在室温太赫兹探测技术领域中, 热敏微桥结构的太赫兹探测器具有探测波段宽、阵列规模大、集成度高、实时成像等显著特点。文中对室温太赫兹探测技术、基于热敏材料的太赫兹探测技术国内外发展现状进行了综述, 分析了基于氧化钒薄膜微桥结构的非制冷长波红外焦平面探测技术, 存在着太赫兹波低吸收探测性能弱的不足, 针对太赫兹波探测进行优化设计, 同时介绍了电子科技大学在太赫兹探测阵列吸收结构方面的部分研究工作。

超导纳米线单光子探测器(SNSPD)是一种量子极限灵敏度的光探测器。它的基本原理是利用光子能量实现超导纳米线库珀对的拆对, 从而在超导纳米线局域发生超导-非超导相变。和传统半导体单光子探测器相比, 具有探测效率高、暗计数低、时间抖动小、死时间短、宽谱响应以及自由运行等优势。高性能SNSPD已经在量子信息、激光通信、激光雷达等领域得到了广泛应用。文中概述了过去几年间国内外在SNSPD研发、应用成果及产业化等方面的进展, 并对SNSPD未来的技术发展和应用进行了展望。

水平扭摆冲量测量装置是研究激光与工质烧蚀冲量耦合的有效手段。针对测量过程易受干扰的特点, 基于冲量瞬间作用模型, 通过系统参数标定误差和冲量误差与噪信比关系, 采用蒙特卡洛数值仿真方法, 提出了测量噪声影响系统参数标定和冲量测量误差的分析方法。所提出的方法可应用于分析测量噪声对系统参数标定误差、冲量测量误差的影响规律研究, 为微小冲量测量误差和结构设计提供依据。

红外偏振成像在抗干扰目标检测、复杂环境下人造物识别中具有潜在优势, 同时能够获取目标表面理化特性。分时、分振幅、分孔径红外偏振成像方式由于体积、重量、功耗等的不足限制了其应用, 而小型化、集成化、实时成像设备是红外偏振成像广泛应用的前提, 而对于所获取数据的智能分析是其应用的基础。介绍了所研制的红外偏振智能感知系统, 通过分焦平面式成像技术实时采集目标场景的红外偏振数据, 通过深度学习与分焦平面偏振成像紧密融合, 实现高质量偏振图像恢复与典型场景下运动目标的智能感知。

迭代相位恢复是一种将算法优越性与成像系统相结合的计算成像技术, 它将有助于显微镜的小型化与低成本化。基于多距离相位恢复的无透镜成像技术因其高分辨、大视场以及无相差等特性成为计算成像领域的一个研究热点。多距离相位恢复可通过不同衍射距离下的多幅强度图样迭代重建出样品的完整波前信息。目前, 无透镜多距离成像系统存在倾斜照明、收敛迟滞、初始距离无法直接测量、真彩色成像疵病、分辨率受限等问题。文中系统地综述了国内外研究团队针对这些问题的解决措施以及最新研究进展, 并给出了相对应的实验验证。

随着5G、物联网以及大数据等业务的发展, 光通信网作为数据传输的主干线, 扩展其系统容量、提高传输稳定性以及网络智能化势在必行。空分复用技术主要以多芯光纤、少模光纤以及少模-多芯光纤作为实现载体, 被认为是提升光通信网络系统容量、构建下一代光通信网络的关键。主要研究了空分复用光纤在光传输、高性能激光器、光纤传感等领域的应用, 结合已报道的实验结果, 充分说明空分复用光纤的研究是现代光纤通信系统的重要方向, 也是未来光通信领域研究和关注的热点。

提出空间编码复用散斑技术来实现单个单像素探测器对多个物体信息的同时探测获取。使用空间编码复用散斑对多个物体信息进行照明, 使用单像素探测器对回波信号进行探测, 利用关联算法获取混叠多物体信息, 然后用空间编码信息对随机采样的多个物体信息进行解码, 最后采用压缩感知技术对完整的多个物体信息进行复原。使用该技术分别实现了对多空间、多光谱和多偏振信息的同时探测获取, 实验结果证实了该技术的有效性, 该技术可有效降低系统数据量, 提高关联成像系统的成像效能。

根据大气观测目标, 从云-气溶胶、风场和大气分子三个主要方向对天基激光雷达在大气环境观测领域的应用、配置和相关技术发展进行了分析, 研究了天基大气环境探测激光雷达的探测机制、技术体制、系统配置、应用现状、适用范围、约束条件等, 提出天基大气环境观测激光雷达载荷研制应根据任务应用需求、科学和工程目标、各技术体制特点和器件及处理技术特点合理制定指标体系, 充分发挥激光技术长项, 与其他载荷手段优化配置, 技术研究方面应扬长补短短, 并在此基础上展望了天基大气环境观测技术和应用的发展趋势、研究热点及其应用拓展。

基于稀疏限制的鬼成像雷达(Ghost Imaging Lidar via Sparsity Constraints, GISC Lidar)属于一种全新的凝视成像雷达体制, 具有探测灵敏度高、超分辨以及较好的抗干扰能力等特点。为了将GISC Lidar进行应用成果转化, 文中在简述GISC Lidar机理和近期国内外研究进展基础之上, 重点介绍了面向实际应用时GISC Lidar所需解决的核心问题以及该课题组在近期取得的主要研究成果, 进而对GISC Lidar的发展趋势进行了展望和探讨。

系统研究了窄线宽低噪声单频连续光纤激光器、高能量纳秒长脉冲单频光纤激光器以及高峰值功率纳秒短脉冲光纤激光器三类高性能光纤激光器: 实现了工作于1、1.5及2 μm波段的单频连续光纤激光器, 典型光谱线宽小于3 kHz, 强度噪声接近于散粒噪声极限; 实现了高能量单频光纤激光器, 脉冲能量超过200 μJ, 重复频率20 kHz, 脉冲宽度100~500 ns, 激光波长位于1.5 μm波段; 实现了高峰值功率纳秒短脉冲光纤激光器, 峰值功率超过700 kW, 重复频率10 kHz, 脉冲宽度3 ns; 同时还实现了高重频高峰值功率纳秒短脉冲光纤激光器, 峰值功率超过200 W, 重复频率3 MHz, 脉冲宽度1~5 ns。文中阐述了以上几类高性能光纤激光器在激光雷达探测系统中的应用前景。