1 北京空间机电研究所环境资源与气象探测领域办，北京 100094
2 北京空间机电研究所红外相机研究室，北京 100094
3 北京空间机电研究所科技处，北京 100094
4 中国气象局国家卫星气象中心，北京 100081
5 中国气象局风云气象卫星工程管理办公室，北京 100081
6 上海航天技术研究院气象环境卫星总体部，上海 201100
强对流天气是发生最频繁、影响最广泛的气象灾害，造成了巨大经济损失，严重威胁人民和社会安全，更是航空航天和信息通信等技术领域的重大威胁。闪电作为全球性强对流天气的典型要素，对强对流具有重要指示作用，因此闪电探测和强对流预警预报成为天基遥感的重要任务之一。系统地总结了闪电危害，闪电探测体系的发展历程和现状，天基闪电光学探测的技术难点、实现途径和发展现状；同时详细阐述了我国FY-4A闪电成像仪技术实现途径及在轨应用成果。FY-4A闪电成像仪利用时间滤波、空间滤波、超窄带光谱滤波、星上时空域多维融合点目标检测等多维技术实现了天基闪电光学探测载荷的研制与在轨应用，国内气象部门和众多科研院所利用FY-4A闪电成像仪的闪电探测结果实现了强对流灾害的精确预警预报，产生了重大经济效益与社会效益。最后，针对目前闪电探测体系存在的问题，分析了我国未来天基闪电探测系统的发展趋势，为我国后续闪电探测发展提供了参考。
强对流灾害 天基闪电光学探测 时空多维融合 预警预报 闪电探测综述
1 中国建筑材料科学研究总院，北京 100024
2 瑞泰科技股份有限公司，北京 100024
Al2O3-ZrO2-Cr2O3-SiO2(AZCS)材料是一种新型熔铸耐火材料，该材料在高温、高侵蚀性条件下的抗侵蚀性能优于其他类型的电熔耐火材料。为了研究该材料对硼硅酸盐玻璃熔体的抗侵蚀行为，利用含B2O3质量分数约12%的硼硅酸盐玻璃固化体对AZCS材料在1 500 ℃条件下进行侵蚀试验。结果表明：AZCS材料在侵蚀后，按照侵蚀程度可划分为变质层、过渡层、中心层。中心层变化很小，该层仍存在大量的铝-铬固溶体和斜锆石相，只有少量新形成的镁铝尖晶石相；渗入材料的MgO与固溶体反应，在原位形成镁铝尖晶石，并部分取代原有位置上的铝-铬固溶体。在过渡层中镁铝尖晶石形成的量达到最大，铝-铬固溶体溶解消失，该层存在的相为镁铝尖晶石相与斜锆石相；在变质层中基本只存在未被溶解的Cr2O3相，Cr2O3结构松散，呈蠕虫状形貌，铝-铬固溶体、斜锆石及镁铝尖晶石均溶解消失。
熔铸 锆铬刚玉材料 硼硅酸盐玻璃熔体 抗侵蚀 fused-cast zirconium?偉dchromium corundum refractory borosilicate glass melt corrosion resistance
探究乳腺癌调强放射治疗影像引导锥形束CT（Cone-beam CT，CBCT）匹配区域的选择对靶区精度的影响，为临床应用提供参考。回顾性分析2020年1月至10月乳腺癌保乳术后行放疗患者22名，比较入组病例不同匹配框对靶区匹配精度的影响，设置胸骨组（对照组1）、胸椎组（对照组2）与胸骨胸椎+靶区组（研究组）3种不同匹配区域进行配准，每组测量记录匹配误差、CBCT与定位CT靶区术腔边界金属夹位移数据。共获得匹配误差与靶区金属夹位移数据各528组，对所得数据采用独立样本非参数检验分析并计算3组金属夹的3D矢量距离。胸骨组与研究组匹配误差除旋转误差X轴方向差异有统计学意义，其余方向差异均无统计学意义（p>0.05），胸椎组与研究组的匹配误差均无统计学意义（p>0.05）。胸骨组与研究组靶区金属夹在X、Y、Z三个方向位移分别为：（1.59±1.61）mm与（1.23±1.19）mm（p=0.045）、（1.65±1.44）mm与（1.89±1.52）mm（p =0.006）、（1.13±1.18）mm与（1.37±1.31）mm（p=0.999）；胸椎组与研究组靶区金属夹在X、Y、Z三个方向的位移分别为：（1.51±1.83）mm与（1.23±1.19）mm（p =0.002）、（1.69±1.84）mm与（1.89±1.52）mm（p<0.001）、（0.91±1.28）mm与（1.37±1.31）mm（p=0.003）。