2023年 第52卷 第10期
2023, 52(10): 20230266.
doi: 10.3788/IRLA20230266
综合多视点周视系统和单视点折反射周视系统的优势，充分利用前者空间分辨力高和后者无需拼接直接成像的优点，提出了一种分孔径、单视点的非全对称五面镜折反射红外周视系统方案，构建了单视点约束的非全对称五面镜结构设计流程。针对车辆驾驶应用中前方/左右侧、后方对行人探测距离要求的不同(分别为200 m和145 m)，使用三套焦距5.8 mm和两套焦距4.1 mm的红外成像组件，构成前方、左、右侧均为64°视场、后方为两个84°视场的非全对称五面镜折反射红外周视原型系统，实现对水平360°、俯仰±29°视场的无遮挡、无缝、无盲区红外成像，提供全方位、大俯仰的车载实时周视红外图像，可用于智能交通、自动驾驶、军事侦察等军民用领域。
2023, 52(10): 20230028.
doi: 10.3788/IRLA20230028
电阻阵作为一种动态红外景象产生器件，在红外半实物仿真领域有着重要的应用。电阻阵可实现的规模与性能与红外微辐射像素列阵的设计有着密切的关系。文中从应用系统对大规模电阻阵器件的要求出发，结合电阻阵的工作原理，提出了像素驱动电路与MEMS结构一体化的设计方案，设计了规模可拓展的高占空比像素结构。通过采用高消光系数材料以及光学谐振腔结构，微辐射元的中波红外和长波红外的表面发射率达0.7。热力学仿真表明，通过合理的薄膜厚度和结构设计，微辐射元阵列的占空比达到51%，升、降温的热响应时间均小于5 ms，0.6 mW功率驱动下应力翘曲小于300 nm，长波红外表观温度可达582 K，中波红外表观温度可达658 K。结合设计方案提出了工艺制备方案，并通过小阵列流片初步验证了设计方案的可行性。该设计研究为国产大规模、高占空比电阻阵的研制指明了方向。
2023, 52(10): 20230005.
doi: 10.3788/IRLA20230005
根据“天问一号”火星矿物光谱仪短波红外探测组件小型化、轻量化、低功耗的需求，分析了红外探测器匹配性设计、集成式制冷机杜瓦适应性研制的难点。针对短波红外探测器高灵敏度、低温目标及多光谱探测需求的长积分时间模式的集成封装、抗大量级星器分离冲击等特点，提出了高信噪比探测器总体设计、具有噪声隔离和集成式冷平台结构设计、抗径向冲击的斜支撑结构设计等。解决了短波红外集成组件探测器低温下低热应力、长积分时间下干扰隔离、大量级力学加固、航天应用的高可靠性厚膜电路研制等关键技术。成功研制了短波碲镉汞探测器杜瓦制冷组件，并经过高低温循环、随机振动及机械冲击等严苛的空间环境热学力学适应性试验验证，试验前后组件性能未发生明显变化，满足火星矿物光谱仪工程化应用的要求。
2023, 52(10): 20230009.
doi: 10.3788/IRLA20230009
天气环境变幻莫测，阴雨天气更是不可避免，研究地面目标表面热特征可以更好地服务于热红外探测与热红外制导，提高目标定位的准确性。阴雨天气条件下地面目标表面降雨分布受降雨、风力影响；地面背景受透水材料的水分吸收及蒸发带来的潜热影响，致使地面目标表面的热特征具有不确定性。文中将空气流动模型、辐射换热模型、风驱雨模型和湿热耦合模型相结合，在开源平台Open FOAM提出了一种集成考虑风驱雨与湿热耦合的地面目标表面温度计算模型，研究阴雨天气条件下地面目标表面的热特征以及降雨强度和风向对目标表面温度特性的影响。结果表明：利用该集成计算模型计算目标表面温度的模拟值与热电偶实测值变化趋势高度一致，数值计算24 h各表面的平均绝对误差为0.95 K；存在降雨的时刻目标表面的温差较小，受降雨与风向的影响，目标的迎风面因降雨捕获率较高，温度通常低于背风面温度；降雨强度、风速风向发生改变均会影响目标表面降雨捕获率分布，从而影响表面温度特征分布。研究表明该方法具有可靠性和较好的精确性，可为阴雨天气条件下复杂地面目标的热特性分析提供方法支撑。
2023, 52(10): 20230063.
