1 北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081
2 中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室，国家卫星气象中心(国家空间天气监测预警中心)， 北京 100081
3 许健民气象卫星创新中心，北京 100081
基于美国国家极地操作环境（NPP）卫星可见光红外成像辐射仪（VIIRS）的红外和微光遥感数据开展夜间火点检测识别研究，并提出一种联合微光辅助红外遥感数据的夜间微小火点识别（FRJLI）算法。首先，采用VIIRS多天数据融合获得研究区的城市灯光背景图，为火点检测消除城市灯光影响；然后，在传统红外通道火点识别算法的基础上，联合微光通道的火点阈值调试，通过多通道阈值判别、绝对火点识别和上下文判别得到最终的识别结果。以韩国2022年3月4—13日森林火灾和蒙古国2022年4月18—19日草原火灾案例进行实验，根据夜间假彩图和植被指数验证了FRJLI算法识别火点的正确性，分析每天识别火点的亮温和辐射值关系，得出红外与微光数据的相关性及敏感性差异，FRJLI算法较NASA官方火点产品或其他火点算法结果具有更高的识别质量，特别是提高了微小火点的识别率，为更高效准确地识别火点提供了技术支持。针对森林和草原火点的识别效果表明，该算法适用性更广。
遥感 VIIRS 微光 红外波段 夜间火点识别 联合识别
1 江南大学物联网工程学院，江苏 无锡 214122
2 江南大学先进技术研究院，江苏 无锡 214122
模式转换器承担着波导基模到高阶模的转换任务，是片上多模光传输、模分复用传输的重要器件。基于薄膜铌酸锂平台，提出一种利用V形硅阵列的薄膜铌酸锂波导模式转换器，转换结构主要包括沿光传输方向排布的V形硅阵列，位于薄膜铌酸锂波导顶部。基于上述结构进行详细的设计与优化分析，在中心波长为1550 nm、转换长度仅为11 μm的情况下，实现了输入TE0模到输出TE1模的高效转换。模式转换效率为96.8%，串扰为-28.6 dB，插入损耗为0.78 dB。进一步对转换结构进行横向扩展，实现了输入TE0模到输出TE2模的高效转换。模式转换效率为91.3%，串扰为-14.3 dB，插入损耗为1 dB。若继续扩展，可获得其他高阶模。本器件及设计方法有望在薄膜铌酸锂波导多模光传输方向发挥优势，推动薄膜铌酸锂光子集成器件及回路的发展。
集成光学 集成光器件 光波导 铌酸锂 微光学器件 激光与光电子学进展
2024, 61(5): 0523001
吉林大学电子科学与工程学院集成光电子学国家重点实验室，吉林 长春 130012
近年来，红外微光学器件由于在红外传感与成像、红外探测等领域中具有重要的应用价值而得到了飞速发展，直接在硬脆材料衬底上制备的红外微光学器件更是在苛刻环境应用领域中具有不可代替的作用。针对此需求，已经有研究人员提出了多种高精密制造方法。其中，飞秒激光加工由于真三维加工等独特优势已经被广泛应用于各种复杂三维微纳结构的制备，也为解决硬脆材料红外微光学器件的制备问题提供了新的思路。从飞秒激光加工技术、常用红外光学材料以及基于飞秒激光加工的硬脆材料红外微光学器件的制备和应用方面入手，梳理了近些年此领域的发展情况，重点介绍了折射器件和衍射器件等红外微光学器件以及飞秒激光加工技术在红外传感与成像、红外探测等领域中的应用，并对飞秒激光加工硬脆材料红外微光学器件的发展趋势进行了展望。
激光技术 飞秒激光 硬脆材料 红外微光学器件 红外微光学应用
1 中国科学院合肥物质科学研究院 安徽光学精密机械研究所，合肥 230031
2 中国科学技术大学，合肥 230026
3 西安应用光学研究所，西安 710065
为满足气候监测、微光辐射计量、单光子计量等定量应用需求，设计了基于相关光子自校准的紧凑型三通道微光辐亮度计，其光谱范围为460~1 550 nm，辐亮度测量范围为1×10-9~1×10-6 W/（cm2·sr·nm）。设计时考虑整机的集成化、小型化和模块化，将8个光谱波段集成为三通道结构。其中可见光近红外波段采用自由空间耦合，短波红外波段采用多模光纤耦合方式。通过设计优化分析，微光辐亮度计的第一、二通道的聚焦光斑满足Si单光子探测器光敏面300 μm像元要求，第三通道的聚焦光斑满足多模光纤62.5 μm芯径和0.22数值孔径要求，三个通道的聚焦光斑均可被单光子探测器光敏面接收，满足设计目标，可为后续的工程化应用提供参考。
