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自适应门控低信噪比非视域成像

物理学报 2025年

作者：李敏罗一涵李泰霖赵开元谭毅谢宗良中国科学院光场调控科学技术全国重点实验室中国科学院光束控制重点实验室中国科学院光电技术研究所中国科学院大学

非视域成像技术是对视域外隐藏目标进行光学成像的新兴技术。由于历经多次漫反射，信号回波微弱，门控SPAD在低信噪比环境中探测信号发挥了重要作用。然而，实际使用门控SPAD进行目标信号探测时，现有方法多需要借助先验信息进行门宽位... 详细信息

非视域成像技术是对视域外隐藏目标进行光学成像的新兴技术。由于历经多次漫反射，信号回波微弱，门控SPAD在低信噪比环境中探测信号发挥了重要作用。然而，实际使用门控SPAD进行目标信号探测时，现有方法多需要借助先验信息进行门宽位置预设，无法完全避免非目标信号干扰和信号丢失，并且存在数据采集量大、耗时长等问题。针对上述问题，本文利用三角定位原理和少量特征点信息，提出一种自适应门控算法，该算法可自动识别回波信号并计算其宽度，无需额外先验信息或人工干预，降低数据采集量，提高处理效率等功能。同时，搭建了基于门控SPAD的共焦非视域成像系统，对提出的算法进行验证。此外，本文就门控SPAD对目标信号提升效果和目标成像质量进行了定量评估，并对比了主流的非视域图像重构算法成像质量。实验结果表明，自适应门控算法可以有效识别回波信号，实现门控参数的自动调节，并在减少数据采集量、提升处理效率的同时，提高目标成像质量。

关键词：非视域成像自适应门控信噪比

主动声呐实时信号处理算法的MPSoC优化实现

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系统工程与电子技术 2025年

作者：邹佳运师英杰吴永清郝程鹏王东辉中国科学院声学研究所水下航行器实验室中国科学院大学

本文基于异构多处理器片上系统(multi-processor system on chip， MPSoC)，采用模块化设计以及软硬件协同设计思想，提出了一种主动声呐实时信号处理算法的加速方案。首先研究了适合边缘端部署的声呐信号处理算法，然后设计了基于MPSo... 详细信息

本文基于异构多处理器片上系统(multi-processor system on chip， MPSoC)，采用模块化设计以及软硬件协同设计思想，提出了一种主动声呐实时信号处理算法的加速方案。首先研究了适合边缘端部署的声呐信号处理算法，然后设计了基于MPSoC的加速计算结构，将数字下变频、逆/快速傅里叶变换(inverse/fast fourier transform， IFFT/FFT)、波束形成等具有高计算复杂性的处理步骤移植到可编程逻辑端，实现了显著加速。将目标检测等复杂度较低的步骤部署在处理器系统端，实现了更高的灵活性。仿真及湖上实验结果表明，本文提出的方案可在数据更新周期的41%时间内完成1帧回波数据的实时处理，并可在复杂水下环境下实时有效探测运动目标，在水下无人航行器主动声呐探测领域具有广阔的应用前景。

关键词：水下无人航行器主动声呐多处理器片上系统实时信号处理硬件加速

基于石墨烯/硫化铅量子点异质结的窄带光电探测器

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半导体技术 2025年第1期50卷 10-16页

作者：郑玉琳黄北举程传同陈力颖天津工业大学电子与信息工程学院天津300387 中国科学院半导体研究所光电子材料与器件重点实验室北京100083

纳米材料硫化铅量子点(PbS QD)以其高光吸收率和尺寸可调的带隙,被视为短波红外(SWIR)光电探测器的重要候选材料。将卤素配体置换的PbS QD薄膜与单层石墨烯结合制备了石墨烯/硫化铅量子点异质结光电探测器。采用液相配体交换技术结合单... 详细信息

纳米材料硫化铅量子点(PbS QD)以其高光吸收率和尺寸可调的带隙,被视为短波红外(SWIR)光电探测器的重要候选材料。将卤素配体置换的PbS QD薄膜与单层石墨烯结合制备了石墨烯/硫化铅量子点异质结光电探测器。采用液相配体交换技术结合单步旋涂工艺,实现了PbS QD薄膜的均匀沉积。该技术不仅减少了缺陷态的产生,而且通过单步旋涂工艺能够实现所需薄膜厚度的快速沉积,简化了器件制备流程,满足工业化生产要求。测试了器件在SWIR波段的性能,结果显示该光电探测器在1550 nm处响应度为1.26×10^(4)A/W,显著高于其他波段,证实器件在1550 nm波段附近具有窄带探测的能力。此外,在1550 nm处比探测率高达1.49×10^(12)Jones。该结果表明器件在SWIR波段具备高探测灵敏度和实际应用的潜力。