doi: 10.3788/IRLA20230063
对稳频半导体激光器的频率进行在线实时监测的需求量和迫切性一直在不断增长。特别是近几年发展起来的连续波激光雷达通常以单频半导体激光器为种子源，并通过相干检测方式获得雷达信号的频率，从而获得目标物的距离信息，这就使得种子光源的频率精度直接与测距精度密切相关，因此，对光源的频率稳定性的表征也提出了新的要求：更关注短期（在相干时间内，亚微秒~数毫秒）的频率变化模式，对长时段内（数分钟~24 h）的绝对频率高精度监测的需求减弱；同时要求频率监测系统具有在线实时监测能力。针对这些需求，基于延时自外差原理，提出了一种表征稳频激光器的频率变化的方法，经过严谨的原理推导和算法编程，使得监测系统不仅结构简单，还实现了在线实时监测功能，并测量了一台利用氰化氢（H13C14N）气体吸收谱线基于边频锁定技术的稳频分布反馈式半导体激光器（DFB-LD）频率变化曲线。测量结果是：在10 ms内稳频激光器的最大频率变化约为25 MHz，并且清楚地观察到激光器的频率变化不是单向的漂移模式。为了进一步验证该方法的精度，采用主流的飞秒光频梳拍频法离线测量了同一台稳频DFB-LD的频率变化，实验结果是：在50 min内频率变化约为30 MHz。两种测量方法的测量结果均在相同的MHz量级，证明了该方法是一个快速可靠的光频率分析手段，可应用于实时调节稳频激光器的伺服回路系统。
2023, 52(10): 20230079.
doi: 10.3788/IRLA20230079
报道了基于KTA晶体671 cm−1和234 cm−1频移的LD端面抽运被动调Q级联拉曼激光器。采用Nd:YAG/Cr 4+:YAG复合晶体产生被动调Q的脉冲基频激光来驱动KTA晶体，研究了不同入射抽运功率下级联拉曼激光的输出功率、光谱和脉冲特性。随着抽运功率的增加，输出激光波长从以671 cm−1和234 cm−1频移级联拉曼的1178 nm单波长过渡到与1212 nm同时输出的双波长。在10.05 W的入射抽运功率下，获得了280 mW平均输出功率，6.2%转化效率的双波长激光。对应的脉冲宽度和重复频率分别为1.2 ns和10.3 kHz，单脉冲能量和峰值功率分别为27.2 μJ和22.7 kW。结果表明：基于KTA两个相当增益强度的频移，结合腔镜镀膜控制可以获得丰富的斯托克斯激光波长。
2023, 52(10): 20230020.
doi: 10.3788/IRLA20230020
通过实验和仿真的方法，研究了多点分布的内部热源加热作用对紧凑型双路TEA CO2激光器谐振腔热稳定性的影响。采用直流风扇热交换抑制了高压电源的局部加热效应，通过调整热交换的效率，可在13~22 ℃环境温度范围内，使前后谐振腔镜受到的局部加热形变作用和环境温度引起的热胀冷缩作用基本抵消。为实现更宽温度范围的谐振腔稳定性，在有效热交换措施的基础上，根据模拟预测的形变规律，提出了谐振腔变形的角度补偿方法。使用传感器获得环境温度与设定初始环境温度的偏差，通过调整伺服电机步数实现对方位角的补偿，补偿值约0.28 step/℃，通过PZT促动器调整悬臂调谐结构末端位移，实现对俯仰角的补偿，补偿值约0.79 μm/℃。
2023, 52(10): 20230025.
doi: 10.3788/IRLA20230025
种子注入的372 nm稳频Nd: YAG激光器作为铁共振荧光多普勒激光雷达的激光光源，其性能将直接影响大气温度和径向风速的测量精度，属于研制难度较大但极其重要的关键技术。文中对激光光源的频率稳定性进行了仿真分析和实验研究。利用蒙特卡洛方法，仿真了振荡级输出1116 nm脉冲光的频率稳定性（均方根）应小于1 MHz；对改进型Ramp-Fire种子注入技术进行了详细介绍，并在振荡级光路中采用了该技术；通过激光拍频实验，测量得出1116 nm脉冲光在10 min内的频率稳定性的均方根为543.24 kHz，其结果满足指标要求，可将频率抖动和频率漂移引起的系统误差减少至0.51 K和0.61 m/s。文中所做工作为铁共振荧光多普勒激光雷达实现大气温度和径向风速的高精度测量提供了必要保障。
2023, 52(10): 20230051.
