《红外与激光工程》联手中国光学工程学会、云光讲堂，以“破除学科性别壁垒，重构科研领域叙事”为精神内核，重磅推出【光启未来·她力量】学术讲坛。将陆续邀请多位重磅女性科研工作者做客云光讲堂，以线上视频直播讲座等形式进行思想交融、观点碰撞，分享高质量学术成果，构建兼具学术深度与人文温度的跨界对话场域。

2025年6月19日19:00-20:00，特邀北京邮电大学桂丽丽教授，做客【光启未来·她力量】学术讲坛，在线直播《离体神经细胞计算：面向下一代人工智能》。

近年来，人工智能已取得飞跃式进展，然而，其高能耗、低解释性和灵活性不足等问题仍有待进一步突破。生物神经网络因其基于真实生物神经元的动态可塑性和自适应性，成为有可能解锁通用人工智能的一把密钥。离体培养的神经网络，结合精细的构建技术和先进的调控手段，为理解生物大脑的信息处理机制以及开发新型智能系统提供了实验平台。本报告将系统综述离体神经网络的培养方法及功能优化技术，并详细探讨电学、光学等信号输入输出技术。总结离体神经网络在静态和实时交互任务中的国内外应用实例，并重点介绍本团队在基于光学交互技术的神经细胞鲁棒计算方面的研究进展。最后，剖析离体神经细胞计算面临的主要挑战，希望为此领域的研究与发展提供一定启示。

会议简介及宗旨

2021年低空经济首次写入国家规划，2023年底中央经济工作会议将低空经济正式列为战略性新兴产业。党的二十届三中全会提出，发展通用航空和低空经济。为推动航空制造业新型工业化探索和实践，今年3月份，工信部、科技部等四部门联合印发《通用航空装备创新应用实施方案（2024—2030年）》。新领域新赛道是全球科技革命与产业变革的产物，不仅是引领国家未来经济社会发展的决定性力量，也是影响国家在未来全球政治和经济格局中战略位势的关键性变量，对国家抢抓战略机遇、实现跨越式发展、掌握发展主动权至关重要。

在此背景下，中国无人机产业创新联盟联合各方有影响力的单位将于2025年7月5日-7日在北京举办“2025国际无人机应用及防控大会”。组委会致力于将会、展、赛相结合，打造一场高规格、高水平的无人机产业应用国际盛会，助推国内无人机产业健康、有效发展，加强无人机区域国际交流合作，探索国际无人机产业创新发展之路。

（2024年大会现场嘉宾合影）

01

组织机构

主办单位

国际无人机从业者协会

欧洲无人机培训运营协会

意大利航空航天企业协会

西班牙防务安全与航空航天协会

法国中小企业可持续发展合作创新协会

中国无人机产业创新联盟

中国光学工程学会

承办单位

中国无人机产业创新联盟

中国电磁环境效应产业技术创新战略联盟

中国光学工程学会无人机产业创新专业委员会

中国光学工程学会红外技术及应用专业委员会

中国光学工程学会智能感知与信息化专委会

电磁空间安全全国重点实验室

联办单位

中国人民警察大学

中国测绘科学研究院

中国质量认证中心有限公司

中国农业大学农业无人机系统研究院

中国农业大学药械与施药技术研究中心

国家测绘工程技术研究中心

国家农业智能装备工程技术研究中心

蓝天实验室

中国电子科技集团公司第十一研究所

中国航空器拥有者及驾驶员协会（AOPA）

北京航空航天大学电磁兼容技术研究所

‌北京航空航天大学无人系统研究院

南京航空航天大学无人机研究院

深圳大疆创新科技有限公司

西安爱生技术集团有限公司

北航北京校友会双创委员会

天津市无人机应用协会

重庆市无人系统产业技术创新战略联盟

成都市无人机产业协会

北京历正科技有限责任公司

北京市飞行者航空科普促进中心

石家庄市无人机协会

鹤壁市中联东盟事务研究院

大会主席

陈志杰 中国工程院院士

向锦武 中国工程院院士、北京航空航天大学教授

AndreaSpiriti 意大利航空企业协会主席

大会共主席

刘大响 中国工程院院士、北京航空航天大学教授

陈良惠 中国工程院院士、中国科学院半导体所研究员

周寿桓 中国工程院院士、中国电子科技集团公司第十一研究所研究员

房建成 中国工程院院士、北京航空航天大学教授

范国滨 中国工程院院士、中国工程物理研究院研究员

苏东林 中国工程院院士、北京航空航天大学教授

李劲东 中国工程院院士、中国航天科技集团研究员

沈向洋 粤港澳大湾区数字经济研究院创院理事长、美国国家工程院外籍院士、英国皇家工程院外籍院士

陶军生 公安部警用装备专家库首席专家、公安部装备财务局原副局长

靳  兵 国家邮政局政策法规司原一级巡视员、副司长

王守杰 北京信息技术研究所

吴志强 原北京市消防局局长

大会执行主席

祝小平 西北工业大学

关 松 电磁空间安全全国重点实验室

段海滨 北京航空航天大学

大会程序委员会（音序排列）

陈宝琪 天津市无人机应用协会

程泊霖 北航北京校友会双创委员会

董希旺 北京航空航天大学

姜 梁 中国航天电子技术研究院

何雄奎 中国农业大学农业无人机系统研究院

李英成 中国测绘学会无人机创新工作委员会

刘 江 中国质量认证中心有限公司

刘彤宇 电磁空间安全全国重点实验室

秦永明 中国航天空气动力技术研究院

曲国胜 中国地震应急搜救中心

邵建伙 深圳大疆创新科技有限公司

谭 翔 中国实验室产学研创新平台

田西兰 中国电子科技集团公司第三十八研究所

毛登森 中国电子科技集团公司第十一研究所

蔚保国 中国电子科技集团公司网络通信研究院

吴 强 中航工业发展研究中心

赵彦杰 中国电子科技集团公司电子科学研究院

朱红伟 中国人民警察大学

02

会议日程

7月4日下午：大会报到

7月5日上午：开幕式、主旨报告

7月5日下午-7日全天：专题分会及产业化交流会

03

技术专题

专题一. 无人机系统技术专题

议题方向：无人机系统总体设计技术、无人机系统工程设计技术，无人机系统开放性架构设计技术、飞机-动力-控制-载荷一体化设计技术、无人机系统模块化可重构设计技术、无人机系统多学科优化/协同设计技术、无人机系统软件架构设计技术、无人机系统六性设计技术、无人机起飞（发射）/降落（回收）设计技术、无人机系统效能评估技术、无人机系统健康管理技术、智能无人机系统设计技术。

专题主席：

肖佳伟 西安爱生技术集团有限公司

专题二.测控与通信导航技术专题

议题方向：无线电技术，中微子通信，量子通信，水声通信与导航，射频通信，电磁波通信，光通讯与导航，磁场通信，组合导航技术，光电探测与跟踪，雷达探测，无线电探测等。

专题主席：

蔚保国  中国电科54所综合时空网络与装备技术全国重点实验室

专题共主席：

潘树国  东南大学仪器与工程学院

任柏松  雄安国创中心城市安全与时空研究所

专题秘书：

张悦 中国电科54所综合时空网络与装备技术全国重点实验室

专题三. 任务载荷与智能识别技术专题

议题方向：目标特性数据生成方法及智能识别应用；可见光/红外/雷达/SAR/导航特性数据处理与数据应用；机载平台有限资源下目标识别设计、开放环境下智能模型自主学习、多模态信息高效融合、基座大模型目标识别应用等。

专题主席：

田西兰 中国电子科技集团第三十八研究所

田春娜 西安电子科技大学

专题四. 智能无人控制技术专题

议题方向：无人系统总体布局设计技术，无人机发射与回收技术，无人系统材料技术，无人系统动力装置技术，无人系统智能隐身技术等。人机协同，集群技术，分布式控制，混合无人系统互操作等。

专题主席：

段海滨 北京航空航天大学

专题秘书：

袁洋 北京航空航天大学

04

产业化应用交流会

（1）低空安全与无人机警务应用交流会

随着国家低空空域逐步开放，低空安全与无人机警务应用需求愈发迫切，由中国无人机产业创新联盟与河北省低空安全管控技术重点实验室（中国人民警察大学）主办的“低空安全与无人机警务应用交流会”将于北京召开。会议将聚焦当前低空安全面临的挑战和问题，并探讨无人机在警务领域的新技术、新模式和新应用，以期共同寻求解决方案，推动无人机技术在警务中的更广泛应用。会议将邀请一线执法部门领导、无人机行业专家以及相关研究人员，通过主题演讲、研讨交流等方式，分享行业前沿信息和案例经验，共同探讨低空安全和无人机技术在警务中的最佳实践，促进行业合作与交流，推动无人机技术与警务结合的进步和发展。通过会议，致力于提升警务管理效率，提高执法水平，构建更加安全、高效的社会治安保障系统。为参会专家、企业和业内相关人士提供一个广泛的技术交流、市场推广、贸易洽谈的平台，为行业发展提供全景式的服务平台。

