1 中国科学院上海技术物理研究所传感技术国家重点实验室，上海 200083
2 中国科学院上海技术物理研究所红外成像材料与器件重点实验室，上海 200083
3 中国科学院大学，北京 100039
集成冷光学的红外探测器杜瓦封装在中波、长波红外组件研制中具有重要意义，有利于抑制红外辐射背景、提升仪器灵敏度和集成度。提出了集成冷光学的中波、长波双波段探测器杜瓦组件，设计了一体化冷平台支撑、低漏热透镜支撑等新结构，解决了冷光学透镜组与探测器组合、双波段探测器透镜组之间高精度配准及高强度单点支撑钎焊等新工艺，建立了该冷光学集成组件杜瓦的冷面温度均匀性、双温区控制以及低热负载等关键参数。实现了杜瓦液氮热负载小于0.85 W，中波工作于73 K，冷面温度均匀性0.36 K，长波工作于65 K，冷面温度均匀性0.08 K，探测器与透镜组配准精度偏差优于±10 μm，探测器光学模组间配准偏差优于±15 μm。该新型杜瓦已通过一系列空间环境适应性试验验证，成功应用于风云四号系列气象卫星大气垂直探测仪中。
光学设计 双波段红外探测器 杜瓦集成封装 冷光学 低温透镜组 高精度配准 中国激光
2023, 50(23): 2310003
西北工业大学物理科学与技术学院光场调控与信息感知工业和信息化部重点实验室，陕西省光信息技术重点实验室，陕西 西安 710129
基于衍射元件的特殊成像性质，使用双层衍射元件进行双波段红外光学系统设计已成为研究热点。使用双层衍射元件能够有效提升宽波段的衍射效率，在简化系统结构的基础上提高像质。将红外成像系统设计为制冷型结构，能够消除背景噪声干扰，保证100%的冷光阑效率。基于带宽积分平均衍射效率最大化方法，设计了一款含有双层衍射元件的制冷型双波段红外光学成像系统，实现了在双波段红外和宽温度范围下的无热化设计。光学系统含有三片透镜，仅由两种材料组成，入瞳直径为80 mm，焦距为100 mm，F数为1.25，有效视场为6°，工作波段为3.7~4.8 μm和8.0~12.0 μm，工作环境温度为-40~60 ℃。分析结果表明，在整个温度范围内，在17 lp/mm截止频率处，双波段红外光学系统所有视场的调制传递函数分别高于0.78和0.59，同时双层衍射元件在红外双波段的带宽积分平均衍射效率分别为99.35%和98.73%，综合带宽积分平均衍射效率为99.04%。此光学系统的结构设计简单，成像质量好，在**和商业应用中具有一定优势。
光学设计 衍射元件 双波段红外 衍射效率 无热化
1 昆明物理研究所，云南 昆明 650223
2 63850 部队，吉林 白城 137000
红外焦平面阵列由于受到制造工艺等的影响，常常会出现盲元，过往通常使用的单波段盲元 补偿算法对大盲元簇及位于边缘位置的盲元补偿效果不尽如人意，随着双波段热像的逐渐兴起，本 文提出了一种基于双波段信息的盲元补偿算法，该算法结合了两个波段的信息，通过对盲元位置的 分类，根据两个波段盲元邻域信息的相似性，使用不同的策略对图像中的盲元进行补偿，能够较为 有效地对图像中的大盲元簇及位于边缘的盲元进行补偿。
红外焦平面 盲元补偿 双波段红外 infrared focal plane, blind element compensation,
1 中国人民解放军 32381部队，北京 100020
2 昆明物理研究所，云南昆明 650223
3 陆军装备部驻重庆地区军事代表局驻昆明地区第一军事代表室，云南昆明 650032
中长波双波段红外成像技术能同时获得中波、长波两个大气窗口的红外辐射信息，同时具有两种单波段成像技术的优点。通过优势互补，中长波双波段红外成像技术能够提高装备对各种复杂环境条件的适应能力，提高各类作战任务的成功率。在过去二十几年中，欧美主要国家实现了从双探测器双波段成像到单探测器双波段成像的发展及批量装备，目前正向更高分辨率、更远作用距离的方向发展。中长波双波段红外成像技术主要用于提高各类主战装备对不同的作战环境的适应能力以及各类搜索跟踪识别系统对目标的探测识别成功率。此外，可以通过中长波双波段红外成像技术获取目标的温度、光谱特性等特征信息，可用于反干扰、反伪装。