doi: 10.3788/IRLA20230051
激光麦克风是一种利用光学多普勒效应获取远场语音信息的技术，其语音质量受到探测系统自身特性、光探测路径以及目标物等多个方面的影响。为了从远距离声场下的目标物获取更高质量的语音信息，文中通过单频声激励实验获得了4种典型目标物（A4纸片、A4纸盒、瓦楞盒、塑料瓶）的声致振动频率响应，发现了其在频率上的非均匀性。在此基础上，提出了一种基于ResUnet和TFGAN网络的激光语音增强方法，其通过ResUnet网络预测去噪梅尔谱图，并利用TFGAN网络由预测的梅尔谱图恢复出激光语音的时域波形。然后，利用实验室自制的激光麦克风在4种目标物上进行了远距离语音采集实验，采用文中提出的方法对采集到的激光麦克风语音进行了处理，并与非线性函数谐波重构法、DNN+谐波重构法进行了比较。最后利用客观语音质量评估（PESQ）和时域分段信噪比（SNRseg）对处理后的激光语音进行了量化评估。实验结果表明，在4种目标物上采集到的激光语音，经过非线性函数谐波重构方法和DNN+谐波重构方法处理后，语音质量均无明显提升，其相应的PESQ和SNRseg分值无明显提高。而经过文中所提的ResUnet+TFGAN网络方法处理后，激光语音取得了更高的PESQ和SNRseg分值，语音质量明显提升。因此，文中提出的方法在激光麦克风应用中具有更好的激光语音增强效果。此外，由实验结果可知，此方法在频率响应一致性较差的目标物上，仍然可以较好地重建频谱，恢复出高质量的语音信息。
2023, 52(10): 20230108.
doi: 10.3788/IRLA20230108
高光谱激光雷达是同时获取光谱和空间信息的主动遥感探测方法。在激光扫描过程中，激光入射角是重要的影响因素之一。在实际应用中，目标表面粗糙度会使其入射角效应偏离朗伯模型。因此，基于Oren-Nayar模型对粗糙表面建立二向反射模型，研究了入射角效应的辐射校正方法。选取8种典型的粗糙表面作为实验对象，分析了各波段后向散射强度与入射角的关系，并量化了粗糙度对强度的影响。基于构建的模型，对该研究样本的入射角效应进行辐射校正。辐射校正后，不同入射角反射率的标准差均不大于0.06；与校正前相比，标准差平均改善率为67.86%。结果表明，所提出的方法提高了提取目标反射特性的准确性，为高光谱激光雷达更好地为开展数据分析与应用提供良好的物理基础。
2023, 52(10): 20230070.
doi: 10.3788/IRLA20230070
卫星激光测距（Satellite Laser Ranging, SLR）以脉冲激光为媒介获取卫星的精确距离，是空间大地测量技术中准确度最高的手段。在传统卫星激光测距系统中，通过测量已知距离的固定靶目标实现系统总时延的标定，对获取单向发射或接收时延的研究较少，这制约了卫星激光测距在激光时间比对、多台站协同测距及行星际激光测距等方面的应用。文中开展皮秒准确度时延标定方法的研究，首先，分析了卫星激光测距系统的时延组成及影响因素；其次，以中国科学院上海天文台卫星激光测距系统为平台，开展电学、光学和光电转换等时延的高精度测量，并将各部分时延组合完成收发时延的标定；最后，分析发射和接收时延标定的准确度，并将时延标定方法应用于地靶距离偏差的校验，验证时延标定方法的可行性。结果表明，发射和接收时延标定的准确度分别优于11 ps和13 ps，地靶距离偏差与国际激光测距组织（ILRS）反馈值相差仅11 ps。
2023, 52(10): 20230109.
