/IRLA20200455
为了研究硅基QPD在不同能量密度、不同脉宽激光辐照下的损伤面积、形貌，基于二维显微测量技术，测量了硅基QPD单一象限的损伤面积、形貌随激光能量密度和脉宽的变化。结果表明，在毫秒脉冲激光作用下，硅基QPD产生表面剥落、褶皱、裂纹、熔坑等损伤效果，且主要受入射激光功率密度影响，损伤面积随激光能量密度逐渐增加，随脉宽增加逐渐降低。通过实测分析，得出了不同激光脉宽下，硅基QPD表面形貌损伤阈值。激光脉宽为0.5 ms，能量密度为15.79 J/cm2时，硅基QPD出现熔融损伤；而脉宽为1.0、1.5、2.0、3.0 ms时，硅基QPD出现表面剥落的能量密度值为14.12、33.94、39.76、47.62 J/cm2。
2021, 50(4): 20200290.
doi: 10.3788/IRLA20200290
具有调焦功能的光学系统在空间探测领域中有着重要的应用需求。设计了一种基于自由曲面垂轴偏移的内调焦光学系统，该系统中采用特殊自由曲面面型结构，构建自由曲面透镜组，利用垂轴偏移的变焦特性，改善光学系统的成像位置，提升在空间环境多样性和宽物距成像的适应性能力。具体分析了自由曲面透镜组的调焦原理，并成功将自由曲面透镜组应用到焦距为100 mm的光学系统中，分析像距扰动和物距变化两种情况下的成像质量和偏移量。结果表明，光学系统的调制传递函数在奈奎斯特频率处大于0.3，满足成像要求，该系统具有成像性能稳定和微米量级补偿量等特点。
2021, 50(4): 20200280.
doi: 10.3788/IRLA20200280
针对空间目标位姿测量下的相机多参数标定问题，提出基于双更新策略加权差分进化粒子群优化的相机参数标定方法。通过引入自适应判断因子来控制每一次迭代过程中加权差分进化(WDE)算法和粒子群优化(PSO)算法的调用比例，根据概率规律考虑对个体使用PSO算法或WDE算法来进行更新，并通过信息交流机制利用WDE操作得到的个体去引导PSO操作中的个体进化过程，所提出的WDEPSO算法能够保证种群个体进化的多样性和有效性，并且与相机非线性标定模型参数进行耦合，同步实现相机内外参数的组合非线性、全局连续优化，克服目标空间背景饱和光强造成的有限特征点失效引发的局部收敛问题。实验表明，文中方法优化得到的目标函数值更小，获得了较高的标定精度；利用标定参数得到的标准杆测量精度优于0.40 mm，目标大幅度角运动状态下的重构姿态误差小于0.30°，可重复性测量结果稳定。
2021, 50(4): 20200286.
doi: 10.3788/IRLA20200286
在快速反射镜柔性铰链优化设计中，为保障反射镜精度和稳定性，应尽量提高柔性铰链工作轴转动柔度和非工作轴转动刚度。以某快速反射镜的椭圆弧柔性铰链为研究对象，首先利用最小二乘法和积分思想推导了三个转动轴的转动柔度公式，与有限元法对比，二者最大相对误差小于6.8%，解决了矩形截面扭转柔度积分过于复杂的问题；其次基于改进的非支配排序遗传算法（NSGA-II）对三个转动轴进行了多目标优化设计，达到设计指标，所得最优解和求解效率较传统算法有了明显提高，其中Pareto解求解效率较多岛遗传算法(MIGA)提高了14.3%，较粒子群算法(PSO)提高了25%；最后对NSGA-II算法所得最优解进行了有限元验证，结果表明二者最大相对误差小于6.5%，吻合较好。
2021, 50(4): 20200296.
