中国电子科技集团公司第十一研究所，北京100015
通过理论计算分析了金属网栅的电磁屏蔽特性与红外透过率之间的关系，发现金属网栅的电学特性与光学特性是相背离的。为满足镀金属网栅后光学镜片的透过率降幅小于等于5%、屏蔽效能大于30 dB (频率范围为14 kHz～18 GHz)的要求，首先通过理论计算选用线宽为10 m、周期单元的长度和宽度均为500 m、膜层厚度为1 m的金属网栅(Ni-Ag)。然后采用直流磁控溅射镀制技术在直径为100 mm的硫化锌基片表面成膜。经过曝光、显影、坚膜、腐蚀、剥离等工艺，获得了镀Ni-Ag频率选择表面(Frequency Selective Surface, FSS)网栅的红外窗口样片。最后对红外窗口样片进行了透过率和屏蔽效能测试。测试结果满足设计要求。该计算数据可用于预估光学窗口的电磁屏蔽性能，为后续的设计工作提供参考。
电磁屏蔽 电磁防护 金属网栅 红外窗口 electromagnetic shielding electromagnetic protection metal grid infrared window
1 南通市口腔医院，江苏 南通 226000
2 南通市中西医结合医院，江苏 南通 226000
3 北京大学长三角光电科学研究院，江苏 南通 226000
4 人工微结构和介观物理国家重点实验室，北京大学物理学院，北京 100871
与可见光区（400~700 nm）和近红外一区（NIR-I，700~900 nm）荧光成像（FL）相比，近红外二区（NIR-II，1000~1700 nm）荧光成像具有更深的穿透深度、更高的信噪比。开发亮度高、吸收/发射波长长、生物相容性好的NIR-II荧光探针一直是NIR-II荧光成像领域的一个重要研究方向。有机NIR-II荧光探针以其优异的生物相容性和良好的药代动力学特性而备受关注。本文从红移吸收/发射波长、提高荧光量子产率/摩尔吸光系数、改善生物相容性等角度系统总结了近年来花菁类染料、D-A-D小分子、聚合物点等有机NIR-II荧光探针的研究进展，重点介绍了具有代表性的荧光探针在活体NIR-II荧光成像中的应用，最后讨论了有机NIR-II荧光探针迈向临床应用面临的潜在挑战。
医用光学 近红外二区 荧光探针 花菁类染料 有机小分子 聚集诱导发光 共轭聚合物 中国激光
2023, 50(21): 2107101
云顶高度是云最基本且十分重要的参数，同时也是研究空域容量、航线高度配备和天气预测预警等的重要参数。简单描述了基于卫星资料反演云顶高度的主要方法的原理和优缺点，然后介绍了单红外窗区法、太阳光反射率--红外窗区法、H2O--红外窗区法和红外分裂窗查算表算法的原理和优缺点，并对相关卫星的业务算法进行了简要评述。接着对单红外窗区法反演对流云云顶高度进行了检验。结果表明，单红外窗区法反演不透明厚云的精度和相关性都很高。最后分析了影响各方法精度的原因，并对后续云顶高度反演方法进行了展望。
卫星资料 云顶高度 红外窗区法 satellite data cloud top height infrared window method
1 浙江大学现代光学仪器国家重点实验室，浙江 杭州 310058
2 浙江大学光电科学与工程学院光及电磁波研究中心，浙江 杭州 310058
3 浙江大学先进光子学国际研究中心，浙江 海宁314400
近红外二区荧光成像技术是一种大深度、高分辨的光学活体成像手段。相较于可见光（360~760 nm）和近红外一区（760~900 nm）窗口，近红外二区（900~1880 nm，NIR-II）窗口内的组织光吸收明显提升，显著抑制了二维面阵成像中的散射背景，使得成像效果得到改善。围绕着NIR-II窗口，研究者们已经开发了多种发光探针、成像系统及诊疗手段，在啮齿类、非人灵长类实验动物上展开实践，并在临床外科手术中初步评估了其应用前景。将从生物组织对可见-近红外波段光子的吸收与散射作用入手，阐述NIR-II光学成像的理论机制，简要介绍常见的几类NIR-II光学探针，综述现有的几种多模态NIR-II成像方式，并对成像引导下的多功能诊疗平台进行讨论，旨在为该领域的进一步发展提供参考，争取早日实现临床转化。
激光与光电子学进展
2022, 59(6): 0617001
细化陶瓷微观结构至纳米级, 可以减少光的散射损失, 为开发新型光学陶瓷提供了一种有效的方法。本研究采用溶胶-凝胶法合成粉体, 结合热压烧结工艺制备出光学性能优异的新型Lu2O3-MgO纳米复合陶瓷, 研究了粉体合成条件及热压烧结工艺对样品微观结构的影响, 并对计算的理论透过率与样品的实际透过率进行了比较。研究结果表明: 采用优化后工艺制备的Lu2O3-MgO陶瓷具有均匀的相域分布, 晶粒尺寸约为123 nm, 3~5 μm波段的透过率高达84.5%~86.0%, 接近理论透过率; 维氏硬度为12.2 GPa, 断裂韧性为2.89 MPa·m-1/2, 抗弯强度达到(221±12) MPa, 是一种潜在的红外透明窗口材料。