doi: 10.3788/IRLA20230109
在激光测距过程中，实时获取激光发射功率数据可为后续数据精度处理分析及激光测距系统故障点排查提供重要依据。通过实时测量激光发射链路中的反射镜透射光，利用前期获取的反射镜透射光与反射镜反射光之间的对应关系，采取相对测量的方式获取实时的反射光功率，达到实时监测激光发射功率的效果，并基于中国科学院云南天文台53 cm双筒望远镜激光测距系统搭建实验平台进行验证。实验结果表明，该激光功率实时监测方法能够在激光发射链路无损耗的前提下实时获取激光发射功率；反射光功率与透射光功率具有良好的线性关系，其Spearman相关系数为0.9991，线性关系稳定可靠，满足长时间激光测距的需求；验证了该方法的可行性，可适用于各类空间目标激光测距的激光功率实时监测中。
2023, 52(10): 20230027.
doi: 10.3788/IRLA20230027
针对警戒激光雷达近场信号过饱和与雨、雾等天气形成的近距离虚假信号造成“虚警”或“漏警”的问题，研究了一种基于重叠因子的同轴警戒激光雷达动态范围压缩方法。由经典激光雷达方程以及同轴遮挡和激光光斑能量分布的概率密度函数，建立了激光雷达方程修正模型；针对商用警戒激光雷达进行了响应曲线测试，并与基于激光雷达方程修正模型仿真的响应曲线进行对比分析，验证模型的有效性；仿真分析了发射透镜半径、光阑半径、激光发散角、接收透镜焦距四个参数对响应曲线的影响，结果表明：光阑半径是影响响应曲线的最主要因素，增大光阑半径可以显著压缩近场信号，进而压缩响应曲线的动态范围。论文建立的激光雷达方程修正模型对激光雷达初始设计具有重要指导意义及广泛的应用前景。
2023, 52(10): 20230023.
doi: 10.3788/IRLA20230023
针对激光传输实验中传输内通道空间狭小、CO2浓度低的特点，结合波长调制TDLAS技术，设计了基于现场可编程逻辑门阵列(FPGA)的数字锁相放大器，实现锁相放大和数据采集功能一体化，并将其成功应用于低浓度CO2检测中。为解决低浓度CO2吸收微弱、噪声强等问题，设计了高精度ADC模块，电压分辨率可达0.3 mV；基于DDS原理内部产生正余弦参考信号，保证谐波信号单一性，且实现参考信号频率可调节，覆盖范围1~40 kHz；改进了CIC滤波器，并通过降采样级联FIR滤波器的方式，以较少的硬件资源消耗实现窄带低通滤波，积分时间200 μs~20 ms可调；基于CORDIC算法实现平方和开根运算，相较于JPL算法精度更高。为系统更加小型化，基于Qt实现上位机并结合串口通信，使锁相放大器兼具数据采集处理功能。常温常压光程30 m条件下，测量了CO2在2 μm波段的吸收光谱，获得波长调制吸收光谱信噪比为102.6，相较于直接吸收信噪比8.8，提高约11.7倍；设计并开展低浓度CO2标定实验，获取二次谐波信号幅值和CO2浓度之间的线性关系，相关度为0.996；在纯氮气条件下，利用Allan方差评估了系统性能，平均时间为2 s时，系统检测下限1.30 ppm (1 ppm=10−6)，平均时间为180 s时，系统检测下限0.19 ppm；分析了系统响应时间，可在0.5 s内获取气体浓度。实验结果表明，设计的数字锁相放大器具有测量灵敏度高、参数可调节、能够实时处理和小型化的特点，可满足传输内通道中低浓度CO2的检测需求。
2023, 52(10): 20230433.
doi: 10.3788/IRLA20230433
柔性自发光器件是当前照明和显示领域的前沿课题。相比有机发光二极管，无机半导体具有更稳定的物理化学性质，但晶态无机薄膜不具有良好柔韧性，因此，低维纳米线阵列结构成为柔性器件研究新的突破方向。铯铅卤化物钙钛矿量子点具有高发光量子产率，将钙钛矿量子点作为荧光层分散在纳米线阵列中，可以利用钙钛矿材料的高荧光效率，实现可见波段柔性器件。首先制备了氧化锌 (ZnO)/氧化镁 (MgO)纳米线阵列异质结构，在柔性锌箔基片上构建了金属/绝缘体/半导体异质结光发射器件，实现了源自ZnO纳米线的本征紫外发射和电泵浦紫外随机激光。进而采用纳米线异质结作为短波长激发源、钙钛矿量子点作为荧光层，实现了柔性荧光型暖白光原型器件。
2023, 52(10): 20230015.
