提高红外探测器的工作温度对于减小红外系统的尺寸、重量和功耗至关重要，进而实现结构紧凑和成本低廉的红外系统。昆明物理研究所多年来对掺铟和砷离子注入技术的HgCdTe p-on-n技术进行了优化，实现了性能优异的中波红外探测器的研制。本文报道了高工作温度中波1024×768@10 μm红外焦平面阵列探测器的最新结果，并介绍了在150 K工作温度下的器件性能。结果标明，器件在150 K下截止波长为4.97 μm，并测得了不同工作温度下的NETD、暗电流和有效像元率。此外，还展示了在150 K的工作温度下焦平面器件的红外图像，并呈现了99.4%的有效像元率。
碲镉汞 高工作温度 中波红外 噪声等效温差 暗电流 HgCdTe HOT MWIR NETD dark current
1 武汉理工大学现代汽车零部件技术湖北省重点实验室，湖北 武汉 430070
2 武汉理工大学汽车零部件技术湖北省协同创新中心，湖北 武汉 430070
3 武汉理工大学湖北省新能源与智能网联车工程技术研究中心，湖北 武汉 430070
4 东风汽车股份有限公司商品研发院，湖北 武汉 430100
局部和全局特征提取在车道线检测任务中扮演着重要的角色。针对现有的基于激光雷达的车道线检测算法局部特征提取层次单一和全局特征利用不充分的问题，提出一种基于自适应门控的双路激光雷达三维车道线检测算法。首先，通过全局特征金字塔结构，使网络提取具有全局相关性的多层次车道线特征；其次，引入双路结构，其中辅助通路将底层高分辨率纹理特征压缩到高级抽象语义特征从而降低计算复杂度，压缩的语义特征用作另一个构建的主通路的先验信息，帮助学习更加精细的底层纹理细节，并借助高效移动卷积模块，在缓解注意力窗口效应的同时产生更好的下采样特征；最后，设计一种自适应多阶门控模块来更好地利用上下文信息，使网络自适应捕捉车道线更具代表性的全局纹理及语义特征。在K-Lane数据集上的实验表明，所提算法F1分数较主流模型提升2.6个百分点，在不良光照、严重遮挡条件下分别提升2.7个百分点和3.5个百分点。将算法部署在实车平台实现在线检测，验证了算法的工程实用价值。
激光雷达 自动驾驶 深度学习 三维车道线检测 自适应门控 中国激光
2023, 50(22): 2210001
华东交通大学机智能机电装备创新研究院，江西 南昌 330013
基于互相关算法的双波长共相检测方法在大量程共相误差检测中，存在检测速度慢、精度低的问题。针对该问题，利用卷积神经网络的方法建立拼接镜的平移（piston）误差预测模型，以实现双波长共相检测方法在大量程共相误差下的快速、准确检测。首先，将两波长下的圆孔衍射图像拼接作为卷积神经网络的训练数据。训练结束后，将包含piston误差信息的圆孔衍射拼接图像输入到训练好的模型中，可直接检测出piston误差值。仿真结果表明：基于卷积神经网络的共相方法具有高的检测精度、快的检测速度及较好的抗噪性和泛化能力。该方法为平移误差的测量提供了一种可行且易于实现的方案。
测量 卷积神经网络 piston误差 拼接镜 圆孔衍射 中国激光
2023, 50(22): 2204001
星敏感器在轨工作期间周期性地受到以太阳光为主要来源的杂散光干扰，导致恒星或感知目标捕获失效，轻者姿态数据无效，重者面临被非合作目标定向攻击。在杂散光抑制过程中，遮光罩可将太阳光消减至10−5~10−6量级，从而有效减少太阳光对像面的污染。然而，在遮光罩研制过程中，因散射模型精度不高、挡光环刃口厚度无法有效测量，导致实际遮光罩消光性能达不到预期设计要求。文中在粗糙度为1.0 μm铝合金基材上测量Magic black消光涂层，并拟合出偏差小于10%的散射模型；针对挡光环刃口的特殊构造，提出利用同轴远心光路检测刃口厚度，检测精度优于1.2 μm；最后以遮光罩消光比定量测试以及外场杂散光观星测试考核遮光罩杂散光抑制性能。结果表明，用拟合后的BRDF散射模型，比朗伯散射体精度提升40%；刃口检测可保障遮光罩消光性能，使得遮光罩消光比理论仿真与实际测试偏差小于12%；暗室杂散光测试使得在24°太阳光入射时像面平均灰度为55.80；外场观星杂散光测试时精度变化量不超过0.5″。该星敏感器遮光罩检测方法可为其他光电类敏感器提供理论基础与技术支持。
星敏感器 遮光罩 杂散光抑制 BRDF 刃口检测 star sensor baffle stray light suppression BRDF edge inspection 红外与激光工程
