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基于光子波形恢复的高通量面阵激光成像

激光与光电子学进展 2024年

作者：胡以华侯阿慧国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室国防科技大学电子制约技术安徽省重点实验室国防科技大学先进激光技术安徽省实验室合肥综合性国家科学中心信息安全研究中心

单光子激光雷达受限于首光子偏置效应，为避免探测信号失真，传统方法要求信号处于低通量状态，使得探测时间较长，无法满足快速探测成像的需求。本文从高通量光子信号失真原理出发，结合高通量光子探测概率模型，提出了一种基于光子波... 详细信息

单光子激光雷达受限于首光子偏置效应，为避免探测信号失真，传统方法要求信号处于低通量状态，使得探测时间较长，无法满足快速探测成像的需求。本文从高通量光子信号失真原理出发，结合高通量光子探测概率模型，提出了一种基于光子波形恢复的单光子面阵成像重构算法，有效缓解了高通量下面阵成像失真问题。仿真演示了算法提取高精度距离和强度信息的作用过程，分析表明，信号通量由传统的0.05光子拓展至7光子时，距离误差仍小于1cm，强度误差小于0.13。最后，开展了高通量面阵成像实验，信号通量为3时，平均距离误差为0.476cm，强度误差为0.081，强度动态范围提升了5倍。本文提出的方法打破了光子成像对低通量的依赖，有效实现了单光子激光雷达在多反射率多层次目标等复杂场景中的准确成像。

关键词：光子成像波形恢复高通量光子探测激光成像

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云际分布记账模型、机理与关键技术展望

电子学报 2024年第1期52卷 19-33页

作者：史佩昌王怀民傅翔国防科技大学计算机学院并行与分布处理重点实验室湖南长沙410073 国防科技大学计算机学院复杂系统软件工程湖南省重点实验室湖南长沙410073

云际计算是支持公有云、私有云、边缘云和微云等异源异质云服务以自主对等方式纵横协作共赢的新型计算模式,可为独立云服务实体间行为交互、信任构建和贡献度量等提供防篡改、可追溯能力支持,进而最大限度削弱阻碍不同利益攸关者协作的... 详细信息

云际计算是支持公有云、私有云、边缘云和微云等异源异质云服务以自主对等方式纵横协作共赢的新型计算模式,可为独立云服务实体间行为交互、信任构建和贡献度量等提供防篡改、可追溯能力支持,进而最大限度削弱阻碍不同利益攸关者协作的不确定性因素.提升云际协作意愿和效率需要基于何种机理进行何种机制创新,是云际计算成长演化中需要进一步阐述的新问题.本文首先以基于“数字空间证据”构建或增强信任关系为设计原则,提出了基于区块链的云际分布记账软件定义模型,并系统阐述了分布记账支撑云际服务独立性、可审计性以及释放云际协作潜能的内在机理;其次,面向云际复杂交互行为,深化并固化了云际分布记账运行逻辑流程及关键环节的设计,避免其在错综复杂要素综合作用下呈现不确定冲突和矛盾;再次,针对数据要素流通及复杂异步交互场景,细化并优化了云际分布记账合约逻辑模型;最后,论述了以分布共识、智能合约等为代表的云际分布记账核心技术及相应指标的现状,并对关键技术的目标属性体系、前瞻性挑战等进行了展望.

关键词：云际计算区块链分布记账分布共识智能合约

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红外系统对战机的探测性能仿真分析

国防科技大学学报 2024年第5期46卷 99-109页

作者：王亮童忠诚吴俊国防科技大学电子对抗学院安徽合肥230037

通过新建战机尾焰的红外辐射椭圆体模型,改进了战机红外辐射的计算方法,并得到了战机在3~5μm波段红外辐射的空间分布曲线。通过对该曲线的分析,发现该战机的红外辐射在机尾和机头各有4个辐射强度相同的极值方向。考虑到臭氧在3~5μm波... 详细信息

通过新建战机尾焰的红外辐射椭圆体模型,改进了战机红外辐射的计算方法,并得到了战机在3~5μm波段红外辐射的空间分布曲线。通过对该曲线的分析,发现该战机的红外辐射在机尾和机头各有4个辐射强度相同的极值方向。考虑到臭氧在3~5μm波段内的吸收、地面遮挡红外辐射传输和探测大气层外目标等因素,引入红外辐射大气传输距离概念进一步完善3~5μm波段红外辐射大气传输模型。以归一化探测度不同的2种红外探测器构建的红外系统为例,仿真得到战机的作用距离随探测方向变化的曲线。计算结果表明,红外系统对战机的作用距离极值并不在战机红外辐射极值方向上,且当系统作用距离较远时,大气衰减对作用距离的影响将超过战机红外辐射的影响。