doi: 10.3788/IRLA20230015
提出了一种能够实现任意滤波形状的高分辨率可重构微波光子滤波器方案。利用可编程光滤波器完成抽头系数的独立灵活配置，配合使用相干探测技术实现滤波器的正负抽头，从而可以完成滤波形状的任意可重构。研究表明一个大梳齿数量的平坦光频梳被作为光源可提高抽头数量，从而实现高分辨率的滤波器的重构。除此之外，通过预先引入色散，响应中的杂散也被有效地抑制。经仿真验证，该滤波器具有93 MHz的高分辨率，杂散抑制40 dB以上，创新性地构造了具有不同中心频率的低通、带通、高通、带阻滤波器，以及矩形、高斯形、sinc形等任意滤波形状，对于后续微波光子滤波器的研究起到了引导性作用。
2023, 52(10): 20230038.
doi: 10.3788/IRLA20230038
传统的台式光谱仪多采用大体积、长光程的色散分光方式，往往只能在实验室使用。而手持式光谱仪多采用可调光学滤波器或傅里叶变换的方法，内部存在精密的移动部件，制造难度大。使用硫系玻璃IG2和聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）材料，研究了这两种材料的均匀随机分布方法，以两种材料折射率变化的差异为基础构筑了无序散射结构，结合散斑计算重组的方法设计了一种量程和分辨率可变的小型红外光谱仪系统，结构简单、稳定，无移动部件，可通过不同波长的标定光来确定该系统的量程和分辨率。利用Tracepro软件，采用不同的光源输入进行了标定，用模拟的黑体辐射作为测试输入，光谱仪系统在1~10.9 μm光谱范围内能够实现0.1 μm分辨率，在1000~2000 nm光谱范围内能够实现10 nm分辨率。采用六阶多项式对测量结果进行了拟合，拟合曲线的最大相对误差为5.32%，可满足煤矿、食品、药物等多方面的应用。
2023, 52(10): 20230044.
doi: 10.3788/IRLA20230044
世界各国目标信息获取与应用需求日益迫切，各国纷纷着力开展新型的目标信息获取技术研究，针对各类目标，尤其是对空中目标进行高效信息获取。在现今的信息化社会中，新型信息获取技术意义重大，可以促进社会发展、提升人民生活水平，同时在完善国防体系，保障国民安全方面也作用显著。因此，对新型目标信息获取技术的研究十分必要。基于大气扰动的目标探测技术作为一种新型的信息获取技术体制，利用目标飞行时形成的大气扰动进行目标探测具有不受目标自身性能影响的显著优势，应用潜力巨大。此篇综述基于大气扰动的目标探测技术，对目标大气扰动检测中图像处理方法进行研究，主要分为互相关方法、光流方法、帧间差分法、背景减除法四个方面，阐述其国内外研究进展，分析其技术优劣势及发展技术途径，最后对四种方法以及目标大气扰动图像处理方法未来的发展方向进行展望与总结。
2023, 52(10): 20230231.
doi: 10.3788/IRLA20230231
数字高程模型（Digital Elevation Model, DEM）是开展青藏高原冰川研究的重要基础数据。随着国产立体测图卫星的快速发展，自主可控地获取青藏高原冰川区高精度DEM成为可能。该研究综合采用资源三号、高分七号卫星的立体影像和激光测高数据，分别生成冰川区域5 m和2 m格网的DEM，并选择岗钦及普若岗日等两处冰川为实验区，将国产卫星DEM与国外的AW3D、SRTM、TanDEM、HMA DEM等多种开源数字高程模型进行对比分析，并采用ICESat-2星载激光测高数据开展DEM绝对高程精度验证。结果表明：与中等空间分辨率的开源DEM相比，基于国产立体测图卫星影像生产的DEM高程精度更优，且格网更精细、更能详细描述冰川末端纹理特征；与高空间分辨率数据集HMA DEM对比高程精度，资源三号DEM略差、高分七号DEM更优，且在覆盖完整性方面国产卫星DEM均优于HMA DEM。综上所述，基于国产立体测图卫星可以实现冰川区高精度DEM的获取，能够为青藏高原冰川研究提供自主可控、精度可靠的地形参考数据。
2023, 52(10): 20230010.