双波段红外成像技术 红外探测器 双波段光学系统 图像融合 复杂环境适应性 探测识别成功率 目标温度 dual-band infrared technology, infrared detector,
1 无锡职业技术学院, 江苏 无锡 214121
2 无锡科技职业学院, 江苏 无锡 214028
3 江南大学物联网工程学院, 江苏 无锡 214122
本文基于可燃气体吸收特定波段的红外光原理, 设计了一款红外双波段可燃气体探测器。通过分析碳氢类可燃气体分子吸收特性, 确定了可燃气体的吸收波长与参考波长, 并完成了探测器的光路部分和整体硬件电路设计。通过在高低温实验平台内某一恒定温度下, 配制 8组不同浓度的气体进行标定, 并记录下标定的数据, 生成了探测器的检测浓度计算曲线。同时, 通过对待测气体浓度为 0状态下的多组不同环境温度测试, 得出探测器受环境温度影响的特性, 引入吸收参数 H, 并建立吸收参数 H与温度的补偿表, 实现了对因温度变化所引起的检测偏差的合理补偿。实验结果表明, 该探测器的精度较好、响应快, 高低温性能稳定, 完全符合国家标准和设计要求。
双波段红外 可燃气体 探测器 算法设计 dual-band infrared combustible gas the detector recognition algorithm
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学,北京 100049
为提高成像光谱仪的工作波长范围，提出了基于双波段焦平面探测器(FPAs)的双衍射级次全共路Offner成像光谱仪结构。该结构中凸面光栅的一级衍射光和二级衍射光完全重叠共路传输，并可由焦平面处的双波段红外焦平面探测器IR FPAs实现级次的自然分离和同时探测。分析了该结构的工作原理和设计方法，基于几何光线追迹法仿真了谱线弯曲和色畸变特性，基于Huygens点扩散函数(PSF)仿真了光谱响应函数(SRF)并导出了光谱带宽。实验显示: 双衍射级次共路Offner成像光谱仪的工作波段为3~6 μm(二级衍射)和6~12 μm(一级衍射)，谱线弯曲和色畸变均小于0.5个像元宽度，光谱带宽分别为13.2~14.3 nm(二级衍射)和28.3~33.3 nm(一级衍射)，两个工作波段内的衍射效率均大于或等于20%。整个系统结构简单紧凑、光谱范围宽，满足对地物或深空目标的中等分辨率的中远红外光谱探测需求。
成像光谱仪 双衍射级次 共光路探测 双波段红外焦平面探测器(IR FPAs) imaging spectrometer dual-order overlapped common-path detection dual-band IR Focal Plane Array(FPA)
对中波/短波偏振红外成像光学系统进行了研究, 设计了一个新颖的共口径中波/短波偏振红外成像光学系统。该光学系统由全反射式无焦光学系统、分束镜、二级望远系统、偏振组件和红外物镜系统组成, 为了约束主反射镜、双面反射镜、分束镜和偏振片的口径, 创造性地采用了三次成像光学系统。光波经无焦光学系统后被分束镜分成中波红外波段(3～5 μm)和短波红外波段(1～2.5 μm), 然后分别经两个物镜系统会聚到两个探测器上, 实现了双波段共口径成像。给出了光学系统的设计结果, 像质良好, 满足整机使用要求。
光学系统 红外光学系统 双波段红外光学系统 共口径
1 华中光电技术研究所,武汉,430073
2 中国人民解放军92728部队,上海,200436
分析了人眼视觉和基于假彩色的NRL方法,并将其扩展应用到中波/长波双波段红外图像融合处理中.该方法以双波段红外图像不同的目标响应特征为基础,对RGB三通道分别赋值融合,给出了仿真实验的结果.利用熵和交叉熵等统计参量对多种融合方法的性能进行了定量的评价和比较,实验结果表明基于假彩色的红外双波段图像融合技术简单有效,有利于实时处理.
图像融合 双波段红外图像 假彩色