三组靶区金属夹3D矢量距离分别为：（3.16±1.92）mm、（3.62±1.92）mm、（2.52±1.53）mm。乳腺癌调强放疗CBCT自动配准最佳匹配区域应包括胸骨、胸椎与患侧靶区，术腔放置金属夹能提高乳腺癌放疗靶区匹配精准度。
乳腺肿瘤/调强放射疗法 摆位误差 CBCT匹配区域 自动配准 Breast tumor/intensity modulated radiotherapy Position error Matching reference points Automatic registration 辐射研究与辐射工艺学报
2023, 41(6): 060301
上海工程技术大学 电子电气工程学院，上海 201620
为了克服在数字全息术中激光源高相干度造成的散斑噪声降低成像质量问题，论文提出将石英退偏器与电控液晶散射片相结合用于数字全息术中。通过在物光路中加入一个石英退偏器，利用退偏器的退偏性能使物光光路中的线偏光变成随机偏振光，降低与参考光的相干程度，实现对散斑噪声的抑制；通过给液晶散射片外加电场可以引起液晶分子的运动和光轴取向改变，调整液晶驱动电压大小来改变入射光的不同散射效果，有效地降低了光源的相干性；分别将单独采用石英退偏器和电控液晶散射片的重建图像与组合装置的重建图像进行对比分析，通过实验验证了所提方法的有效性。实验结果表明：两种实验对象在组合装置下的重建像峰值信噪比分别达到16.91和18.30，结构相似度为0.47和0.43，等效视数较原始重建像提高了42%和30%，散斑指数为1.52和1.29。论文提出的方法可较好地去除散斑噪声，保留更多的图像细节部分。
数字全息 噪声抑制 液晶 退偏器 偏振态 digital holography noise suppression liquid crystal depolarizer polarization state
1 苏州大学光电科学与工程学院，江苏 苏州 215006
2 江苏省先进光学制造技术重点实验室 & 教育部现代光学技术重点实验室，江苏 苏州 215006
3 北京空间机电研究所，北京 100094
根据静止轨道特点，分析设计覆盖近紫外至长波红外波段的成像光谱仪光学系统，将0.3~12.5 μm的光学全谱段细分为5个子谱段并集成于光学系统，每个子谱段均采用4个分光系统在视场内拼接实现宽幅所需的超长狭缝，狭缝总长最长达241.3 mm，通过内扫描实现400 km×400 km地面覆盖。重点研究满足拼接要求的紧凑型长狭缝分光系统，指出其实现高保真分光成像需满足低畸变、低杂散、高信噪比、均匀光谱响应等条件。据此，设计基于凸面闪耀光栅的Offner型和Wynne-Offner型高保真分光系统，并研制各个子谱段的原理样机。给出全谱段长狭缝和凸面闪耀光栅两种核心元件的研制结果，单条狭缝最长达61.44 mm，5个谱段的光栅槽密度范围为8.8~312.1 lp/mm，峰值效率均在70%以上，最高达86.4%。以可见近红外和长波红外两个谱段为例，给出分光系统装调和测试过程，结果表明所研制的分光系统具有高保真性能，各项指标均满足要求。
光学设计 成像光谱仪 全谱段 高保真 静止轨道 凸面闪耀光栅
浙江大学光电科学与工程学院，浙江 杭州 310058