doi: 10.3788/IRLA20230010
在天基红外预警任务中，高动态弱小目标具有成像尺寸小、运动规律未知的特点。现有红外弱小目标探测任务主要关注匀速直线运动目标检测问题，对高动态目标的有效检测算法尚需进一步开发。针对天基红外预警任务中高动态非线性运动目标检测问题，提出了一种基于LSTM的红外弱小目标检测算法。首先设计了提取可疑目标位置信息的预处理方法，解决了LSTM网络结构与序列图像不匹配的问题；然后，针对传统算法难以检测非线性运动轨迹的问题，利用LSTM提取目标运动特征，实现序列图像中高动态目标的检测。通过与序列假设检验等算法的对比，在自研的红外序列图像数据集上验证了所提出的算法能够实现不低于0.9347的精确率与不低于0.8633的召回率。
2023, 52(10): 20230006.
doi: 10.3788/IRLA20230006
针对红外船舶目标在海上复杂海天背景下检测困难，且数据集目标大小与锚框不符造成的算法边界回归效果差、检测不准确等问题，提出了一种基于改进YOLOv5的红外船舶目标检测算法。首先针对锚框与数据集目标形状不匹配问题，通过改变K-means++聚类算法选取簇中心的评价标准，使用中位数代替平均数来决定簇中心，改进了锚框算法，使得锚框与船舶目标更加匹配，提高了算法的平均检测精度。改进后的聚类算法得到的锚框更加符合目标的分布特点。其次针对CIoU (Complete intersection over union)存在梯度爆炸、误检和漏检问题，通过改进边框回归损失函数中关于长宽比的惩罚项提出了MIoU (Multivariate intersection over union)回归损失函数，优化了算法的回归过程，提高了算法的收敛速度和检测精度，避免了相似目标的误检和漏检。改进后的回归损失函数使边框损失降低了1.5%。在红外船舶数据集上进行了消融实验和对比实验，消融实验结果表明文中改进算法的平均检测精度值相较于标准YOLOv5算法提高了1.1%，对比实验结果表明文中改进算法相较于其他改进YOLOv5算法具有更高的平均检测精度，验证了文中改进算法的优越性，提升了红外船舶目标的检测效果。
2023, 52(10): 20230033.
doi: 10.3788/IRLA20230033
为了得到高发射率黑体涂层的辐射特性，通过人工喷涂制备了三种不同材料的高发射率黑体涂层。基于中国计量科学研究院的发射率测量装置，对比了GR、Nextel 811-21和Nextel 811-21+MWCNT三种涂层在大气下和真空中的室温光谱发射率，研究了GR和Nextel 811-21涂层的厚度对光谱发射率影响，测量了三种涂层在不同角度下的光谱发射率，通过空间辐照三种涂层样品，对比了辐照前后样品光谱发射率的变化。实验结果显示，三种涂层在大气和真空下光谱发射率能够较好重合；Nextel 811-21和GR涂层较薄时，发射率较高，可达到0.978；当测量角度在30°范围内，Nextel 811-21和GR涂层发射率基本不变，Nextel 811-21+MWCNT涂层发射率会降低；涂层受空间辐照影响，GR涂层发射率会降低0.0004~0.0009，Nextel 811-21+MWCNT涂层发射率会降低0.0011~0.0021，Nextel 811-21涂层发射率会增大0.0008~0.0017。
2023, 52(10): 20230106.