溶胶-凝胶法 热压烧结 Lu2O3-MgO 纳米复合陶瓷 红外窗口材料 Sol-Gel method hot-pressing sintering Lu2O3-MgO nano-composites infrared window materials
中国科学院上海光学精密机械研究所，上海201800
氟镓酸盐玻璃是一种性能良好的红外光窗材料。为了提升窗口观测、探测及防护性能，在氟镓酸盐基底上设计和制备了0.4～0.9 m、1.064 m、3.7～4.8 m三波段复合增透保护膜。根据光学性能及环境稳定性要求选择薄膜材料并对膜系进行了设计，然后利用电子束蒸发方法对多层膜进行了制备。测量结果表明，2.9 m处的水吸收峰拉低了中红外波段的透过率。通过改进工艺及后处理等途径提高了膜层致密度，有效抑制了膜层的水吸收。利用沸水浸泡法对镀膜元件的环境稳定性进行了实验验证。结果表明，经过离子束辅助沉积及退火处理的薄膜样品具有较好的光学性能和环境适应性。
氟镓酸盐玻璃 红外窗口 三波段 增透保护膜 fluorogallate glass infrared window three-band anti-reflection protective film
1 重庆大学材料科学与工程学院，重庆 400030
2 四川理工学院腐蚀与防护实验室，四川 自贡 643000
利用直流非平衡磁控溅射技术，在100℃条件下，在单晶硅上制备了具有红外增透效果的类金刚石薄膜，研究了偏压对薄膜结构、机械性能和红外光学性能的影响，解释了薄膜结构与性能之间的关系。利用场发射扫描电镜（FESEM）、Dektak150 型台阶仪、Raman 光谱仪、纳米压痕仪、椭偏仪和傅里叶红外吸收光谱仪表征薄膜形貌、结构、硬度、折射率和红外光学性能。实验结果表明：在偏压为－100V 时，薄膜中sp3 相含量最高，得到最大的纳米硬度14.8 GPa 和最大折射率2.36，此时透光率为67.3%；在偏压为－200V 时，薄膜硬度为11.2 GPa，薄膜的折射率为2.06，最接近零反射膜所需折射率，此时透过率最大。
红外窗口 类金刚石薄膜 脉冲负偏压 力学性能 光学性能 infrared window diamond like carbon films pulsed negative bias mechanical properties optical properties
1 天津津航技术物理研究所 天津市薄膜光学重点实验室，天津 300192
2 浙江大学 现代光学仪器国家重点实验室，杭州 310027
3 山东省计量科学研究院，济南 250014
4 中国科学院光电技术研究所，成都 610209
通过双离子束溅射方法在蓝宝石、硅衬底上制备了单层SiO2薄膜，分析了SiO2薄膜残余应力、表面形貌、微观结构以及光学性能(可见-近红外0.4~1.2 μm和中红外3~5 μm波段)在400 ℃~1 000 ℃温度范围内的演化规律.研究结果表明：在400 ℃附近，SiO2薄膜残余应力存在局部极小值；SiO2薄膜光学性能的演化与膜层表面质量、内部残余应力及微观结构变化密切相关；经1 000 ℃高温处理后，蓝宝石窗口表面SiO2薄膜红外透射性能仍能保持很好的稳定性，且膜层表面没有出现显著的气泡、开裂等损伤形貌.该研究结果可为恶劣环境下光学窗口头罩表面薄膜系统的设计提供指导.
薄膜 红外窗口 离子溅射 热稳定性 Thin film Infrared window Ion beam sputtering Thermal stability
1 北京航空航天大学 能源与动力工程学院，北京 100191
2 中国航天科技集团 宇航智能控制技术国家级重点实验室，北京 100854
3 北京航天自动控制研究所，北京 100854
对于大气层内的高速飞行器，强烈的气动加热使红外探测系统的红外窗口温度迅速上升，成为气动热辐射效应的主要因素，导致红外探测系统的探测距离、识别概率、跟踪精度等性能下降，甚至失效。通过简化红外窗口热辐射传输模型，设计了一种红外窗口热辐射特性试验平台，并对某蓝宝石红外窗口在中波红外3.7~4.8 μm波段的热辐射特性进行试验研究。研究结果表明，在100~350 ℃高温范围内，该红外窗口热辐射特性与温度近似呈现3次方关系，随温度升高，透过率下降约16%，而自身辐射持续增强，幅度最高在100倍以上，对红外探测系统造成的影响比透过率要大得多。
高超声速 红外窗口 气动热辐射效应 自身辐射 蓝宝石 hypersonic infrared window aero-thermo-radiation effect self-radiation sapphire
