1 哈尔滨新光光电科技股份有限公司，黑龙江 哈尔滨 150080
2 火箭军装备部驻哈尔滨地区军事代表室，黑龙江 哈尔滨 150080
为满足中波制冷红外导引头低成本、轻小型、双视场、宽温工况环境的使用需求，设计了一款适用于分辨率640×512、像元尺寸15 μm制冷型探测器的中波红外双视场光学系统，该系统基于硅锗光学材料，采用一次成像4片式（Si-Ge-Si-Ge），单透镜轴向移动变焦光学结构，利用折/衍混合光学元件及非球面，实现了光学系统双视场切换和宽温范围内无热化设计。设计结果表明，光学系统工作波段为3.7～4.8 μm，F数为3.97，焦距为65 mm/21.5 mm两档3倍光学变焦，视场大小为8.4°×6.7°～25.1°×20.2°，在33 lp/mm处，双视场成像质量，轴上0视场的调制传递函数（modulation transfer function，MTF）不小于0.3，轴外0.7视场传递函数不小于0.22，冷光阑效率为100%，在－40℃～＋60℃温度范围内具有良好的成像效果，且无严重的冷反射现象。光学系统的外形尺寸不大于ϕ50 mm×72 mm，总重量不大于36 g，空间排布紧凑，易加工装校，良品率高，工程可实施性强，各项性能指标满足应用需求。
低成本 轻小型 无热化 双视场 low-cost light-small athermalization dual field
华中科技大学 光学与电子信息学院，湖北 武汉 430074
微米级芯片因其成本低、技术成熟等优势，目前在大规模工业生产中应用广泛。而在制造领域，微米级分辨率的数字光刻投影物镜设计成果则相对较少。本文基于ZEMAX设计了一款具有微米级分辨率的数字光刻微缩投影物镜，对于光刻常用的405 nm的光源，其具有0.625 μm的分辨率，能够完成较为精密的结构加工；将成像的畸变降低到了0.0159%，极大地提高了成像质量；物镜设计放大倍率为－0.0714，物方数值孔径为0.02，能够满足大多数微米级芯片制造。同时设计了一组微透镜阵列用于匀光照明，降低了光照不均匀的影响。经公差分析，有90%的成品MTF>0.7692，满足加工精度要求。
微米级芯片 数字光刻 微透镜阵列 匀光 micron scale chip digital lithography ZEMAX ZEMAX microlens array uniform light
1 国网吉林省电力有限公司超高压公司，吉林 长春，130022
2 东北电力大学 电气工程学院，吉林 吉林 132012
3 北京中科创世科技发展有限公司，北京 100089
为了解决传统的绝缘子故障检测方法不能全面捕捉细节和小目标检测性能差的问题，提出了一种基于双流注意机制的生成对抗网络（Deep Supervised Attention Generative Adversarial Network，DSAGAN）和YOLOv8的绝缘子故障识别方法。通过DSAGAN对绝缘子红外图像和可见光图像进行融合，在生成对抗网络（Generative Adversarial Network，GAN）的生成器中引入注意力机制增强融合特征来改进融合质量，GAN的生成器与判别器得到的结果互相竞争而形成对抗网络，并采用最小二乘法（Least Squares，LS）代替交叉熵损失作为DSAGAN的损失函数，以保留更多图像细节，增强DSAGAN的稳定性。采用YOLOv8目标检测算法对融合后的图像进行故障识别。实验表明：通过DSAGAN融合后的绝缘子图像的5个评价指标均高于其他7种融合方案；YOLOv8目标检测算法对绝缘子破损、闪络、玻璃损耗、聚合物污秽的检测平均精确率mAP@0.5和mAP@0.5: 0.95分别达到了0.917和0.639，相比于YOLOv5分别提高了0.026和0.08。融合图像在不同绝缘子故障的识别率均高于单一的红外或可见光图像，平均识别率达到了93%，相比红外和可见光分别提高了6.25和4.5个百分点。
红外和可见光图像融合 绝缘子故障 评价指标 fusion of infrared and visible light images insulator fault DSAGAN DSAGAN least squares method YOLOv8 YOLOv8
南京邮电大学柔性电子全国重点实验室，化学与生命科学学院，江苏 南京 210023
过去十年里，传统光学微腔与激子之间的强耦合现象已被广泛研究，并在量子计算与激光等领域展现出广阔的应用前景，但受限于较低的品质因子与较小的模式体积，传统的光学微腔难以实现强耦合激发。相比于传统光学微腔，连续域束缚态（BIC）是一种存在于辐射连续域且无任何能量泄漏的特殊本征态。BIC因具有超高的品质因子与较强的光场束缚能力，为实现光与物质强相互作用提供了全新的思路。本文首先回顾了BIC的发展过程，并对其产生机制与分类进行简要介绍；然后，对BIC辅助的强耦合理论与特性进行讨论，并介绍利用BIC实现强耦合的相关研究；最后，对BIC的强耦合现象在激光领域的潜在应用与面临挑战进行总结与展望。
连续域束缚态 光学微结构 超表面 等离激元 光与物质相互作用 光学学报（网络版）
2025, 2(14): 1409002
1 中电科思仪科技股份有限公司，青岛