doi: 10.3788/IRLA20230106
星载测风干涉仪采用临边观测模式测量大气气辉谱线的多普勒频移来实现大气风场探测，干涉仪有效覆盖性会受到探测目标源及卫星平台模式的限制，在卫星任务规划前端对观测数据进行分析，判断其是否满足科学目标，对风场数据应用具有重要意义。首先，建立了临边观测几何模型，对卫星运行期间仪器的临边切点分布情况进行仿真；其次，探讨了影响仪器有效观测的主要因素，并以昼气辉探测为例，分析在不同时段下，太阳入射角与干涉仪有效时空覆盖性之间的关系；最后使用分离变量法研究卫星轨道参数对测风干涉仪有效覆盖性的影响，并评估不同轨道参数下的干涉仪对欧亚大陆的覆盖百分比。结果表明：1）影响仪器有效观测的因素主要为太阳天顶角和太阳散射角，太阳入射角影响切点纬度覆盖范围和切点地方时；2）卫星轨道倾角和轨道高度共同决定仪器有效覆盖效率，且轨道倾角为欧亚大陆覆盖百分比的主要影响因素，当轨道倾角在60°~80°之间时，覆盖百分比可达到百分百。文中为星载干涉仪的后续设计及性能评估提供了观测几何框架，实现了载荷观测覆盖效能的定量分析，且该模型具备泛用于其他各类大气光学遥感载荷观测模式分析的能力。
2023, 52(10): 20230094.
doi: 10.3788/IRLA20230094
针对星载GM-APD单光子测距系统难以兼顾宽量程高精度测量问题，文中设计了一种基于等效脉冲粗精两级的精细化时间数字转换电路（Time-to-Digital Converter, TDC）。该TDC首先基于分段式计数原理，设计了粗精两级的计数架构，保证了TDC宽量程测量；其次，针对精计数单元，采用时钟等相差相移π/N，生成等效高频脉冲时钟，将精计数单元的计时精度提升N倍；再次采用多计数器双沿间隔计数方法，将精计数单元计时精度进一步提升至2N倍；最后通过模拟仿真与实验验证对文中设计的TDC进行远距离单光子测距性能测试。仿真与实验结果表明：文中面向远距离单光子测距设计的精细化时间数字转换电路在参考时钟为50 MHz时，计时分辨率为416.67 ps，计时量程达1.31 ms。对室内10 m处目标进行100次测距重复实验，测距误差为5.62 cm，对室外参考距离为2 616.5 m处目标进行测距实验，测距的方差为0.001 7 m，由此可见，基于文中等效脉冲粗精两级精细化时间数字转换电路的单光子测距系统可以实现远距离目标的高精度、宽量程测量。
2023, 52(10): 20230066.
doi: 10.3788/IRLA20230066
为了使遥感相机同时具备大视场搜索和多波段高分辨成像功能，提出了一种成像与搜索模块一体化的遥感相机光学系统。大视场搜索模块采用离轴四反结构，通过推扫的模式对目标区域进行扫描；小视场成像模块通过次镜分光，实现可见光和中波红外同时高分辨成像。各系统复用大口径主镜有效降低了遥感相机的体积和质量。当轨道高度为500 km时，该系统可实现以8 m的地面分辨率对33 km线宽的地面进行推扫搜索，确定目标后，通过调整卫星姿态，使可见光和中波红外成像模块分别以 0.45 m 和 3.2 m 的分辨率对地面目标进行高分辨凝视成像。公差分析结果表明，可见光成像模块、中波红外成像模块以及搜索模块各视场的调制传递函数（MTF）分别在其奈奎斯特频率处（133 lp/mm、20 lp/mm和33 lp/mm）均大于0.2。该系统能够满足实际加工和装调要求，为实现紧凑型空间光学系统的设计提供了一种可行性方案。
2023, 52(10): 20230050.
doi: 10.3788/IRLA20230050
为了更好地对大口径稀疏孔径望远镜进行共焦调控，利用曲率传感方法非干涉、大范围、波段鲁棒的特点。首先，利用近场电磁波的传输方程分析了稀疏孔径望远镜共焦调控的基本原理。其次，结合曲率传感理论，进行了稀疏孔径望远镜共焦调控误差分析。再次，对于曲率传感稀疏孔径望远镜共焦检测的可行性进行了分析与实验。之后，利用桌面实验实现了大口径稀疏孔径望远镜共焦检测的原理贯通。最终，波前倾斜探测结果与原始波前相比，相关性从0.26上升至0.83。利用曲率传感可实现20个波长范围的共焦测量，避免了传统方法对像点进行多次移动标校以及逐个调节的缺点。文中实现了大通量共焦误差感知与收敛调控，为未来大口径稀疏孔径望远镜的建设打下技术基础。
2023, 52(10): 20230077.