硅光技术凭借其CMOS兼容性和高集成度等突出优势，被认为是最具发展潜力的新一代光子集成主流技术，在全球范围内受到极大关注。近年来，无源/有源硅光器件及其集成芯片研究均取得了重要进展。而随着光通信、光互连、光传感、光测量及光计算等新兴领域的飞速发展，硅光技术迎来了更为广阔的应用空间。与此同时，硅光器件及芯片也面临着更高性能、更高密度和更大规模等重要挑战。本文聚焦于面向波分复用、偏振复用、模式复用及混合复用等应用的高性能无源硅光波导器件，重点阐述了其性能突破及功能拓展，并探讨了硅光波导器件的发展前景。
集成光学 硅光 波分复用 偏振复用 模式复用 高性能 光学学报
2022, 42(17): 1713001
上海工程技术大学 电子电气工程学院 电子信息系, 上海 201620
为了解决传统相位生成载波(PGC)解调算法在光强扰动和调制深度漂移引起的解调失真现象, 采用基波混频和差分自乘的改进PGC解调算法, 进行了相关的理论分析和仿真验证。结果表明, 该算法能很好地抑制光强扰动引起的失真, 在引入1.5rad~3.5rad的光强扰动时可以达到近30dB的信纳比, 比传统的离散余弦变换算法高出近15dB; 同时能消除对调制深度C的依赖性, 可以实现低于0.1%的总谐波失真和30dB的信纳比, 比传统算法高出近10dB, 线性度高达99.99%。该研究为光纤干涉型传感的解调提供了一种新的方案。
光通信 解调失真 光强扰动 调制深度 optical communication demodulation distortion light intensity disturbance modulation depth
1 上海理工大学 生物医学工程研究所，上海 200093
2 浙江大学 杭州国际科创中心，浙江 杭州 311200
针对太赫兹被动成像系统前端功率探测器内部引入的低频噪声（1/f噪声）对成像精度的影响较为明显的问题，设计了一种高灵敏度调制解调系统来降低低频噪声对成像的干扰。通过控制外部信号源使功率探测器在正常工作与饱和状态之间快速切换，实现对目标信号的调制，从而将目标信号的频率调制到高于功率探测器引入的低频噪声频段以便将低频噪声滤除，进而降低该低频噪声对后续成像质量的影响。通过MATLAB软件仿真，可模拟出信噪比(SNR)为31.17 dB的功率探测器输出信号，同时通过对目标信号调制解调，目标信号的信噪比被提高到了268.13 dB。通过对所设计的高灵敏度调制解调系统实际测试，可得目标信号的信噪比由4.22 dB提高到了301.88 dB。研究结果表明，该高灵敏度调制解调系统能有效降低太赫兹探测器内引入的低频噪声对后续成像质量的影响。
太赫兹被动成像 调制解调 低频噪声 terahertz passive imaging modulation and demodulation low frequency noise
1 电子科技大学 基础与前沿研究院, 成都 610054
2 电子科技大学 电子薄膜与集成器件国家重点实验室, 成都 610054
3 北京大学 东莞光电研究院, 广东 东莞 523808
4 中国振华集团永光电子有限公司, 贵阳 550018
提出了一种含介质深槽的横向p沟道功率MOSFET(p-MOSFET)。深槽内填充了线性组合的高介电常数(high-k)介质和二氧化硅, 以调变寄生的深槽电容(CDT), 使CDT充电电荷增大且使该充电电荷沿纵向接近均匀分布。在深槽一侧, 通过提高p型漂移区剂量来提供负极板充电电荷, 在深槽另一侧, 通过增设n型区来提供正极板充电电荷。两侧漂移区的电荷补偿效应均得到增强, 器件性能获得提高。仿真结果表明, 当击穿电压VB为450 V时, 器件的比导通电阻RON,SP为9.5 mΩ·cm2, 优值达21.3 MW/cm2, 优值为现有器件的2.7倍。该项研究成果为功率集成电路提供了更优的器件选择。
深槽 high-k介质 电荷补偿 deep-trench p-MOSFET p-MOSFET high-k dielectric charge compensation
光子学报
2021, 50(11): 1106005