会议议题：

无人机防控平台构建；无人机防控应用方案、案例；警用无人机关键技术；警用无人机应用现状；警用无人机实战案例；警用无人机发展趋势。

主办单位：

中国无人机产业创新联盟

中国光学工程学会

河北省低空安全管控技术重点实验室（中国人民警察大学）

承办单位：

中国人民警察大学警用（消防）无人机技战术研究中心

中国人民警察大学现代警务技术与装备研究中心

会议主席：

朱红伟 中国人民警察大学警务装备技术学院院长

（2）地理信息服务低空经济安全发展技术创新交流会

随着“低空经济”的发展，高密度、大容量的低空飞行活动需要安全监管、运行管理、技术保障体系提供全方位的支撑，实景三维、高精地图、高精度导航定位等测绘地理信息技术对航线规划、航路管理、航线飞行至关重要。为深入贯彻国家低空经济发展战略，推动地理信息服务技术创新与融合应用，加强产业链上下游协同发展，提升行业安全保障能力和自主创新水平，由中国无人机产业创新联盟、中国测绘学会无人机创新工作委员会等单位联合举办“地理信息服务低空经济安全发展技术创新交流会”。本次会议旨在搭建“产学研用”深度融合的交流平台，汇聚政策、技术、产业、市场等多方资源，推动地理信息服务与低空经济融合发展。

会议议题：

从植保无人机到农业无人机：关键技术、应用场景和趋势分析；测绘地理信息助力低空经济“高飞”；低空经济智能引擎，开启行业应用新篇

主办单位：

中国无人机产业创新联盟

中国光学工程学会

承办单位：

中国测绘学会无人机创新工作委员会

国家测绘工程技术研究中心

北京测绘学会

北京市低空遥感数据处理工程技术研究中心

中测新图（北京）遥感技术有限责任公司

会议主席：

李英成 中国测绘学会无人机创新工作委员会主任

执行主席：

肖金城 中国测绘学会无人机创新工作委员会秘书长

（3）第五届农业无人机应用交流会

在全面推进乡村振兴与农业现代化发展的新阶段，农业无人机技术已成为智慧农业转型升级的核心驱动力。为深化农业无人系统与航空航天技术融合创新，加速构建产学研用协同发展的产业生态，由中国无人机产业创新联盟、中国农业大学农业无人机系统研究院、中国农业大学药械与施药技术研究中心联合组织的“第五届农业无人机应用交流会”定于2025年7月6日在北京国家会议中心隆重召开。

本届会议聚焦“技术创新驱动农业未来”主题，将汇集国内外权威专家、领军企业及行业精英，围绕农业无人装备关键技术突破、精准施药系统优化、智能作业场景应用等核心议题展开深度研讨，搭建集技术交流、成果转化、市场拓展于一体的平台，重点探讨各类前沿技术在农业场景的落地实践，解析规模化应用中的痛点突破与标准建设。会议旨在构建贯通产业链的创新共同体，为推进农业机械化智能化、培育新质生产力提供全景式解决方案，助力我国农业无人机产业高质量发展。诚邀业界同仁共聚首都，共绘智慧农业新图景！

会议议题：

农业无人机在大田与立体作物管理中的应用、农业无人机与智慧农业、农业无人机政策管理、飞防药剂与助剂、农业无人机质量与标准

主办单位：

中国无人机产业创新联盟

中国光学工程学会

承办单位：

中国农业大学农业无人机系统研究院

中国农业大学药械与施药技术研究中心

联办单位：

国家农业智能装备工程技术研究中心

国家植保机械质量检验检测中心

中国农业科学院植物保护研究所

会议主席：

何雄奎 中国农业大学农业无人机系统研究院院长

（4）2025全国大中型无人机产业与航空应急救援交流会

近年来,国家对于科技创新和用航空航天高新技术推动产业升级的高度重视。无人系统作为一种先进的集成航空技术、控制技术、信息技术和人工智能技术的复杂系统，已在军事、民用、商业等领域多个应用场景得到验证，具巨大的市场潜力。由中国光学工程学会、中国无人机产业创新联盟举办“2025全国大中型无人机产业与航空应急救援交流会”。邀请国家有关部门、相关协会和国内高校、科研机构、知名企业的专家学者，共同探讨大中型无人机产业发展与航空应急救援的发展趋势、技术创新和市场应用，加强交流与合作，推动大中型无人机广泛用于应急救援等领域，推动我国低空经济产业和航空应急救援的高质量发展。

会议主题：

大中型无人机发展趋势；大中型无人机的关键技术；无人机参与应急救援成功的案例（空天地一体化应急救援装备、应急通信、灭火、物资运输等）

主办单位：

中国无人机产业创新联盟

中国光学工程学会

联办单位：

中国信息协会低空经济分会

承办单位：

北航北京校友会双创委员会

会议主席：

程泊霖 中国信息协会低空经济分会副会长

执行主席：

魏永 中航创新资本管理有限公司副总经理

（5）无人机检测认证高峰交流会

为推进无人机检测认证领域技术创新、无人机相关产品质量提升为共同目标，积极贯彻执行国家有关方针、政策，增进行业内部及行业与用户间的对话与协作，建立无人机产业链与政府交流平台，建立行业标准规范，推动产学研用联动融合，使无人机产业以及无人机检测认证行业持续健康有序发展，共同推进中国无人机产业良性发展，由中国无人机产业创新联盟、中国无人机产业创新联盟检测认证专委会、中国质量认证中心等单位共同组织“无人机检测认证高峰交流会”将于7月6日下午在国家会议中心二期召开。

主办单位：

中国无人机产业创新联盟

中国光学工程学会

承办单位：

中国无人机产业创新联盟检测认证专委会

中国质量认证中心有限公司

（6）2025无人机防控技术与应用交流会

随着国家低空空域逐步开放，无人机防控技术的应用以及低空超低空探测和防御系统建设需求将愈发迫切，为了推进无人机防控技术的应用和发展，由中国无人机产业创新联盟和中国电子科技集团公司第十一研究所等单位共同组织“2025无人机防控技术与应用交流会”将于2025年7月6日在北京国家会议中心二期召开。会议重点邀请了反无人机技术应用优秀单位到会交流探讨目前无人机防控技术的发展状况、应用案例等，为参会专家提供一个广泛的技术交流、市场推广的平台。

议题方向：

无人机防御与反制议题：无人机目标预警、搜索、跟踪定位与识别技术；无人机导航、测控、信息传输链路干扰与抗干扰技术；无人机控制、捕获及软、硬毁伤等各类处置技术；目标伪装与伪装识别技术；电磁防护技术；低可探测结构、材料技术；仿真设计、测试试验、效能评估技术等。

主办单位：

中国无人机产业创新联盟

承办单位：

中国无人机产业创新联盟无人机防控分联盟

中国电子科技集团公司第十一研究所

会议主席：

毛登森 中国电子科技集团公司第十一研究所

（7）无人机开源及应用交流会

为推进我国开源无人机生态圈的建设和发展、整合国内开源无人机的相关资源、加快开源无人机系统市场的形成和发展，由中国无人机产业创新联盟、《无人机》公众号、北京森西若科技有限公司组织的“无人机开源及应用交流会”将于北京国家会议中心二期召开。从无人机开源的现状、开源技术创新、无人机行业发展、国产化趋势等方面将展开交流与探讨，为参会专家、企业和业内相关人士提供一个广泛的技术交流、市场推广、贸易洽谈的平台，为行业发展提供全景式的服务平台。

会议议题：

作为无人机产业发展的基石，开源生态圈建设尤为重要。本论坛议题涉及无人机开源的现状、开源技术创新、无人机行业发展、低空经济、“智”能化、国产化（包括MCU、传感器等）趋势等等。