关键词：相转移配体交换硫化铅量子点石墨烯光电探测器红外探测

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无时统自适应光学系统模糊核的估计方法研究

激光与光电子学进展 2025年

作者：邓曼郭友明李政岱自适应光学全国重点实验室中国科学院光电技术研究所中国科学院大学中国科学院大学电子电气与通信工程学院

传统的基于波前探测的解卷积方法依赖于时统，在夏克-哈特曼波前探测器测量波前的同时记录远场图像，进而解卷积复原远场图像。然而，现实中大部分自适应光学系统没有时统，这使得精确估计运动模糊核变得困难。为此，本文提出了一种多... 详细信息

传统的基于波前探测的解卷积方法依赖于时统，在夏克-哈特曼波前探测器测量波前的同时记录远场图像，进而解卷积复原远场图像。然而，现实中大部分自适应光学系统没有时统，这使得精确估计运动模糊核变得困难。为此，本文提出了一种多尺度最优模糊核估计法，能够在无时统条件下有效估计运动模糊核。将该方法应用于基于波前探测的解卷积方法中，并对两组扩展目标进行了仿真实验。结果表明，该方法能够有效估计运动模糊核，为无时统自适应光学系统的图像复原提供了新的解决方案。

关键词：图像复原模糊核自适应光学波前探测无时统夏克-哈特曼波前探测器

窄线宽可调谐腔内倍频翠绿宝石紫外连续激光器

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中国激光 2025年

作者：田丰范元媛游正英王倩亓岩颜博霞周密韩哲中国科学院微电子研究所光电技术研发中心中国科学院大学

窄线宽激光在相干光通信、光学精密测量、激光雷达等领域中具有重要的应用价值。为实现紫外波段窄线宽激光输出，报道了一台638nm半导体激光泵浦的光谱线宽窄、波长可调谐的翠绿宝石腔内倍频紫外连续波激光器。首先，我们分别对以布儒... 详细信息

窄线宽激光在相干光通信、光学精密测量、激光雷达等领域中具有重要的应用价值。为实现紫外波段窄线宽激光输出，报道了一台638nm半导体激光泵浦的光谱线宽窄、波长可调谐的翠绿宝石腔内倍频紫外连续波激光器。首先，我们分别对以布儒斯特角和0°角插入谐振腔的双折射滤光片(Birefringence Filter,BRF)对光谱的控制作用进行相应的理论仿真，得到不同情形下的透射特性从而为实验选择最佳方案，并且分析腔内倍频的可行性。然后，搭建V型折叠腔翠绿宝石激光器，在腔内插入BRF和倍频晶体并对其进行精细调节，对BRF的波长调谐和窄带滤波作用进行实验验证。最终，在使用LBO作为倍频晶体时得到371.60nm～386.76nm波长可调，峰值379.45nm处功率1.53W、线宽7.6pm的紫外连续激光输出；在使用BBO作为倍频晶体时得到370.95nm～386.88nm可调，峰值381.29nm处最高功率1.98W、线宽8.5pm的紫外连续激光输出。

关键词：双折射滤光片翠绿宝石晶体紫外连续激光腔内倍频波长调谐线宽压窄

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eXTP聚焦镜电子偏转器仿真分析与设计

物理学报 2025年

作者：郑人洲强鹏飞杨彦佶闫永清李悦盛立志陈勇中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室中国科学院高能物理研究所粒子天体物理重点实验室

X射线聚焦望远镜是进行空间X射线观测的核心设备，为保证其观测结果的准确性，需要对进入聚焦镜的低能电子进行有效的偏转，达到降低本底噪声的目的。本文针对增强型X射线时变与偏振空间天文台（enhanced X-ray Timing and Polarimetry ... 详细信息

X射线聚焦望远镜是进行空间X射线观测的核心设备，为保证其观测结果的准确性，需要对进入聚焦镜的低能电子进行有效的偏转，达到降低本底噪声的目的。本文针对增强型X射线时变与偏振空间天文台（enhanced X-ray Timing and Polarimetry Mission，eXTP）聚焦镜电子偏转器研制工作，满足聚焦镜光学系统对于低能电子的偏转需求，兼顾轻量化、电子偏转能力以及电磁兼容性能等问题，采用有限元分析软件COMSOL Multiphysics建立了电子偏转器及聚焦镜镜片的全物理仿真模型，分析了磁感应强度分布、电子偏转轨迹以及磁场对聚焦镜镜片的影响，完成了电子偏转器电磁参数设计。模拟结果表明，电子偏转器周围空间中磁感应强度沿半径方向减小，两根辐条正中间磁感应强度最大值可达0.027 T。在磁感应强度平面及纵向分布中，当半径大于280 mm或纵向距离大于60 mm时，磁感应强度小于5×10-5T （0.5Gs），满足电磁兼容性能设计要求。当入射角≤10°时，电子偏转效率随电子能量和入射角增大而减小，50 keV能量以下电子偏转效率可达100%，满足电子偏转设计要求。聚焦镜镜片底端距离电子偏转器130 mm时，聚焦镜镜片在磁场的作用下，应力大小仅10-3N/m2量级，形变大小仅10-5nm量级，表明磁场不会对聚焦镜的光学性能产生影响。这些结果为eXTP聚焦镜电子偏转器的研制工作提供了重要参考。