辐射定标 辐亮度计 光学设计 相关光子 微光 Radiometric calibration Radiance meter Optical design Correlated photons Low light 光子学报
2023, 52(12): 1212002
一种微光像增强器的抗电磁干扰能力弱，不能通过电磁兼容（electromagnetic compatibility, EMC）试验，因此推测其在战场的复杂电磁环境下很可能出现同试验结果一样的现象，即荧光屏闪烁、高亮、熄灭等，可能干扰夜视观察。为了满足 EMC要求，本文首先进行电磁兼容试验摸底，基于试验结果分析该像增强器的 EMC设计薄弱环节，确定了影响 EMC的关键因素，其次开展高频滤波、金属屏蔽和低阻抗接地等设计技术，最终在 200 V/m强电场抗干扰试验中，该微光像增强器在全频率范围内稳定显示，通过了测试，具备了抗电磁干扰能力。
微光像增强器 电磁兼容 电场辐射干扰 image intensifier, EMC, electric field radiation i
1 江南大学 物联网工程学院, 江苏 无锡 214122
2 江南大学 先进技术研究院, 江苏 无锡 214122
模式转换器能够完成波导基模到高阶模的转换, 是片上多模光传输、模分复用传输的重要器件。文章基于薄膜铌酸锂（TFLN）波导, 提出了一种利用纳米线加载结构设计的模式转换器, 转换结构主要包括沿光传输方向以锥形方式排布的硅纳米线光栅及利用相变材料构建的矩形纳米线, 两者分别位于TFLN光波导顶部的两侧。基于上述结构进行了详细的设计与优化分析, 在中心波长为1.55μm, 转换长度仅为6μm的情况下, 实现了输入TE0模到输出TE1模的高效转换（模式转换效率97.6%, 串扰-19.7dB, 插入损耗0.31dB）; 进一步对转换结构进行横向扩展, 实现了输入TE0模到输出TE2、TE3以及TE4模的高效转换, 若继续扩展, 可获得其它高阶模。本器件及设计方法有望在TFLN光波导多模光传输方向发挥优势, 推动TFLN光子集成器件及回路的发展。
集成光学 集成光器件 光波导 铌酸锂 微光学器件 integrated optics integrated optics devices waveguides lithium niobate micro-optical devices
1 北方夜视技术股份有限公司，云南昆明 650217
2 微光夜视技术重点实验室，陕西西安 710065
研究了超二代微光像增强器性能随工作时间的变化规律，掌握性能变化特点。通过性能测试和曲线拟合，得出亮度增益、信噪比随工作时间的变化逐渐下降，分辨力随工作时间的变化几乎保持不变。其中，亮度增益与工作时间呈指数函数变化，即当超二代微光像增强器在 10000 h的工作时间内，亮度增益随工作时间的变化速率较快，但随着工作时间增加，亮度增益下降速率变慢，且最终趋于平稳。信噪比随工作时间呈多项式函数变化，且随着工作时间的增加信噪比逐渐下降。将长时间工作的微光像增强器进行解剖分析后，其亮度增益、信噪比变化主要与光电阴极灵敏度、荧光屏发光效率和微通道板增益稳定性息息相关，且相比灵敏度和荧光屏发光效率而言，微通道板增益的稳定性变化较大。
超二代微光像增强器 工作寿命 亮度增益 信噪比 分辨力 MCP增益 the super Gen-II image intensifier, working life,
随着硅材料质量的提升和半导体工艺技术的发展, 低温制冷下电荷耦合器件(CCD)的暗电流已经可以忽略, 此时放大器成了主要的噪声源, 限制了对微弱信号的检测。采用电子倍增技术, 通过对电荷包在进入输出节点前进行放大, 可有效抑制放大器的噪声。然而, 电荷包放大后容易饱和, 会限制器件的动态范围。本研究采用浮置栅放大器对电荷包进行无损检测。根据检测结果, 大的电荷包直接输出, 小的电荷包通过电子倍增放大后再输出, 获得高灵敏度的同时兼顾了大的动态范围。根据实际测试结构, 在10-4Lx光照下得到了良好的微光成像效果, 同时动态范围可达15万倍。
微光 动态范围 高灵敏 CCD CCD EMCCD EMCCD low-level-light dynamic range high sensitivity