主办单位：

中国无人机产业创新联盟

中国光学工程学会

承办单位：

《无人机》公众号

北京森西若科技有限公司

联办单位：

北京卓翼智能科技有限公司

阿木实验室

（8）2025“低空经济×智能制造”产才协同交流大会

在科技飞速跃进、全球经济格局深刻变革的时代浪潮中，低空经济与智能制造被纳入国家战略性新兴产业目录，正以超乎想象的速度重构产业版图，已然成为催生新质生产力、推动高质量发展的关键核心驱动力。为了更切实有效地服务国家发展战略、助力区域经济腾飞，同时促进学生实现高质量就业，进一步推动产业与人才的深度融合、协同共进。

“低空经济×智能制造”产才协同生态共同体秉持“高端引领、需求导向、跨界协同、生态共建”的核心理念，重点聚焦产教融合创新机制、跨产业协同创新等关键议题，搭建起常态化的合作交流平台，致力于构建人才链与产业链相互促进、循环发展的良性生态闭环，为中国低空经济与智能制造产业的高速、稳健发展持续注入源源不断的动力。

会议主题：

产才融合 协同发展

主办单位：

中国无人机产业创新联盟

中国光学工程学会

承办单位：

北京开元格物科技有限公司

北京易华录信息技术股份有限公司

北京恒成华安数智科技有限公司

联办单位：

北京人力资源服务行业协会

苏州市人力资源服务行业协会

广东三人易行科技有限公司

深圳市人立行商务服务有限公司

北京恒成华安科技集团有限公司

亚太人才服务研究院

05

第六届中国国际无人机及无人系统博览会

展会规模

博览会展览面积2万平米，参展商500余家。

展品范围

※无人机系统：无人机系统（多旋翼无人机、固定翼无人机、复合翼无人机、无人直升机、靶机、涵道无人机、FPV穿越机等），无人机在国防、农业、测绘、安防、应急、物流、能源、环保、航拍等行业应用相关无人机系统及解决方案；

※无人机系统核心部件：任务载荷设备，数据链路设备，5G网联设备、能源/动力设备（发动机、电机、电池等），控制/导航技术与设备，无人机相关材料及电子设备等；

※通航与低空经济：通航飞机、eVTOL、无人飞艇等飞行装备，空管技术及产品、运营服务平台、低空基础设施与配套保障相关产品等；

※无人机防控技术及系统：无人机探测、跟踪与识别技术及产品（射频、雷达、光电、声学等相关技术及探测识别设备），无人机反制技术及产品（干扰、诱骗、截获等软杀伤，激光、微波、网捕等硬杀伤），以及系统整体解决方案等；

※无人系统技术及装备：地面无人系统（机器人、无人车、机器狗、无人驾驶汽车等），水域无人系统（无人艇、无人船，水下无人潜航器、岸基支持系统等），空天地海信息化平台等；

※应急智能装备：智能消防机器人，救援机器人，移动通信指挥车，应急指挥调度平台，特种救援车等。

参展费用

1. 标准展位（规格：3×3米）光地展位（最少36平方米起租）

2. 国内展商：

标展：人民币18000/个  光地：人民币1800/平方米

3.国际展商：

标展：美元4000/个   光地：美元400/平方米

06

2025全国无人机创新技能大赛

大赛概述

大会同期举办“2025全国无人机创新技能大赛”，旨在推动无人机技术进步与低空经济发展，促进产教融合与创新人才培养。大赛设有应用技能赛、无人机创新设计赛、应用场景赛、性能指标赛、空地协同赛、创意表演赛等六个赛项。大赛不收取费用。

07

合作媒体

新华网、人民网、腾讯、新浪、搜狐、网易、东方网军事频道、光明网、中国网、宇辰网、雨飞工作室、无人机网、环球无人机网、无人机世界、全球无人机网、低空经济资源网、鲸奇智慧、中国机器人网、中国测绘网、中国测控网、虎嗅网、澎湃新闻、36氪、智东西、C114通信网、网络电信、智能制造网、仪器信息网、讯石光通讯网、创新品牌网、世展网、光学人才网、国际金属加工网、通航在线、移动通信网、5G通信网、《科技创新与品牌》杂志等

08

组委会联系方式

大会官网：

https://www.uav-expo.cn/

产业化交流会、会议赞助负责人：

鄂荣鹏

联系电话：13001030561

邮箱：erongpeng@csoe.org.cn

展览展示、大赛负责人：

王  灿

联系电话：13810630623

邮箱：wangcan@csoe.org.cn

媒体宣传合作负责人：

许晓洁

联系电话：18610003277

邮箱：xuxiaojie2019@csoe.org.cn

本次签约对双方具有深远的战略意义。对于晋安区人民政府，这是借力登高的关键一跃。国家级学会顶尖人才、前沿科技成果及全球创新网络的注入，将极大加速晋安产业由传统制造向以智能光电为代表的高端领域跃迁，塑造“科创晋安”新名片，提升区域核心竞争力。对于中国光学工程学会，这是服务地方、践行使命的重要里程碑。晋安区坚实的产业基础与福州优越的区位及政策环境，为学会的学术成果转化与应用提供了广阔试验场，推动“产学研用”深度融合，强化学会服务国家战略与地方经济的纽带作用。更重要的是对于福州光电产业，三方合力将构建起“基础研究-技术攻关-产业转化-人才培育”的完整生态链。创新中心作为核心枢纽，将持续导入高端资源，吸引上下游企业集聚，推动福州加速崛起为国内智能光电产业版图上的重要一极。

随着合作协议的正式落地，晋安区产业转型升级的画卷已着浓墨。在国家级学会智力引擎的驱动下，一个以创新为底色、以智能光电为引领的产业新高地，正于东海之滨加速崛起，光芒初绽，未来可期。

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中国光学工程学会是中国民政部批准的全国性一级学会。会员涉及光学和光学工程领域的科学家、工程技术人员、教授、学者，以及商界精英。学会秉承“创新、协同、求真、务实”的精神，将通过学术交流、成果展示、成果转化等多种形式，搭建一个产学研大平台，推动光学工程的技术创新、注重光学科技的成果转化、面向应用促进光学前沿的工程化。中国光学工程学会推荐年轻的领军专家作为学会核心力量，培养一批国内外新领军人物。

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重点实验室产学研对接交流会

活动时间：2025年6月25日下午

活动地点：北京国家会议中心403室（四楼）

为深入贯彻创新驱动发展战略，促进产学研深度融合，加速科技创新成果转化应用，切实解决实验室在技术研发、设备升级和成果转化中面临的痛点难点问题，中国光学工程学会于“2025年第六届世界光子大会”同期举办“光电子创新发展论坛-重点实验室产学研对接交流会”，旨在搭建一个高效、精准的产学研交流平台，汇聚高校、科研院所、龙头企业及投融资机构等多方力量，针对实验室的关键需求，并为其匹配研发合作伙伴、设备供应商、产业资本及市场应用场景等资源，推动关键核心技术攻关与科技成果产业化落地。

组织机构

主办单位：

中国光学工程学会

支持单位：

中科院半导体所光电子材料与器件全国重点实验室

清华大学精密测试技术及仪器全国重点实验室

中国计量科学研究院

清华大学电子信息综合检测平台

南京航空航天大学微波光子技术国家级重点实验室

福建师范大学信息光子学研究中心

……持续更新中

活动形式

前沿探讨与需求发布

企业宣讲与成果展示

圆桌交流与对接洽谈

参会对象

国内光电领域高校、科研院所重点实验室相关人员；

高端科学仪器、实验设备供应商；

金融机构、成果转化机构等

研讨主题

介绍重点实验室在基础研究、技术攻关、成果转化等环节的核心需求，促进跨领域、跨机构协同创新；

搭建实验室与企业的高效对接平台，推动技术需求与市场资源的精准匹配。

会议议程：

联系方式

张伯儒（中国光学工程学会），13911650484

李佳佳（中国光学工程学会），13810551573

柴宗祥（中国光学工程学会），15958108449

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中国光学工程学会是中国民政部批准的全国性一级学会。会员涉及光学和光学工程领域的科学家、工程技术人员、教授、学者，以及商界精英。学会秉承“创新、协同、求真、务实”的精神，将通过学术交流、成果展示、成果转化等多种形式，搭建一个产学研大平台，推动光学工程的技术创新、注重光学科技的成果转化、面向应用促进光学前沿的工程化。中国光学工程学会推荐年轻的领军专家作为学会核心力量，培养一批国内外新领军人物。

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中国光学工程学会为助力国产光电产品的创新与发展，搭建供需双方精准对接平台，将于2025年6月25-27日，第六届世界光子大会——新质生产力创新展期间，推出“找国产 选金燧——金燧国产好仪器合作洽谈会”，期待您的积极参与！