关键词：聚焦镜电子偏转器磁场偏转效率形变

二维光栅Talbot效应的列主元QR分解波前重构

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激光与光电子学进展 2025年

作者：张昊仁李常伟中国科学院南京天文光学技术研究所中国科学院天文光学技术重点实验室(南京天文光学技术研究所) 中国科学院大学天文与空间科学学院

本文将列主元QR分解方法应用于一种基于二维光栅Talbot效应的波前传感器，在大幅度增加子孔径数目、降低传感器设计难度的同时，大幅度提升了波前重构速度。对重构矩阵应用列主元QR分解算法之后，重构矩阵的行数可以被压缩到列数的同一... 详细信息

本文将列主元QR分解方法应用于一种基于二维光栅Talbot效应的波前传感器，在大幅度增加子孔径数目、降低传感器设计难度的同时，大幅度提升了波前重构速度。对重构矩阵应用列主元QR分解算法之后，重构矩阵的行数可以被压缩到列数的同一量级，波前重构速度提升了225.73倍，使得波前重构算法具有更好的实时性。基于列主元QR分解的波前重构算法具有较好的鲁棒性，可以直接应用于干涉仪和Shack Hartman波前传感器等波前测量系统，对数据位置的筛选能力在简化和改进传感器结构上具备应用潜力。

关键词： Talbot效应列主元QR分解 Zernike多项式 Fourier变换波前重构

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阿秒电子显微技术

中国科学:物理学力学天文学 2025年第1期 122-130页

作者：张曼玉赵立功惠丹丹付玉喜中国科学院西安光学精密机械研究所超快光科学与技术重点实验室中国科学院西安光学精密机械研究所阿秒科学与技术研究中心中国科学院大学

为了实现对物质内部微观粒子运动过程的直接可视化,研究人员不断探索具有更高时间与空间分辨率的新实验方法与技术.阿秒电子显微技术结合超短光脉冲与电子脉冲,基于泵浦-探测方案,旨在同时提供阿秒时间分辨率与原子级空间分辨率,从而为... 详细信息

为了实现对物质内部微观粒子运动过程的直接可视化,研究人员不断探索具有更高时间与空间分辨率的新实验方法与技术.阿秒电子显微技术结合超短光脉冲与电子脉冲,基于泵浦-探测方案,旨在同时提供阿秒时间分辨率与原子级空间分辨率,从而为深入理解物质微观机理和动力学规律提供关键实验参数和技术手段,进而实现物质宏观属性与微观底层运动的有效融合.阿秒电子显微技术自诞生之日起便成为国际上的研究热点,本文将简要介绍超快电子显微镜、阿秒电子脉冲的产生及阿秒电子显微技术的前沿研究进展.

关键词：光场选通阿秒电子脉冲超快电子显微镜阿秒电子显微镜

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近红外有机光电探测器研究进展

激光与光电子学进展 2025年

作者：王浩然胡均义成明王云鹏王飞中国科学院长春光学精密机械与物理研究所特种发光科学与技术重点实验室中国科学院大学

近红外有机光电探测器(NIR-OPDs)在柔性可穿戴设备、环境检测、医疗健康监测、生物医学成像等领域有广阔的应用前景。近年来，高性能的近红外有机光探测器受到了极大的关注，国内外学者在推动近红外有机材料和光电器件结构创新方面做出... 详细信息

近红外有机光电探测器(NIR-OPDs)在柔性可穿戴设备、环境检测、医疗健康监测、生物医学成像等领域有广阔的应用前景。近年来，高性能的近红外有机光探测器受到了极大的关注，国内外学者在推动近红外有机材料和光电器件结构创新方面做出了巨大贡献。本文在阐述了有机光电探测器的光导型、晶体管型、二极管型的器件结构和光谱响应范围、响应度、外量子效率、探测率等性能参数的基础上，总结了窄带隙聚合物、小分子受体、非富勒烯受体材料在器件中的应用并介绍结构优化、表面钝化处理、界面工程等优化器件性能的各种策略，以及窄带、全色、颜色选择NIR-O PDs研究现状并展望了未来发展面临的挑战和应用前景。

关键词：近红外有机光探测器有机光电二极管有机半导体材料