2 山东省电子测量仪器技术创新中心，青岛
3 电子测试技术重点实验室，青岛
随着光通信技术的不断提升与发展，设备生产厂商对高速光通信器件性能指标的测试精度要求越来越高。散射参数（S参数）可精确表征光通信器件的传输特性，传统分离式和整体式测量仪器单次测试中的随机误差随时间无规律地变化，它不能通过校准消除，但可以通过平均处理减少随机性对测试结果的影响。鉴于此，提出了一种高速宽频光网络参数自动化测试系统，其在高速宽频条件下进行一次连接、校准后可实现对光通信器件的多次连续测量，以此避免不同测量期间器件反复断开、连接，以及校准带来的漂移误差，减少同一连接间的随机误差对测量结果产生的影响。理论分析和实验结果表明，设计具有较好的测量重复性、更高的精度和更好的可靠性。
光通信 自动化测试 随机误差 高速宽频 光波元件分析仪 optical communication automatic test random error high speed broadband light-wave component analyzer
1 山西大学物理电子工程学院，山西 太原 030006
2 光量子技术与器件全国重点实验室，山西 太原 030006
3 山西大学光电研究所，山西 太原 030006
在引力波探测中，干涉臂通常使用光学谐振腔来增强耦合。由各类振动引起的激光指向偏移会导致入射到光学谐振腔中的光束偏离腔光轴，进而引起光学损耗，使得引力波探测精度降低。开展了高阶模光场注入光学谐振腔的指向对准误差信号增强的量子化处理研究。通过经典计算，在给出0~10阶模对准误差信号的基础上，进行了量子化处理。对误差信号的信号项和噪声项进行分析后，给出了光束的最小偏摆角，并研究了最小偏摆角与光功率和模式阶数的关系。结果表明，增大高阶模光场的模式阶数或增大入射光功率都会使激光在光束偏摆方向上的最小偏摆角减小。该方案有助于提高激光的指向稳定性。此外，高阶模还具有减小热噪声的优势，对于引力波探测具有重要的价值。
量子光学 光束指向稳定性 高阶厄米高斯光场 误差信号 中国激光
2025, 52(13): 1312001
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空天激光技术与系统部，上海 201800
2 中国科学院大学材料与光电研究中心，北京 100049
星载激光通信终端在捕跟建链初期存在较大的初始指向误差，严重影响了建链时长和断链恢复能力。为满足星载激光通信快速建链的需求，设计了一种基于无信标光系统指向误差修正的快速捕获方案，并将其应用于低轨（LEO）卫星互联网激光通信终端。利用基于最小二乘法的寻优算法对激光通信终端的指向偏差进行修正，将初始指向偏差从6.7 mrad修正到0.5 mrad左右，断链重捕时间由最初的8 min缩短到30 s。研究结果为星载激光通信终端链路的快速建立提供了有力支持。
自由空间光通信 无信标光 激光快速建链 指向偏差修正 中国激光
2025, 52(13): 1306001
1 河南工业大学 信息科学与工程学院，河南 郑州 450001
2 空军工程大学 航空工程学院 航空动力系统与等离子体技术全国重点实验室，陕西 西安 710038
冰晶粒子在融化过程中会形成复杂的混合态特征，进而影响其光学和辐射特性，对全球辐射效应和天气预报等研究具有重要影响。文中提出了一种非球形非均匀混合模型用于模拟冰晶粒子融化过程中的形态和混合态，并采用离散偶极子近似 (Discrete Dipole Approximation, DDA)法系统研究了3~640 GHz范围内融化冰晶粒子的光学特性随频率、纵横比、冰水混合比（Ice-to-Water Mixing Ratio, IWMR）等参数的变化规律。研究结果表明：不同融化阶段冰晶粒子的光学特性(消光效率因子、散射效率因子、不对称因子、散射相矩阵)存在较大的差异。具体表现为，融化冰晶粒子粒径越大，其消光效率因子、散射效率因子和不对称因子随频率变化的振荡幅度越大，融化冰晶粒子散射相矩阵元素的振荡越大，随着频率的增大，融化冰晶粒子散射矩阵元素的振荡也越大。随着冰晶粒子的融化，整体上这些光学参数随IWMR的降低呈现出规律性的变化，这也意味着忽略冰晶粒子的融化过程可能会导致错估其光学特性。研究结果还表明，冰晶粒子形态对消光效率因子、散射效率因子和不对称因子的影响主要在融化前期。当融化程度较低（IWMR=0.8）且尺度参数大于2.3时，冰晶核纵横比对其所有的光学特性参数均有着明显影响。当融化程度较高（IWMR=0.4）时，冰晶核纵横比对其粒子消光效率、散射效率和不对称因子等非散射角光学参数的影响基本可以忽略，但是随着粒子粒径的增大，冰晶核纵横比对粒子散射矩阵元素仍具有显著影响。研究结果可以为进一步理解冰云微物理特性演变规律、提升冰水含量反演精度等研究提供参考。
冰晶粒子 融化过程 光散射 离散偶极子近似法 ice crystal particles melting process light scattering discrete dipole approximation 红外与激光工程
2025, 54(6): 20240547
红外与激光工程
2025, 54(6): 20250033