扫码或点击“阅读原文”查看

时间：2025年6月25-27日

地点：北京·国家会议中心

由中国光学工程学会（CSOE）、国际光学工程学会（SPIE）等单位共同主办的“2025年第六届世界光子大会”将于2025年6月25-27日在北京举办。“2025年第六届世界光子大会”是中国光学工程学会年会，包括“第14届国际应用光学与光子学技术交流大会（AOPC 2025）”和“第十六届中国光电子产业博览会”等活动，预计会议规模近1500人。大会共设有19个专题分会，包括激光技术及应用、红外技术及应用、光电探测与成像技术及应用、光谱技术及应用、太赫兹技术及应用等。组委会力邀300余位国内外著名科学家、学术领军专家出席并做精彩报告。大会开幕式将举办中国光学工程学会颁奖盛典！

扫码报名，免费参观

会议同期举办“第十六届中国光电子产业博览会”，参展商1000余家，博览会包括红外微光技术与应用、激光与智能制造、光通信&光传感及物联网、光学&精密光学制造、测控技术与仪器、创新科技及实验成果、微纳制造、北京半导体展览会等八大主题。同时聚焦当下最热门的光电应用领域，联动参展企业的核心价值，串联有效应用场景，从产业到终端，促进产业链供应链畅通，不断融合升级，积极推动整个行业创新技术高质量供给，为光电企业高质量发展搭台筑基。

研究背景

当前中红外双光梳系统的发展呈现多元技术路径：基于电光调制或微谐振腔的方案虽结构简单，但受限于窄光谱带宽，难以满足宽谱测量需求；锁模激光器方案虽能实现宽带覆盖和高信噪比，却依赖庞大昂贵的伺服系统来锁定重复频率与载波包络偏移频率，实用性受限。相比之下，单腔双波长激光器通过单一光学谐振腔直接输出重复频率不同的两路脉冲序列，天然抑制脉冲间的共模噪声，无需复杂锁相系统即可维持较好相干性，兼具结构紧凑和成本优势，但其自由运转时重频差的慢变漂移仍需优化。

超连续谱技术是单腔双波长激光器产生超宽带中红外光谱的有效技术——高峰值功率泵浦光在氮化硅波导中经过自相位调制、交叉相位调制、四波混频等非线性效应与高阶色散的协同作用，出射光谱相较入射光谱产生许多新频率成分，光谱宽度远大于入射光谱，频谱范围可从可见光波段连续扩展至紫外及红外波段。氮化硅凭借宽带隙、在近红外波段无双光子吸收及紫外到红外的宽透明窗口等优良光学特性，成为高效产生中红外光源的理想非线性介质。如何解决单腔双光梳自由运转时重频差慢变漂移的问题，并简化氮化硅超连续谱模块，是实现紧凑、宽谱的单腔双光梳中红外光源的关键。

主要内容

本研究提出了一种基于单腔双波长锁模激光器的中红外双光梳光源。文中所采用的双子环路激光器的复用方式为空间复用。如图1所示，双子环路结构由共享压电陶瓷（PZT）和光分束器的公共路径，以及两个独立子环路组成，其中每个子路径均包含半导体可饱和吸收镜（SESAM1和SESAM2）。此方案避免了双向脉冲在同一SESAM处发生强非线性作用，同时通过引入可调空间光路实现了大范围可调谐重频差。

图1 基于单腔双波长锁模激光器的中红外双光梳实验装置图

针对单腔双波长激光器的重频差慢变漂移问题，研究团队提出了一种基于共同氢钟参考的双光梳重频差锁定方案。如图2所示，该方案通过精密信号处理链路实现闭环控制：Output-1和Output-2输出的激光经过30 MHz低通滤波器（LPF1&LPF2）和电放大模块后均分两路，一路在混频器Mixer1混频得到Δfr监测信号。Output-2的另一路信号与Signal generator1产生的正弦信号混频，该混频信号（50 MHz+fr2）与 Output-1的另一路信号在混频器Mixer3处混频，经低通滤波器（LPF3,100 MHz）滤波得到频率为50 MHz+Δfr的信号。Signal generator2产生频率为50 MHz+Δfr的外界标准频率信号，与LPF3滤出信号在Mixer4混频，得到最终误差信号，经AMP4放大后驱动PZT实时调节腔长，精确锁定Δfr。在频率锁定过程，采用共同氢钟作为两信号发生器的时钟源，确保了设备间的频率同步，提高锁定系统频率稳定性和精确度。

图2 采用共同氢钟参考的双光梳重频差锁定方案图

此方案仅需单套锁相环装置即可实现重频差精密锁定，锁定结果如图3（a）、（b）所示，此装置成功将双波长脉冲的重频差在2h内的最大偏移量由Hz量级降低至mHz量级，同时降低了伺服系统复杂程度，为中红外光源的产生提供了结构更简单的单腔双光梳光源。

图3 （a）双向脉冲重频时间漂移；（b）锁定前后双光梳重频差漂移比较

基于高能飞秒脉冲在氮化硅波导中的超连续谱产生机制，文中创造性地提出了集成度更高的中红外系统设计方案：单腔双波长激光器输出的两个脉冲序列，分别经过双向泵浦的掺铒光纤放大器，得到峰值功率分别为15和17 kW的高能飞秒脉冲，两路脉冲同时泵浦同一氮化硅波导，均产生覆盖重要的3.2-3.6 μm波段的宽带中红外光谱（图4（a）~（b）），实现高度集成中红外光源。

图4 （a）~（b）两路光梳经过 Si3N4 波导后的中红外光谱

结论

本文以单腔双波长光纤激光器作为光源，结合超连续谱产生技术，搭建了集成中红外双光梳光源。近红外部分，通过设计重频差锁定装置，将单腔双波长激光器的重频差最大偏移量从Hz量级精确控制至mHz量级，在简化伺服装置的同时显著提升了双光梳光源的相对频率稳定性。中红外部分，采用双向泵浦掺铒光纤放大器将两路光梳的峰值功率分别高效放大至15和17 kW，并创新性地使两路近红外光梳复用同一氮化硅波导进行非线性转换，成功输出覆盖3.2-3.6 µm大气窗口区波段的宽带中红外光谱。实验表明，该集成方案通过光路复用，大幅缩减系统组件数量，为中红外光源集成化提供了新思路，并为未来高分辨气体检测的应用提供具有高相干性、高稳定性的中红外光源。

团队介绍

闫明团队依托于华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室，面向国家重大战略需求，聚焦精密光谱与成像测量等尖端领域，充分发挥上海市在光子科技与集成电路产业的集群优势，致力于中红外分子指纹光谱、超快速相干拉曼光谱成像、光纤激光器与光频梳时频域控制技术，以及干涉光场在空间测距、高空间分辨成像等方面的应用研究。团队目前已研发宽带上转换中红外时间拉伸光谱、超高速相干反斯托克斯拉曼光谱及双光梳光力学光谱等技术，并积极拓展其在痕量气体探测、超快传感与成像等领域的应用。

文章信息

陈彩欣, 李思萱, 刘婷婷, 等. 单腔双光梳集成中红外光源研究（特邀）．红外与激光工程, 2025, 54(5): 20250064. DOI:  10.3788/IRLA20250064

全文链接：http://irla.cn/article/doi/10.3788/IRLA20250064（阅读原文）

基于目标反射或散射光在偏振特性上的差异性，以及不同波长对雾霾粒子的穿透能力差异，本研究提出一种融合可见光与近红外偏振光谱图像的图像去雾方法。首先利用改进的大气光偏振模型估算出无穷远处的大气光光强（A∞）和大气光的偏振度（p），然后利用偏振去雾算法得到去雾后的可见光图像。其次，采用所提出的自适应检测和透射率图的融合方法，将去雾后的可见光图像与近红外偏振光谱图像进行融合。最后得到细节丰富的去雾图像。实验结果表明，该方法提高了去雾图像的细节恢复效果。此外，基于信息熵(IE)、结构相似指数(SSIM)、对比度(IC)、峰值信噪比(PSNR)等图像评价指标对去雾效果进行定量评价。总体来说，本文提出的方法在各项指标上均表现优异，信息熵针对原始图像提升了约3.6%，对比度提升了约3.26倍，相比其他方法显示了较高的图像信息保留效果，证明了其在图像去雾方面的有效性和优越性。