关键词：战机红外辐射椭圆体模型大气传输作用距离

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原子自旋压缩在量子精密测量中的应用研究进展

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激光与光电子学进展 2024年第9期61卷 1-12页

作者：王恩龙王国超朱凌晓卞进田王玺孔辉国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室安徽合肥230037 先进激光技术安徽省实验室安徽合肥230037 国防科技大学智能科学学院湖南长沙410073

原子自旋压缩利用中性原子系综和光场的相互作用,减小原子自旋分量的不确定度,使得基于压缩的量子精密测量灵敏度能够突破标准量子极限,有望在时间频率计量、重力精密测量、物理学原理验证、引力波和暗物质探索等领域发挥重要作用。阐... 详细信息

原子自旋压缩利用中性原子系综和光场的相互作用,减小原子自旋分量的不确定度,使得基于压缩的量子精密测量灵敏度能够突破标准量子极限,有望在时间频率计量、重力精密测量、物理学原理验证、引力波和暗物质探索等领域发挥重要作用。阐述了原子自旋压缩的原理和内涵,分析了在中性原子系综内通过光与原子相互作用产生自旋压缩的方法,介绍了原子自旋压缩在量子精密测量领域的研究进展和取得的主要成果,并总结展望了其未来发展的方向。

关键词：量子光学量子精密测量自旋压缩标准量子极限原子钟原子干涉仪

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卫星导航系统中智能反射面辅助的干扰抑制方法

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微波学报 2024年

作者：何歆成赵柏林志糜雨庭韩略南京邮电大学通信工程学院国防科技大学电子制约技术安徽省重点实验室

针对智能反射面（IRS）辅助的卫星导航系统，在仅已知干扰链路非完美信道状态信息的条件下，提出了一种鲁棒干扰抑制算法。在卫星提供导航服务的同时，利用IRS无源波束成形对地面干扰机进行干扰抑制。首先，基于卫星导航功率最小化准则... 详细信息

针对智能反射面（IRS）辅助的卫星导航系统，在仅已知干扰链路非完美信道状态信息的条件下，提出了一种鲁棒干扰抑制算法。在卫星提供导航服务的同时，利用IRS无源波束成形对地面干扰机进行干扰抑制。首先，基于卫星导航功率最小化准则，建立满足导航用户传输中断概率约束和所受最大干扰功率约束的联合优化问题。接下来，针对该非凸优化问题，采用矩阵克罗内克积性质和Bernstein-Type不等式处理概率约束问题，并进一步提出连续凸逼近和惩罚凹凸函数相结合的功率控制和IRS无源鲁棒波束成形联合优化算法对干扰进行抑制，使得卫星导航用户的性能满足要求。最后，计算机仿真验证了本文所提鲁棒干扰抑制算法的有效性、鲁棒性和优越性。

关键词：卫星导航系统智能反射面鲁棒波束成形干扰抑制

kHz线宽脉冲单频激光实现数百mJ全光纤放大输出

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中国激光 2024年第17期 338-339页

作者：莫正斐陶悦康芃睿李灿姜曼冷进勇周朴国防科技大学前沿交叉学科学院国防科技大学南湖之光实验室国防科技大学高能激光技术湖南省重点实验室

大能量、窄线宽脉冲单频光纤激光在激光雷达、精密测量以及非线性频率变换等领域被广泛应用。受限于光纤内的受激布里渊散射（SBS）效应，脉冲单频光纤激光能量提升方面的相关研究普遍集中于线宽>1 MHz的纳秒脉冲上。对于线宽为kHz量级...