doi: 10.3788/IRLA20200296
为了抑制周期性干扰信号对旋转望远镜扫描系统速度平稳性和成像效果的影响，通过建立干扰力矩模型和误差补偿器，对系统进行了干扰补偿控制。首先，通过实验得到周期性干扰信号具有角位置域定周期的特征；其次，通过测量交轴电流${I_q}$ 建立了一套基于傅里叶理论的干扰力矩模型采集系统，并通过八个步骤提取了干扰力矩模型的具体表达式；然后，依据提取的干扰力矩表达式，分四个步骤对系统周期性误差进行补偿控制；最后，通过实际系统来验证控制补偿的有效性。实验结果表明，望远镜在68 （°）/s的转速下运行时，每10 ms角度误差可降低至±5.5″以内，降低幅度30%以上，能够满足成像系统角度误差≤±7″的要求，速度稳定度得到了明显改善。
2021, 50(4): 20200294.
doi: 10.3788/IRLA20200294
针对空间太阳望远镜工作时间长、工作环境苛刻的热特点，在极端工况条件下对空间太阳望远镜本体框架和导行镜进行热设计。通过在高低温工况下进行有限元仿真分析与热平衡试验，对本体框架和导行镜热分析与热平衡试验结果进行了对比，其温度均控制在22 ℃，并且同一工况下各组件的温度波动均小于1 ℃，验证了热设计的正确性。同时本体框架与导行镜有限元仿真与热平衡试验在高温工况下的功耗差为1.2 W，低温工况下的功耗差为0.8 W，仿真分析和热平衡试验吻合，分析正确有效，保证了望远镜在复杂工作条件下的正常工作，为提高空间太阳望远镜本体模块与对日追踪光学系统的可靠性与热设计优化提供了理论依据。
2021, 50(4): 20200338.
doi: 10.3788/IRLA20200338
基于仿生复眼的视觉优势，分析了仿生复眼的研究进展，对复眼的成像原理及部分昆虫复眼的结构进行了研究。根据生物复眼的结构形态，设计了六边形紧密拼接形式的曲面微透镜阵列及转像系统。同时，为了防止相邻子眼间的成像光束串扰，设计了单个光阑长度为1.5 mm的光阑阵列，实现了各子眼的单通道成像。根据光瞳衔接原则，对微透镜阵列和转换系统进行组合并优化。整个复眼的口径为8.66 mm，视场角为121°，每个子眼的口径为500 μm，子眼视场角为6°，在90 lp/mm处，复眼系统的MTF值均大于0.3，其RMS半径均小于艾里斑半径，系统成像质量达到设计要求。为满足3D增材制造工艺需求，设计了复眼系统的机械结构。公差分析结果表明，3D增材制造工艺可以满足系统的像质要求。
2021, 50(4): 20200265.
doi: 10.3788/IRLA20200265
生物组织和材料的弹性模量是决定其力学性能的关键因素，对生物医学和材料监测等领域至关重要。提出了一种基于虚像相位阵列的弹性模量测量方法，虚像相位阵列与共聚焦显微系统相结合，能够快速获得生物组织和材料的布里渊光谱频移，从而计算得到其弹性模量。首先，理论上分析了材料的弹性模量和布里渊光谱频移之间的关系；然后，介绍了虚像相位阵列的原理及系统的各组成部分；最后，对样品材料进行光谱测试，分别测得了聚乙烯、二氧化硅玻璃和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的光谱，求得纵向弹性模量M分别为7.23 GPa、83.4 GPa和8.92 GPa，并且测得了PMMA的布里渊光谱图像。结果表明：虚像相位阵列与衍射光栅级联使用，能够改善标准具的级次重叠现象，提高布里渊光谱的分辨率和采集速率，该系统设计的激光和背向散色光抑制模块，显著提高了布里渊信号的对比度，在材料特性、结构监测和生物医学等方面具有重要意义。
2021, 50(4): 20200239.
doi: 10.3788/IRLA20200239
The magnetic non-reciprocity error of fiber coil is one of the main factors that restrict the application of high-precision IFOG, and the error is related to the strength of magnetic field and the twist rate of fiber. The magnetic field sensitivity of fiber coil is more than 10 (°)·h−1·Gs−1 due to the twisting of the fiber, even if permalloy is used to shield the magnetic field, the shielding effectiveness can only reach about 30 dB, which cannot meet the requirements of high-precision IFOG. The influence of the connection gap between shielding materials on shielding effectiveness was analysed by an equivalent circuit model and finite element simulation, the influence of the twist rate on the magnetic field sensitivity was deduced by formula. Through these analyses, the improvements were proposed that changed the connection of shielding materials from screw connection to laser welding and made the fiber de-twist. Through the measurement of fiber de-twist, the magnetic field sensitivity of the fiber coil was reduced by 89.3%; Through the improvement of laser welding, the shielding effectiveness was improved from 31 dB to at least 64 dB, the magnetic field sensitivity was reduced from 0.026 5 (°)·h−1·Gs−1 to less than 0.000 4 (°)·h−1·Gs−1, and the bias stability of the IFOG in different temperature was improved by more than 7.5%. These improvements can improve the precision of the fiber coil in the magnetic field and temperature environment, meeting the performance requirement of high-precision IFOG.