研究背景

随着工业化发展与环境恶化，雾霾天气频发，对近地遥感与智能感知系统带来了巨大的挑战。在雾霾环境中，大气中微小水滴、气溶粒子等悬浮颗粒对光波产生散射作用，尤其在短波段（如可见光）表现为严重的能量衰减与杂散光增强，导致图像清晰度降低、细节模糊、边缘不清，严重制约了图像后续分析处理任务的有效性。

图像去雾作为一种关键的图像增强手段，广泛应用于遥感监测、智能交通、安全安防等领域。近年来，研究人员提出了多种去雾方法，包括基于物理模型的暗通道先验（Dark Channel Prior，DCP）、基于多图像融合的方法、以及深度学习方法。其中，偏振成像技术因其可有效分离目标反射光与大气散射光，成为近年来图像去雾研究的重点方向。然而，传统基于偏振的去雾方法对无穷远处大气光辐射和大气光偏振度的估算误差易导致图像失真。

此外，近红外图像相比可见光图像在雾霾中具有更强的穿透能力，能保留更多远场目标信息，但单独使用近红外图像易引入伪色或目标识别偏差。因此，融合偏振与多光谱信息成为当前图像去雾研究的重要趋势。

主要内容

本文提出的基于可见光/近红外偏振多光谱图像的融合去雾方法分为两步来实现：第一步，利用大气光偏振态分布模型估计得到无穷远处的大气光光强和大气光偏振度，通过Stokes矢量与穆勒矩阵之间的关系得到光强最大和光强最小的偏振光谱图像，然后得到可见光偏振光谱去雾图像。第二步，利用可见光去雾图像和近红外图像进行融合去雾，最后得到细节丰富的去雾图像。整个去雾方法的流程框图如图1所示。

图1 基于可见光/近红外偏振多光谱图像融合去雾方法流程框图

在均匀大气中，无穷远处的大气光强度A∞和大气光的偏振度p是两个全局常数。针对传统Schechner偏振去雾算法依赖天空区域估计大气光参数的问题，本文引入RT3矢量辐射传输模型，能够模拟半球天空中大气光的偏振态分布。利用半球视场全天空光偏振成像探测系统进行雾霾天气下大气光偏振态分布模型验证实验，模型仿真结果与大气光的实际探测结果在绝大多数区域内的误差都很小，模型模拟结果与实际情况基本一致。改进后的基于RT3大气辐射传输模型的空气偏振模式也适用于雾、霾天气。模拟结果如图2所示。利用大气光偏振态分布模型对无穷远处的大气光强A∞和大气光偏振度p进行估计。在半球天空大气光偏振态分布数据中找到大气光强值最大的点，该点的大气光强值作为估计的无穷远处的大气光强A∞，该点的大气光偏振度值作为估计的大气光偏振度p。

图2 530nm半球天空大气光偏振度的测量值与估计值(a) 测量值；(b) 估计值；(c) 测量值与估计值的相对误差

在获得最大光强图像、最小光强图像、无穷远处的大气光强和大气光偏振四个参数之后，就可以得到可见光偏振光谱去雾图像和近红外偏振光谱图像的光强最小图像。在接下来的可见光/近红外偏振光谱图像融合去雾方法中这两幅图像将作为原始的输入图像。可见光/近红外偏振光谱图像融合去雾方法的流程框图如图3所示。

图3 可见/近红外偏振光谱图像融合去雾方法流程框图

首先，利用基于滚动导向滤波(rolling guidance filter, RGF)和高斯滤波的多尺度分解(multi-scale decomposition, MSD)将输入图像分解为基础层与四幅不同尺度下的细节层，然后通过提出的基于透射率图的自适应检测融合方法获得融合的细节层，最后将基础层和细节层通过逆MSD得到融合图像。基于多尺度分解(MSD)的融合方法在可见光/近红外图像融合去雾方法中有着广泛的应用。不同尺度的图像结构在空间域内进行重叠，图像中的小尺度结构通常对应于细节和纹理，而图像中大尺度结构通常对应于图像中较大尺寸的场景目标。

利用集成的多光谱偏振成像探测系统进行室外雾天探测实验，该探测系统结合了电动滤波转轮与分焦平面相机，可获取六个可见光波段和2个近红外波段的偏振光谱图像。系统已完成偏振定标和光谱定标，工作波段覆盖400-1000nm，分辨率为2448ⅹ2048像素，滤光片半带宽为10nm，该探测系统如图4所示。在雨雾天气条件下，目标场景距离探测系统1.3km。

图4 采用的多光谱偏振成像系统

将本文提出的图像融合去雾方法与Schau，He，FFA-Net以及Frederik等去雾方法进行对比，对比结果如图5所示。可以看出，Schaul的方法可以恢复图像中的细节，但是将植被等在近红外谱段图像中的灰度信息带入到了融合去雾图像中，不符合人眼正常的视觉习惯。He的方法能够显著地增强图像的对比度和清晰度，但对大气光比较敏感，在处理天空区域时会出现不自然的失真。FFA-Net将信道注意与像素注意机制相结合，处理不同特征和像素时具有很大的灵活性，网络能够充分地融合所有特征，自适应地学习不同层次特征信息的不同权重，但该方法对于某些区域的像素处理欠佳，导致在建筑物表面存在斑点。Frederike的自适应融合去雾方法对远场场景的去雾效果有限，细节模糊。本文提出的方法获得了清晰细节丰富的去雾图像，不仅保留了植被在可见光谱段图像中的灰度信息，而且还恢复了远场场景的细节，证明了该方法的有效性。

经过分析，本研究在去雾过程中引入了散粒噪声，主要原因是可见光-近红外偏振图像的融合过程中由于某些区域的灰度值不一致导致在高频边缘处引入了一定程度的误差，可能导致局部区域出现散粒噪声。融合后的图像在一定程度上增加了信息熵，但经过去噪处理对比后，本文方法的自适应融合策略通过增强细节和边缘信息，是导致熵值最大化的主要原因。

图5 不同场景下几种方法的去雾结果

在图像质量评价方面，基于SSIM、信息熵（IE）、对比度（IC）和PSNR等四项指标，以雨雾天气条件下目标探测距离1.3km处的大楼场景为例，计算Schaul，He，FFA-Net以及Frederike等去雾方法的四种图像质量评价指标的结果如表1所示。从结果来看，本研究提出的方法在各项指标上均表现优异，相比其他方法显示了较高的图像信息保留效果，去雾效果显著。

表1 不同去雾方法效果对比

结论

本文提出的融合可见光与近红外偏振图像的去雾方法，通过引入RT3矢量传输模型与自适应检测和透射率图的融合机制，成功克服了传统偏振去雾方法依赖天空区域与近红外误差传导问题，所提出的自适应融合方法在多尺度细节层面增强了远场目标轮廓与材质细节。实验验证表明，本方法在视觉效果与定量指标方面均显著优于现有方法。

尽管本文提出的融合去雾方法在图像细节恢复与质量提升方面取得了良好效果，但由于实验系统仍基于静态场景与单次成像数据，尚未充分考虑复杂动态环境下的光照变化与雾霾时变特性，这在一定程度上限制了方法的适应性与实用性。因此，未来的研究可以进一步探索将本文的物理建模方法与深度学习模型相结合，在保证模型物理可解释性的同时，引入神经网络的特征学习与模式识别能力，以提升算法在多样化场景下的鲁棒性和泛化能力。此外，结合多通道、多时相的偏振光谱成像数据，构建支持时序信息建模的图像处理框架，并将其拓展应用于动态遥感、低能见度导航等复杂任务场景，也是后续值得深入研究的重要方向。

作者与团队介绍

张颖

张颖，现为北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院副教授。主要研究方向包括光电成像探测、图像处理、目标检测与识别以及机器学习。已累计发表论文40余篇，其中SCI检索20余篇、EI检索20余篇，申请并授权国家发明专利20余项。

邮箱：yingzhang@buaa.edu.cn

徐希海

徐希海，现为北京航空航天大学航空发动机研究院助理研究员。主要研究方向包括气动声学、喷流噪声以及基于光学的气动声学测试与分析技术。

邮箱：xuxihai@buaa.edu.cn

北京航空航天大学仪器科学与光电工程学院张颖老师团队，主要进行智能光电成像探测技术、偏振光谱成像技术的研究。

文章信息

张颖, 王兴, 张思维, 等. 基于偏振光谱图像的融合去雾方法（特邀）．红外与激光工程, 2025, 54(5): 20240523. DOI:  10.3788/IRLA20240523