大能量、窄线宽脉冲单频光纤激光在激光雷达、精密测量以及非线性频率变换等领域被广泛应用。受限于光纤内的受激布里渊散射（SBS）效应，脉冲单频光纤激光能量提升方面的相关研究普遍集中于线宽>1 MHz的纳秒脉冲上。对于线宽为kHz量级的脉冲单频激光来说，其脉冲宽度一般为毫秒量级，重复频率为亚kHz量级，在光纤放大时会受到SBS效应的限制，而且其能量提升还会受到脉冲波形畸变和自发辐射（ASE）效应的制约。目前，尚未有kHz线宽脉冲单频光纤激光放大的相关报道。

关键词：

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全光纤单频近单模激光首次突破千瓦以上输出

中国激光 2024年

作者：李魏马鹏飞邓宇陈益沙陈琪刘伟肖虎陈子伦司磊周朴国防科技大学高能激光技术湖南省重点实验室国防科技大学南湖之光实验室国防科技大学前沿交叉学科学院

高功率单频光纤激光器在引力波探测、非线性频率转换、超远距离激光通讯等领域具有强烈应用需求。受激布里渊散射(SBS)效应是单频光纤激光器输出功率提升的主要受限因素。此外，2013年发现热致模式不稳定(TMI)效应以来，SBS和TMI双重制...

高功率单频光纤激光器在引力波探测、非线性频率转换、超远距离激光通讯等领域具有强烈应用需求。受激布里渊散射(SBS)效应是单频光纤激光器输出功率提升的主要受限因素。此外，2013年发现热致模式不稳定(TMI)效应以来，SBS和TMI双重制约致使近单模运转的单频光纤激光进一步功率提升异常困难。经过近20年的发展，研究人员提出了外部应力/温度调控、基于光纤设计的光场/声波场调控等多种策略来抑制SBS和TMI效应，但是单频光纤激光的输出功率迟迟未能突破千瓦量级。

关键词：

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片上集成光学神经网络综述(特邀)

中国激光 2024年第1期51卷 403-418页

作者：符庭钊孙润黄禹尧张检发杨四刚朱志宏陈宏伟国防科技大学前沿交叉学科学院湖南长沙410073 清华大学电子工程系北京100084 北京信息科学与技术国家研究中心北京100084 国防科技大学新型纳米光电信息材料与器件湖南省重点实验室湖南长沙410073 国防科技大学南湖之光实验室湖南长沙410073

光学神经网络是区别于冯·诺依曼计算架构的一种高性能新型计算范式,具有低延时、低功耗、大带宽以及并行信号处理等优势。片上集成是光学神经网络微型化发展的一种典型方式,近年来片上集成光学神经网络获得了学术界及工业界的广泛关注... 详细信息

光学神经网络是区别于冯·诺依曼计算架构的一种高性能新型计算范式,具有低延时、低功耗、大带宽以及并行信号处理等优势。片上集成是光学神经网络微型化发展的一种典型方式,近年来片上集成光学神经网络获得了学术界及工业界的广泛关注。对基于不同计算单元结构的片上集成光学神经网络的相关研究工作进行了梳理,并分析了其设计原理、实现方法及系统架构特征。同时结合国内外最新研究进展,进一步分析了片上集成光学神经网络在计算单元大规模拓展、可重构、非线性运算和实用化等方面面临的挑战及其未来发展趋势。

关键词：集成光学光计算光学神经网络芯片人工智能

立方涡旋相位编码成像系统激光致盲防护性能研究

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激光与光电子学进展 2024年

作者：叶庆李仰亮吴云龙刘烨张君宇胡以华罗皓琦国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室先进激光技术安徽省实验室

针对立方和涡旋相位波前编码成像系统对1公里以上的远距离激光致盲防护能力弱的问题，提出了一种基于立方涡旋相位调控元件的波前编码成像系统。采用数值仿真方法定量研究了立方涡旋波前编码成像系统的成像质量和激光防护性能。结果显... 详细信息

针对立方和涡旋相位波前编码成像系统对1公里以上的远距离激光致盲防护能力弱的问题，提出了一种基于立方涡旋相位调控元件的波前编码成像系统。采用数值仿真方法定量研究了立方涡旋波前编码成像系统的成像质量和激光防护性能。结果显示，立方涡旋相位编码成像系统配合维纳滤波解码算法可以清晰成像，成像质量与立方和涡旋相位接近；致盲激光受立方涡旋相位调制后，在探测器靶面光斑呈蝴蝶状离散分布，相较立方和涡旋相位对激光功率分散能力更强；当激光威胁源距离成像系统大于10公里以后，到靶功率密度抑制比保持为33，约为后两者的2倍。研究表明，立方涡旋相位编码成像系统在保证成像质量的前提下，具备优异的远距离激光致盲防护性能，可应用于航天和航空光学侦察激光致盲防护场景。

关键词：相位编码成像系统成像质量激光致盲防护