1 浙江大学光电科学与工程学院极端光学技术与仪器全国重点实验室，浙江 杭州 310027
2 中国航空制造技术研究院，北京 100024
3 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所激光与物质相互作用全国重点实验室，安徽 合肥 230031
4 长春理工大学光电工程学院，吉林 长春 130022
大气湍流引起的折射率起伏会导致光束波前畸变、光强闪烁及空间相干性退化等，直接制约着高能激光系统效能、深空光通信链路稳定性以及地基天文望远镜分辨能力。系统梳理了大气光学湍流垂直分布特性探测及预测的理论体系与技术路径。在湍流探测方面，梳理了微温传感器、声雷达等温度脉动法的理论依据，阐述了差分像移探测器、多口径闪烁仪等光学观测法的探测原理及适用场景，并重点论述了差分像移、差分光柱、光强闪烁等激光雷达探测技术的代表性进展。在湍流预测方面，着重探讨了基于廓线模式、天气预报模型、神经网络等技术的理论框架和方法特点。最后总结了当前研究进展，指出了未来发展趋势。
大气湍流廓线 光学湍流 激光雷达 湍流模式 天气预报模型 光学学报
2025, 45(12): 1200002
1 浙江大学光电科学与工程学院极端光学技术与仪器全国重点实验室，浙江 杭州 310027
2 浙江大学杭州国际科创中心，浙江 杭州 311200
3 浙江大学基础交叉研究院（筹），浙江 杭州 310058
基于分层场景识别框架，提出了一种多维度废钢时序去重算法，旨在有效解决背景干扰、实现精确去重并保持帧间一致性。具体而言，该算法引入感兴趣注意力模块以抑制背景干扰，并结合互补的前向与后向关联策略执行细粒度时序去重，以确保每个废钢实例在视频序列中被唯一且准确计数。实验结果表明，相较于所选的基线方法，所提方法在去重细粒度、鲁棒性及准确性方面表现出显著优势，实现了5%的相对误差。本研究为高精度自动化废钢定级提供了关键技术支撑，有望应用于废钢全生命周期的智能化管理，助力废钢回收行业实现数智化转型。
图像处理 时间序列 目标去重 废钢智能定级 光学学报
2025, 45(11): 1115002
1 浙江大学光电科学与工程学院，浙江 杭州 310027
2 东海实验室，浙江 舟山 316021
3 无锡中科光电技术有限公司，江苏 无锡 214111
4 浙江大华技术股份有限公司，浙江 杭州 310057
5 浙江大学杭州国际科创中心，浙江 杭州 311200
高光谱分辨率激光雷达（HSRL）具有无需雷达比先验假设、探测信噪比高的优势，但由于其对出射激光频率及鉴频器稳定性要求严格，目前还未获得广泛应用。基于误差传递方法分析了HSRL频率波动引起的探测误差，提出了一种基于层次识别的分子透过率定标方法，通过实时定标校正HSRL系统鉴频性能波动引起的探测误差，提高探测精度。使用该方法对北京地区的观测数据进行了校正，该方法得到的数据与被动遥感仪器得到的数据的拟合相关度为0.94，证明了该方法有效提高了探测精度。
激光雷达 高光谱分辨率激光雷达 系统定标 层次识别 光学学报
2024, 44(24): 2401001
浙江大学光电科学与工程学院极端光学技术与仪器全国重点实验室，浙江 杭州 310027
惯性约束聚变装置对靶丸燃料层的均匀性要求严苛，检测系统需要具备折射率、厚度与粗糙度等参数的高精度表征能力。搭建了一套基于干涉与背光阴影成像技术的振镜扫描靶丸同步表征系统，并基于代数重构算法重建了靶丸冰层轮廓粗糙度与三维折射率分布。仿真与实验结果表明，轮廓粗糙度表征的相对误差优于2.2%，本文系统对多种靶丸结构三维折射率的重建结果平均值的相对误差均小于0.16%，这证明了表征技术的可靠性，为聚变靶丸制备工艺提供了有效的支撑。
激光聚变靶丸 振镜扫描 干涉检测 背光阴影 粗糙度表征 三维折射率分布 光学学报
2024, 44(16): 1612002
浙江大学光电科学与工程学院 现代光学仪器国家重点实验室，浙江 杭州 310027
Taking the LISA system as a reference, the phase noise of the inter-satellite transmission needs to be less than 1 pm. Research has shown that the defocus and the astigmatism are the main aberrations affecting jitter noise at a distance of 2.5×109 m. There is a deviation between the phase stationary point and the origin position. To minimize the phase noise, the telescope angle needs to be adjusted. The gravitational wave detection at the phase stationary point can effectively reduce the phase noise and the requirements of the telescope exit pupil wavefront RMS. The large defocus and small coma can make the phase stationary point close to the optical axis and increase the received laser power.