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研究背景

高光谱遥感成像领域长期面临着一个棘手矛盾——传感器分辨率的物理极限与自然界地物复杂多样性的冲突。这导致单一像元内往往融合了两个或多个地物类型的信息，形成混合像元。若仅以单一像元的综合信息为依据开展分析，势必引入较大误差。为化解这一难题，亚像元级信息提取成为关键，而解混技术则是其中的核心技术。

在众多解混技术中，深度学习相较于传统的物理模型及浅层神经网络学习，具备了卓越的模型表达与特征表示能力。深度学习能够更精准地对现实世界中的真实地物进行模拟与分析。凭借强大的数据驱动能力以及海量多样数据的训练，深度学习模型在高光谱遥感解混领域展现出独特优势。自编码器作为一种常用的深度神经网络架构(图1)，在高光谱解混场景下，该架构可以同时求解端元与丰度，尤其在盲解混问题求解中优势凸显，基于自编码架构能精准契合盲源分离问题的特殊形式，为解混问题的高效解决提供有力支撑。

图1  自编码网络结构图

主要内容

深度自编码神经网络作为深度学习神经网络的一种，通过编码器和解码器的结构设计，能够保留物理可解释性，从而有效提取丰度和端元。在高光谱解混任务中，可以将丰度估计与编码器相对应，将端元和混合机制（F）与解码器函数相对应，以适应特定的问题表述。这种对应关系有助于将自编码神经网络的结构与解混任务的目标紧密结合（图2）。

图2  高光谱解混自编码网络结构图

高光谱解混自编码网络的第一阶段：采用基础自编码器架构，即全连接层组成的自编码器进行解混。但这种方式面临噪声、高维数据处理、模型泛化等问题。为了应对这些挑战，研究者们提出了多种解决方案，除此之外，还有一些多分支网络的设计，例如通过双流网络来分别进行端元和丰度的计算。这些方法在不同的数据集和场景中表现出色，为高光谱解混技术的发展提供了重要的理论和实践基础。

高光谱解混自编码网络的第二阶段：基于自编码器的异构模块融合架构，其核心思想是将自编码器的端到端非线性映射能力与不同网络模块的特征建模优势相结合，构建更具鲁棒性和可扩展性的解混框架。近来，基于 Transformer 网络的高光谱解混方法发展迅速。该方法结合了卷积自编码器和 Transformer（图3），利用 Transformer 的全局特征依赖性捕捉能力，提高了端元光谱和丰度图的质量。实验结果表明，该方法在 Samson、Apex 等数据集上的表现优于现有的先进方法。

图3  基于Transformer矿物解混网络

高光谱解混自编码网络的第三阶段：自适应网络结构，其核心在于通过自动化架构搜索或模块化重构实现网络结构的动态适配，以提高模型在不同任务和数据集上的性能和效率。为解决传统手动设计效率低、次优性问题，引入神经网络架构搜索（Neural Architecture Search,NAS），通过自动化模块重构动态适配网络结构，增强模型性能与泛化能力。可以实现更高效、更智能的解混。

但是在实际应用场景下，单纯依赖数据驱动的方法偶尔会出现偏差，导致得出的结果与现实世界的实际情况存在出入。而将高光谱解混自编码神经网络与物理模型相结合的策略，巧妙地兼顾了二者的优势，这种创新性的结合方式应用成效良好。就目前而言，这种结合大致可划分为两个阶段。第一阶段，物理模型作为神经网络的约束条件，为神经网络的运行提供了一定的规范和引导；第二阶段，则是在第一阶段的坚实基础上，实现物理模型与神经网络的深度融合。例如hapke辐射传输模型与深度学习网络的融合方法（图4）。这种深度融合不仅进一步优化了模型的性能，还催生了高光谱解混领域重要的研究方向。

图4 hapke-ANN高光谱解混模型

结论

展望未来，高光谱解混自编码网络将朝着构建 “物理可解释、数据自适应” 的混合智能模型方向发展。在模型创新上，通过融合更多先进架构、发展新型自编码器变体以及构建多模态数据融合架构，进一步提升自编码器对高光谱数据复杂特征的提取与解混能力。与物理模型的结合也将更加深化，使解混过程更符合物理规律，提高对复杂物理现象的解混能力。同时，为提升对复杂场景的适应性，需研究能处理更复杂混合类型、应对高动态范围场景的解混方法。在计算效率与可扩展性方面，借助模型轻量化、加速技术以及分布式与并行计算，满足实时处理与大规模数据处理需求。此外，基于自编码的高光谱解混方法在跨领域应用与行业深度融合上也具有广阔的拓展空间。

作者介绍

秦凯

秦凯，铀资源探采与核遥感全国重点实验室正高级工程师，中核集团遥感图像分析技术领域科技带头人，中核铀业遥感图像分析技术领域科技带头人。担任中国光学工程学会高光谱技术及应用研讨会光谱智能专题主席（2021-2024），中国遥感应用协会专家委员会副秘书长。第一作者在遥感领域权威发表40余篇论文。研究成果被纳入国家自然资源部《中国地质调查技术规程》技术标准体系。获得省部级一等奖、二等奖等10项，国家发明专利授权7项，北京市优秀青年人才，中核集团中核青年五四奖章，中核铀业十大杰出青年，中核铀业青年地矿英才等荣誉称号。

赵英俊

赵英俊，高级工程师(研究员级二级)，博士生导师，核工业北京地质研究院科技委副主任、中核集团遥感勘查技术领域首席科学家。长期从事遥感技术应用研究。为新世纪百千万人才工程国家级人选，国务院政府特殊津贴获得者。获得省部级一等奖 二等奖 10 项。中国遥感应用协会理事，遥感协会专家委副主任等。

文章信息

秦凯, 郝予希, 赵英俊, 等. 基于自编码的高光谱遥感解混技术研究综述（内封面文章·特邀）．红外与激光工程, 2025, 54(5): 20250131. DOI:  10.3788/IRLA20250131

全文链接：http://irla.cn/article/doi/10.3788/IRLA20250131（阅读原文）

QC光子芯片显微图（含双器件，每器件含FP激光器、波导耦合器、电阻加热器、环形谐振器）

哈佛大学研究团队研制出了一种紧凑型激光器，它能在中红外波段发射出极其明亮、极短的光脉冲，将大型光子设备的性能集成到了单个芯片上。中红外波段在气体传感、光谱学等领域至关重要，但现有集成光子脉冲发生器稀缺。传统中红外超快脉冲发射器复杂且低效，基于近红外或可见光脉冲激光的下转换，而量子级联激光器虽能实现高功率输出，但亚皮秒脉冲需外部调制和光学隔离，限制了小型化。

该研究成果以“Driven bright solitons on a mid-infrared laser chip”为题发表在Nature上，这是首次展示出无需外部组件即可运行的芯片级皮秒中红外激光脉冲发生器。该设备能够生成光学频率梳，即由等间距频率线组成的光谱，目前用于精密测量。这种新型激光芯片未来或许能加快高灵敏度、宽光谱气体传感器的开发，用于环境监测，或者开发新型光谱学工具用于医学成像。

研究人员表示，这项技术将芯片上的非线性光子学集成在一起，以产生中红外波段的超短光脉冲。中红外波段是电磁波谱中不可见的一部分，如今在环境应用中得到了利用。由于二氧化碳和甲烷等许多气体分子能高效吸收中红外光，这一波长范围已成为监测环境气体的重要工具。

该论文展示了一种生成宽带光源的途径，这种光源能在单个设备中检测出许多不同气体的吸收特征，该光源能在一块芯片上产生数千种不同频率的光。

该突破的基础是量子级联激光器，它通过将不同的纳米结构半导体材料层叠在一起，产生相干的中红外光束。与几十年来一直依赖称为锁模的成熟技术来产生脉冲的其他半导体激光器不同，量子级联激光器由于其固有的超快动力学特性，一直以来都很难实现脉冲化。现有的基于量子级联激光器的中红外脉冲发生器通常需要复杂的装置来实现脉冲发射，并且需要许多离散的硬件组件。它们通常还受到输出功率和光谱带宽的限制。这种新型脉冲发生器将非线性集成光子学和集成激光器中的几个概念无缝融合到一个单一设备中，从而生成一种被称为孤子的特定类型的皮秒光脉冲。在设计芯片架构时，研究人员从一种看似不相关的光调制设备——克尔微谐振器中汲取了灵感。该创新思维使他们能够避开传统的脉冲生成技术，如锁模技术。