doi: 10.3788/IRLA20230077
单像素成像技术以其较强的弱光探测能力和较宽的工作波段在生物医学成像领域有着广阔的应用前景。通过将单像素成像技术与内窥成像技术相结合，提出两种腹腔镜全彩单像素内窥成像技术方案：一种是RGB三色光源方案将颜色和空间信息分别按时序分配给照明和检测双方，另一种是白光光源方案通过三个探测器同时采集颜色和空间的信息。搭建了两种腹腔镜全彩单像素内窥成像系统，设计了模块化的单像素相机，以多色彩条和肠道模型为成像目标，通过实验从峰值信噪比、结构相似度和成像速度等方面，系统量化分析了两种全彩单像素内窥成像系统的技术指标。实验结果表明，两种方案峰值信噪比和结构相似度接近，而白光光源方案成像速度更快，可以适配各种腹腔镜进行内窥成像，为推动单像素成像在内窥成像领域的应用提供了理论指导。
2023, 52(10): 20230076.
doi: 10.3788/IRLA20230076
激光器脉宽是分布式光纤测温系统空间分辨率的主要影响因素之一，在光脉冲覆盖待测区域的情况下，系统无法准确解调出待测区域的准确温度。提出了一种拉曼信号分段与重构方法，通过分析光脉冲在待测区域处的信号特征，得出了激光脉宽对温度偏差的影响关系，并根据此关系对不同温度区域原始拉曼信号进行分段，借助待测区域长度、已知温度和待测温度下的拉曼光强差重构待测区域处的拉曼信号强度，利用重构后的拉曼信号进行温度解调，使系统空间分辨率、测温精度大幅提升。使用20 ns脉宽的光源（理论空间分辨率可达到2 m）、0.72 m测试光纤进行测试，结果表明，在90 ℃测试温度下，温度误差从33.9 ℃减小至5.8 ℃，系统空间分辨率由2.27 m提升至1.13 m。
2023, 52(10): 20230004.
doi: 10.3788/IRLA20230004
光束偏转技术是自由空间激光通信的关键组成部分，其性能决定了自由空间激光通信能否满足快速、稳定的通信需求。系统总结了机械式和非机械式六类光束偏转技术的国内外研究进展，根据不同技术的偏转特性，从关键指标方面比较分析了各类光束偏转技术的特点，并从空间应用性能需求的角度给出了发展趋势，展望了电光偏转技术在空间光通信领域具有很好的应用前景，为下一步的研究工作指明了方向。
2023, 52(10): 20230065.
doi: 10.3788/IRLA20230065
遥感相机的扫描镜通常位于光学系统的最前端，容易受到在轨外热流的影响产生非规则的面型变化，进而影响相机的成像质量。针对该问题设计了基于扫描镜温度值，以神经网络算法为基本，通过温度场变化反演扫描镜面型变化的扫描镜热变形测试方法。以该方法得出的扫描镜的面型变化可以作为后续成像系统面型修正的依据。该方法能够有效地提升遥感相机在轨的温度适用性，延长遥感相机的可用时间。通过该方法计算出的面型变化与理论面型变化的差值优于RMS 12.6 nm，具有较高的面型还原精度，验证了通过扫描镜温度值变化反演其面型变化的可行性。
2023, 52(10): 20230041.
doi: 10.3788/IRLA20230041
为评估地球杂散辐射对地球临边、深空背景探测类空间光学遥感器成像的影响，指导遥感器杂光抑制设计，对地球杂散辐射进行了建模分析。基于辐射学理论，建立了地表球冠杂散辐射模型，给出了卫星任意位置时对其光学载荷杂光有贡献的地表球冠区域，并采用区域网格化，小面元积分的方法求解地球总的杂散辐射。小面元的辐射能量包括透过大气的地物能量、大气自发辐射能量、大气对太阳辐射的后向散射能量，为准确表征，根据卫星参数建立了小面元的经纬度模型、太阳矢量模型来计算其太阳照射几何，结合卫星观测几何、地表参数、大气参数等，通过大气辐射传输模型仿真求得。以某空间遥感器可见光及长波红外谱段为例，从星下点位置、时间、载荷视轴指向等各维度进行了地球杂散辐射仿真分析。