2023, 52(9): 20230450
1 石河子大学水利建筑工程学院, 石河子 832003
2 新疆兵团高烈度寒区建筑抗震节能技术工程实验室, 石河子 832003
针对在地震作用下生土砌体墙因砌筑泥浆强度低而沿灰缝处发生剪切破坏的问题, 在考虑不破坏生土归田性的前提下, 提出了生土泥浆生态改性配方以提高砌体抗剪强度。通过单因素、正交试验研究了糯米胶、丙烯酸乳液、速溶胶粉、纤维素等掺量对生土泥浆的抗剪强度、抗压强度和抗折强度的影响规律, 得到改性泥浆最优配比, 并在此基础上进行改性生土材料归田性分析及生土砌体抗剪试验。研究结果表明: 泥浆经改性后, 较传统非改性泥浆抗剪强度提高了50.55%, 抗压强度提高了33.14%, 抗折强度提高了23.48%; 改性后的生土材料能使农作物正常生长, 土壤成分分析符合植物种植标准, 归田性没有被破坏; 采用改性泥浆的生土砌体相较于未改性生土砌体抗剪强度提升了34.77%。
生土结构 砌筑泥浆 生态改性 最优配比 抗剪强度 归田性 raw soil structure masonry mud ecological modification optimal mix ratio shear strength return to the field
读出电路开窗是红外焦平面和图像传感器读出电路中，用于提高图像帧频降低带宽的重要技术。该技术通过减小读出阵列的窗口尺寸，降低电路读出的数据量，从而提高帧频。介绍了两类主要的开窗模式：异步读出模式和同步读出模式。针对异步读出模式扩展性差、存在竞争冒险的问题，以及同步读出模式占用像元面积和窗口切换速度慢的问题，基于同步读出提出了一种行列控制字架构，并设计了一种用于该架构的可重复单元电路，提高了对不同面阵规格的扩展性。完成了所提出的开窗电路设计和版图设计，并对该电路进行了仿真验证。对比其他方案，文中设计实现了任意位置、最小1×1尺寸的开窗，同时解决了占用像元面积和竞争冒险问题，并提高了窗口切换速度。
红外焦平面 读出电路 开窗 infrared FPA readout integrated circuit region of interest(ROI) 红外与激光工程
2022, 51(11): 20220100
新型电池物理与技术教育部重点实验室，吉林大学物理学院，长春 130012
在新一代储能领域中，相比于传统的有机液态电池，全固态电池具有安全性高、能量密度高和循环寿命长等优势，对其电解质的研究更是关注的重点。有机-无机复合固态电解质结合了无机固态电解质高强度、高稳定性、高离子电导率与聚合物固态电解质的质软、易加工的优势，是目前最有潜力的电解质体系。对锂离子固态电解质的基础进行了简介，并着重对有机-无机复合电解质存在的问题(离子电导率、固固界面、电化学窗口及两相相容性)及优化策略进行总结，最后对复合电解质面临的关键挑战和未来发展趋势进行了展望。
锂离子电池 固态电解质 有机-无机复合固态电解质 离子电导率 固固界面 lithium ion battery solid-state electrolyte organic-inorganic composite solid electrolyte ionic conductivity solid-solid interface
强激光与粒子束
2022, 34(6): 064006
长波红外探测器一直以来受到读出电路电荷存储容量的限制，导致信噪比、动态范围和灵敏度都难以提升，制约了长波红外成像系统的发展和应用。文中对比分析了模拟像元和数字像元读出电路技术，介绍了数字像元焦平面的发展现状和主要架构。采用脉冲频率调制方案设计了384×288（25 µm）和256×256 （30 µm）两款数字像元读出电路，其中比较器设计提高了功耗效率和强壮性，并耦合碲镉汞探测器形成长波数字焦平面探测器组件进行测试，结果与国内外相关工作进行比较分析，峰值噪声等效温差分别达到3.4 mK和1.9 mK，动态范围达到96 dB。测试结果表明，数字像元技术显著提升了长波红外焦平面的灵敏度和动态范围，是提高红外探测器性能的有效途径。
红外焦平面 读出电路 数字像元 高灵敏度 高动态范围 IRFPA ROIC digital pixel high sensitivity high dynamic range 红外与激光工程
2022, 51(3): 20210821
红外与激光工程
2022, 51(1): 20210995