研究人员借鉴了20世纪80年代发表的一项基础理论，该理论为被动克尔谐振器建立了一个框架。研究人员表示，Lugiato-Lefever方程最初作为被动系统的模型，现已演变成适用于各种腔体中孤子频率梳的统一框架。这种新型的中红外激光器能够一次连续数小时稳定地产生脉冲。该设备由一个电驱动环形谐振器、一个驱动环形谐振器的集成激光器以及一个作为滤波器的第二个有源环形谐振器组成。

该技术为中红外非线性集成光子学提供了新平台，可用于光学原子钟、超连续谱生成、双梳光谱仪等领域。未来通过热管理优化和半导体光放大器集成，有望提升峰值功率，推动4-12μm波段的光通信和计量应用。

（天津津航技术物理研究所 杨茗）

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研究背景

高光谱成像技术自20世纪80年代提出以来，凭借在二维成像基础上同时获取连续光谱信息的独特优势，已在机载和星载平台的海洋、大气、植被与城市地表监测等领域得到广泛应用。传统高光谱成像系统多采用离轴三反望远镜与Offner成像光谱系统的组合，虽能在350–1000 nm宽谱段内实现2–5 nm的光谱分辨，并兼具较大视场和高光学通量，但其对特种凸面光栅的高度依赖和同心结构的固有限制，导致成本居高不下、装调复杂，且数值孔径难以进一步提高。为克服上述局限，本研究创新性地将离轴两反望远镜与改进型Dyson成像光谱仪相结合。离轴两反望远镜结构紧凑，无需色差校正，既满足大视场与高空间分辨的需求，又显著降低了系统体积与装调难度。传统的Dyson结构相较于Offner系统，具备更高的数值孔径和更为简易的系统形式，但是由于其过于紧凑的结构使得这类结构较少在工程上进行应用，因此我们通过对传统Dyson结构的分析和改进，使之在具备良好工程应用性的前提下仍然保持了其固有的优越光学性能质量。最后设计完成的高光谱成像仪光学系统由设计的透射望远镜系统和改进型Dyson成像光谱系统匹配生成。

主要内容

高光谱成像仪的整体光学系统主要由望远镜系统和成像光谱仪系统两部分构成。两部分各自独立设计，并通过狭缝耦合以形成完整的成像系统。

对于宽谱段望远镜系统，反射式光学设计因无需校正色差而成为优选方案。与离轴三反系统相比，离轴两反光学系统能够提供更大的视场角和更小的F数，同时具备更紧凑的结构优势。因此，本设计选用了离轴两反望远系统。该系统拟采用像元尺寸为9 μm的CMOS面阵探测器，要求望远镜系统至少实现0.32 mrad的像元空间分辨率（沿狭缝宽度方向通过3个像元拼接，光谱维的空间分辨率优于1 mrad）。基于此需求，计算得出望远系统的焦距为27.3mm，并预留余量，最终设定为29.8mm，F数为2.5。系统的二维光路结构如图1所示：

图1 望远系统光路

成像光谱仪系统在保留传统 Dyson 同心结构与高数值孔径优势的同时，对关键元件布局进行了系统化优化，以兼顾工程装调的可行性与光学性能的卓越性。

首先，根据预设的狭缝与像面到相邻光学元件的轴向和垂直距离，对增加空气间隙后系统的像差消除条件进行了严格推导。然后在此基础上，将原有的厚半球透镜拆分为薄半球与弯月透镜组合，以获得更多的设计自由度，虽然初步提升了像差控制，但仍无法完全满足新消像差条件。为突破此瓶颈，我们创新性地将反射光栅重构为透镜和反射光栅的复合结构，即将原来的反射光栅变为前表面透射，后表面为光栅衍射的特殊组合。该方案在仅增添最少光学元件的前提下，不仅保持了系统的同心性，还大幅增加了可调消像差变量，使得所有空气间隙带来的球差与色差均得以高效补偿。最终形成的改进型Dyson成像光谱系统，如图 2 所示，不仅在理论上满足了全视场、全谱段的严格像差条件，也在实践中为装调和工程应用提供了充分余量。

图2 改进型Dyson成像光谱系统光路设计图

将设计完成的望远镜系统和成像光谱系统在狭缝处进行对接匹配获得完整的设计系统。其整体光路结构图如图3所示。最终研制完成的样机内部系统如图4所示。

图3 全系统成像光谱仪系统光路图

图4 高光谱成像样机图

我们对样机进行了核心指标光谱分辨率测试和远景成像实验测试。为了验证全波段的分辨率，我们采用了宽波段光源、单色仪以及积分球进行了全波段光谱定标，实验示意图如图5所示。定标数据如表1所示，所有的光谱分辨率（FWHM）均在2.1 nm左右。

图5 波长校准实验

表1 波长校准结果

然后将样机放于转台上，对远处植物群落进行观测，获得结果如图6所示。

(a) 观测对象的NDVI图像

(b) 观测对象的反射辐射分布图像

图6 外场观测结果

图6（a）为全谱段融合后的伪彩色图，图6（b）为675nm处的反射辐亮度图像。可以看到仪器能够实现很好的细节分辨能力。

结论

本研究提出并成功验证了一种紧凑型大视场、宽谱段高光谱成像光学系统，该系统通过将离轴两反望远镜与改进型Dyson成像光谱仪有机集成，实现了对地物目标的高分辨率与高灵敏度观测。在350-1000 nm全波段和30°大视场范围内，实验室校准与野外成像均证实了该系统在复杂环境下的稳定成像能力。与传统 Offner 结构相比，本设计不仅大幅降低了制造与装调复杂度，而且突破了数值孔径提升受限的瓶颈，显著提高了系统的工程可行性和应用灵活性。上述成果为未来星载和机载高光谱仪的光学系统研制提供了坚实的理论与实践基础，并为高效、大范围的地物遥感监测应用奠定了重要支撑。

团队及作者介绍

先进光学与光谱成像技术研究团队。主要研究方向：围绕空间遥感、先进工业检测等领域，开展先进光学和高光谱成像技术研究，开发各类适用于国家行业重大需求的先进光学成像检测仪器。团队现有正高级职称3人，副高级职称5人，中级职称3人，博士后1人，在读学生7人。具备各类高精密光学标准设备近四十余台，实验室1000余平米。

于磊

于磊，男，博士，研究员，中国科学技术大学博士生导师，中国科学院特聘研究员，合肥物质院安徽光机所光学工程中心书记、副主任，安徽省杰青。中国科学院青年创新促进会会员，中国光学工程协会先进光学制造青年专家委员会委员，安徽省光学学会理事。主持和参与国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院科研装备研制项目、863军口项目、中国工程物理研究院重大工程项目、中国科学院天文观测仪器项目、省科技厅项目及其他横向课题多项，以主要参与人身份完成多个空间有效载荷项目技术攻关。以第一作者和通讯作者身份发表各类SCI/EI收录期刊/会议论文40余篇，授权发明专利5项。曾获宝钢奖优秀奖、大恒光学奖优秀奖、长白青年科技奖优秀奖。现任《红外与激光工程》青年编委会Topical Editor，中国激光杂志社青年编辑委员会委员，《激光与光电子学进展》青年编委，《大气与环境光学学报》青年编委。

文章信息

冯海生, 温健, 吴骕, 等. 大视场宽谱段地物观测高光谱成像仪光学系统研究（内封面文章·特邀）．红外与激光工程, 2025, 54(5): 20250112. DOI:  10.3788/IRLA20250112

全文链接：http://irla.cn/article/doi/10.3788/IRLA20250112（阅读原文）

G5红外公司可为国防应用提供远距离探测

美海军SPEIR计划启动

美国LightPath科技公司宣布，其子公司G5红外公司获得L3Harris科技公司价值220万美元的红外摄像机工程开发模型订单。该订单支持美国海军的舰载全景光电/红外（SPEIR）计划，G5的系统预计将于2025年交付给L3Harris。

SPEIR计划将整合窄视场和宽视场探测与提示能力，用于反舰巡航导弹防御，支持对抗快速攻击艇和快速近岸攻击艇、反无人机，增强机动性，以及执行反恐和部队保护行动。SPEIR将集成到所有美国海军水面舰艇上，首批安装在阿利·伯克级驱逐舰上。美海军致力于采用前沿技术提升被动电子支援能力，G5的摄像系统将满足海军作战所需的成像方案。