空间引力波探测 空间链路传输 指向抖动噪声 相位驻点 gravitational wave detection space propagation jitter noise phase stationary point
1 浙江大学光电科学与工程学院极端光学技术与仪器全国重点实验室，浙江 杭州 310027
2 东海实验室，浙江 舟山 316021
3 浙江大学嘉兴研究院智能光电创新中心，浙江 嘉兴 314000
4 浙江大学杭州国际科创中心，浙江 杭州 311200
5 浙江大学地球科学学院浙江省地学大数据与地球深部资源重点实验室，浙江 杭州 310027
提出一种基于正则化方法改进的气溶胶微物理特性反演算法，通过引入模式半径范围作为先验约束，并对差异最小值附近的解进行平均，以解决反演时存在的欠定问题。对1500组不同类型的气溶胶粒径分布进行仿真，测试了所提反演算法对气溶胶微物理特性参数的反演精度与稳定性。考虑在20%随机高斯噪声的影响下，90%以上气溶胶的有效半径、体积浓度和表面积浓度反演相对误差可被控制在±33%、±45%和±50%范围内。误差统计结果表明，所提算法基于多波长的气溶胶光学特性，可实现对气溶胶粒径分布的可靠反演。
大气光学 多波长激光雷达 正则化方法 气溶胶粒径分布 微物理特性
1 浙江大学光电科学与工程学院极端光学技术与仪器全国重点实验室，浙江 杭州 310027
2 东海实验室，浙江 舟山 316021
3 浙江大学杭州国际科创中心，浙江 杭州 311200
4 浙江大学嘉兴研究院，浙江 嘉兴 314000
5 浙江大学地球科学学院浙江省地学大数据与地球深部资源重点实验室，浙江 杭州 310027
6 浙江大学宁波科创中心，浙江 宁波 315100
7 无锡中科光电技术有限公司，江苏 无锡 214135
气溶胶是地气系统辐射强迫评估的主要不确定来源之一，激光雷达探测的气溶胶廓线数据有助于定量评估气溶胶的气候效应。除已发布的气溶胶观测产品外，大量气溶胶激光雷达观测数据分布于文献中。然而，目前尚缺乏对气溶胶历史文献数据的整合分析。因此，聚焦现有观测产品较缺乏的激光雷达比参数，充分考虑气溶胶的类型差异，提出了一种激光雷达比历史文献数据的模糊综合评价分析方法。基于Web of Science数据库，发现不同类型气溶胶（沙尘、沙尘混合、火山灰、海洋、烟尘、城市工业气溶胶）的激光雷达比均呈高斯分布，且集中范围均存在重叠。历史文献数据能与气溶胶观测数据产品提供的数据形成互补，所提出的模糊综合评价分析方法有助于提升人们对气溶胶光学特性的认识。
气溶胶 激光雷达比 历史数据 模糊综合评价 光学学报
2023, 43(24): 2401009
1 浙江大学光电科学与工程学院，浙江 杭州 310027
2 浙江大学宁波科创中心，浙江 宁波 315100
星载环境探测激光雷达能够获取昼夜环境垂直剖面信息，已成为各国发展的重要遥感技术。经过近30年的发展，该技术获取了大量全球地表信息和大气海洋环境信息，为人类合理利用地球资源、应对全球生态环境和气候问题做出了巨大贡献。概述了星载环境探测激光雷达的发展历史，重点阐述了星载激光雷达模拟器、星地真实性检验和数据处理与应用等关键技术，探讨了星载环境探测激光雷达技术的未来发展方向。通过介绍星载环境探测激光雷达及其关键技术的背景知识，帮助科研人员理解星载环境探测激光雷达如何为地球系统探测提供关键数据，从而更好地保障数据精度及将数据应用于地球科学研究。
测量 星载激光雷达 大气科学 海洋科学 测绘 环境 气候 光学学报
2022, 42(17): 1701001
浙江大学 光电科学与工程学院 现代光学仪器国家重点实验室, 浙江 杭州 310027
在利用干涉技术检测温度、压力、形貌等物理量时, 往往需要通过各种调制手段将这些物理量的信息加载到干涉条纹图样中, 并通过对其进行分析而得到被测信息。当实验条件不利于实验者实施移相、加载波等调制手段时, 探测器得到的往往是单幅闭合条纹, 此时常用的移相解调技术和频谱分析方法等不再适用。正则化相位跟随(Regularized Phase Tracking, RPT)技术可以对单幅闭合条纹进行相位恢复, 是目前针对单幅闭合条纹相位恢复最有效的方法。近年来研究者们从复杂干涉图处理能力、算法稳定性、相位恢复精度等方面对RPT技术进行了改进和发展, 使其逐渐走向实用化。本文介绍了RPT技术用于单幅干涉图相位恢复的基本原理, 总结了近年来RPT技术的相关改进与发展, 例举了采用RPT技术进行相位恢复的应用场合, 并适当推测RPT技术的未来发展方向。
干涉 相位恢复 单幅条纹 正则化 interference phase retrieval single interferogram regularization