2021, 50(4): 20200250.
doi: 10.3788/IRLA20200250
空中目标在相对稳定的状态下具有确定的光谱辐射特性，因而可以利用光谱达到识别其型号的目的。首先，通过建立空中目标光谱辐射特性计算模型，获得了其归一化光谱辐射亮度数据。然后，利用连续投影算法对光谱进行特征波长提取，在保留一定精度的同时有效减少了所需数据量。最后，使用区分能力更强的混合光谱相似性测度SID (TAN)匹配光谱，研究在3~5 μm波段和8~14 μm波段两个大气窗口内，光谱辐射特性在不同飞行高度和飞行时间下的变化规律。结果表明：飞行高度对光谱辐射特性的影响大于飞行时间；3~5 μm波段的变化较8~14 μm波段明显。因此在建立光谱数据库时，为了提高识别的准确率，相对于8~14 μm波段，3~5 μm波段更需要考虑不同因素对光谱辐射特性的影响；相对于飞行时间，应尽可能多地选取不同飞行高度下的光谱作为参考光谱。
2021, 50(4): 20200236.
doi: 10.3788/IRLA20200236
提出基于多元模态分解的合成孔径雷达（SAR）目标识别方法。多元模态分解是传统模态分解的多元扩展，能够有效避免传统算法中的模态混叠问题。采用多元模态分解对SAR图像进行处理，获得的多层次固有模式函数（IMF）能够更为有效地反映目标的时频特性。不同IMF之间具有良好互补性，同时它们描述同一目标因而具有内在关联性。分类阶段，采用联合稀疏表示对分解得到的IMF进行表征。联合稀疏表示在多任务学习的理念下，对多个关联稀疏表示问题进行求解，可获得更为可靠的估计结果。在获得各层次IMF对应的稀疏表示系数矢量的基础上，计算不同类别对于当前测试样本多层次IMF的重构误差之和，进而判定测试样本的目标类别。基于MSTAR数据集开展实验，通过在标准操作条件、俯仰角差异、噪声干扰以及目标遮挡条件下进行对比分析，验证了提出方法的有效性。
2021, 50(4): 20200409.
doi: 10.3788/IRLA20200409
针对合成孔径雷达（SAR）图像属性散射中心估计问题，提出基于狼群算法的新思路。方法首先在图像域上对SAR图像进行“分治”解耦。对每一个属性散射中心进行序贯估计时，采用狼群算法作为基础优化算法，获得散射中心最佳的参数集。狼群算法通过分析狼群的协作捕猎活动及猎物分配等特点，具备良好的全局搜索能力和局部开发能力。算法通过结合传统图像域解耦的思想和狼群算法的稳健优化性能，提高SAR图像整体的属性散射中心估计精度。实验中，采用所提方法对MSTAR数据集中的原始SAR图像及加噪样本进行参数估计，实验结果验证了其有效性和噪声稳健性。
2021, 50(4): 20200377.
doi: 10.3788/IRLA20200377
针对红外图像弱目标检测困难的现状，提出一种基于最恰对比度显著性分析的红外弱小目标检测方法，在滑动窗口中采用了非线性处理技术对图像进行处理，避免了传统的显著度分析算法处理图像时在景像边缘处产生的显著度值干扰问题，同时不影响在目标区域对目标的提取能力。进行了大量的半实物仿真实验，结果表明，虽然提出的方法在背景抑制因子中未明显提高，但在均值信噪比和信噪比增益两个指标中对目标检测性能明显增强。在图像处理后的三种方法视觉对比图中，效果最好。