G5红外公司具有多种高端制冷型红外摄像机产品系列。

波兰T2SL超晶格阵列解锁防空新场景

波兰Vigo Photonics是一家先进中红外探测器和半导体材料开发商，持有波兰内政与行政部颁发的生产军用设备许可证，该公司宣布与华沙的为军方光电设备制造商PCO Optics签订联合开发合同。该合同的预估价值约为5200万美元，合同内容为供应制冷型红外探测器阵列，该阵列是VIGO公司采用基于Ⅱ类超晶格（T2SL）半导体技术生产的新产品。

红外探测器阵列由数十万甚至数百万个能极精确记录热辐射的有源像素组成。由于需要极高的灵敏度，它们在接近液氮温度的极低温度下运行。这些探测器的半导体层由III-V族材料制成，这使得实现卓越的探测性能成为可能。

这些阵列将应用于包括最新作战平台以及波兰军队和欧洲防务工业的防空系统等多个领域。它们将用于在各种大气条件和光线条件下，探测和识别目标。

PCO公司表示，通过此次合作，波兰将加入拥有自主半导体技术的国家行列，这些技术可用于现代战场上的先进光电设备。

VIGO公司表示，与PCO达成的协议有助于增强独立性和国家安全。该公司将持续开发这一突破性技术，其不仅能在更先进的军事系统中得到应用，还有望用于太空项目。

（天津津航技术物理研究所 杨茗）

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不同传感器对比

豪威科技宣布推出其新款OV50X CMOS图像传感器。该传感器具备“手机行业最高的动态范围，可拍摄电影级视频”。

豪威科技是一家无晶圆厂半导体公司，为包括智能手机、安全与监控、汽车、计算、医疗、机器视觉和其他新兴应用在内的多种技术领域开发先进的数字成像、模拟和显示方案。

OV50X是一款专为旗舰智能手机设计的5000万像素传感器，采用1.6微米像素，1英寸光学格式，可实现高动态范围视频和单次曝光预览，具备低光性能、快速自动对焦和高帧率的特点。

豪威科技表示，如今智能手机已成为视频和照片拍摄的主流工具，旗舰手机具备电影级画质的视频录制功能已成为消费者高度期待的一项特性。OV50X图像传感器专为专业视频摄影师打造，采用大尺寸1英寸光学格式图像传感器，可实现接近110分贝的单次曝光HDR；即使在日出、日落、夜间强光或阴天等拍摄条件不佳的情况下也能保障视频拍摄效果。

OV50X图像传感器支持4像素合并，以180帧/秒和60帧/秒的速度拍摄1250万像素的照片，并具备三通道HDR功能，可提供具备双模拟增益HDR和传感器内裁剪变焦的优质8K视频。豪威科技的TheiaCel技术进一步将单次曝光HDR扩展至接近110分贝——这是智能手机所能达到的最高范围。

OV50X图像传感器还支持100%覆盖的四相位检测，实现一流的自动对焦性能，采用自研的PureCel Plus-S堆叠式芯片技术，实现出色的低光性能。该传感器将于2025年第三季度实现量产。

（天津津航技术物理研究所 杨茗）

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本文由半导体产业纵横（ID：ICVIEWS）综合

商务部新闻发言人就美国企图全球禁用中国先进计算芯片发表谈话。

近日，美国商务部网站调整了其5月12日发布的AI芯片出口管制指南新闻稿相关表述，将“在世界任何地方使用华为昇腾芯片均违反美国出口管制法规”调整为“警告业界使用中国先进计算机芯片，包括特定华为昇腾芯片的风险”

以所谓推定违反美出口管制为由，企图在全球禁用中国先进计算芯片，包括特定的华为昇腾芯片。

15日商务部例行新闻发布会上，中方已就相关问题阐明严正立场。今日，商务部新闻发言人就美国企图全球禁用中国先进计算芯片发表谈话。

原文如下：

中方注意到，美国商务部近日发布指南，以所谓推定违反美出口管制为由，企图在全球禁用中国先进计算芯片，包括特定的华为昇腾芯片。美方措施是典型的单边霸凌和保护主义做法，严重损害全球半导体产业链供应链稳定，剥夺其他国家发展先进计算芯片和人工智能等高科技产业的权利。

中方认为，美方滥用出口管制，对中国进行遏制打压，违反国际法和国际关系基本准则，严重损害中国企业正当权益，危害中国发展利益。

中方强调，美方措施涉嫌构成对中国企业采取的歧视性限制措施。任何组织和个人执行或协助执行美方措施，将涉嫌违反《中华人民共和国反外国制裁法》等法律法规，须承担相应法律责任。

创新发展、合作共赢是大势所趋。中方敦促美方立即纠正错误做法，遵守国际经贸规则，尊重其他国家科技发展权利。中方支持全球企业按照市场原则，深入开展科技合作，实现互利共赢，共同推动科技创新造福世界各国人民。中方密切关注美方措施执行情况，将采取坚决措施维护自身正当权益。

Nvidia 首席执行官称美国对 AI 芯片的出口管制是“失败”

英伟达首席执行官黄仁勋表示，美国对中国人工智能芯片的出口管制是“失败的”，因为这只会激励中国开发自己的解决方案，并让中国企业在其庞大的国内市场中获得更大的份额。

这家美国芯片巨头的负责人表示，英伟达近年来在中国失去了大量市场份额。

“四年前，拜登政府执政初期，英伟达在中国的市场份额接近95%。如今只有50%。剩下的都是中国自己的技术，”黄仁勋说道。由于英伟达不得不向中国销售规格较低的芯片，该公司在中国的平均售价也下降了。“我们损失了很多收入，”黄仁勋说道。

他说，出口管制也没有改变 50% 的人工智能研究人员在中国并且仍在进行人工智能研究的事实，并补充说，如果他们无法获得 Nvidia 的芯片，他们只会使用“次优”的芯片。

“中国本土企业非常有才华，出口管制给了他们精神和活力，并给予了他们政府支持，使他们能够加速发展。我认为出口管制是失败的，”他说。他补充说，中国的竞争非常激烈，那里的开发人员在软件方面“非常优秀”，其能力可以与任何国家的开发人员相媲美。

“华为拥有最强大的技术，而且创新速度很快，”黄仁勋说道。“我真心希望美国政府能够认识到H20禁令是无效的，给我们一个回中国的机会。”

这位正在台北参加台北国际电脑展的首席执行官表示，最近对英伟达H20芯片的禁令导致公司损失了数十亿美元，相当于一些小型芯片开发商全年的收入。英伟达表示，由于美国在4月份停止了对中国的H20芯片（相比H800芯片，H20芯片的销量进一步下降），该公司第一季度的销售额损失了55亿美元。

黄仁勋表示，如果美国想继续保持领先地位，就需要最大限度地扩大美国芯片和基础设施向其他国家的销售，而不是限制它们。这位首席执行官还赞扬了唐纳德·特朗普总统推翻拜登政府监管向许多中东和东南亚国家销售人工智能芯片的规定，而这些国家对人工智能基础设施的需求正在蓬勃发展。

他表示，中国计算机市场是全球第二大市场，预计明年将达到约 500 亿美元，对 Nvidia 来说商机巨大。

“DeepSeek 在任何地方都运行得非常好，Qwen（阿里巴巴的人工智能模型）也非常出色……它们都是基于 Nvidia 构建的，”他说。

黄仁勋表示：“如果不能享受这个机会，不能为美国带来税收，不能创造就业机会，不能维持这个行业，那将是一种遗憾。”他补充说，英伟达将遵守美国的规定，并且仍在尽力服务于“复杂的”中国市场。

与此同时，黄仁勋表示，在美国生产所有产品既没有必要，也不可能，但他承认，为了国家安全和供应链的弹性，正在努力将一些关键芯片的生产转移到国内。

“不可能把所有制造环节都搬到国内，也没有必要。但是，我们应该尽可能地保障安全，同时确保全球各地拥有韧性和同等的冗余度，”他说道，并补充说，制造业的“再平衡”正值将人工智能技术引入新工厂的“最佳时机”。英伟达宣布，计划未来四年在美国建设价值高达 5000 亿美元的人工智能服务器。

*声明：本文系原作者创作。文章内容系其个人观点，我方转载仅为分享与讨论，不代表我方赞成或认同，如有异议，请联系后台。

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随着工业智能化与国防安全需求的激增，中波红外（MWIR）传感器作为精准探测高温目标与复杂环境的核心技术，正迎来爆发式增长。根据最新市场研究报告，全球MWIR传感器市场预计将以11.1%的复合年增长率（CAGR）持续扩张，到2030年市场规模将突破5.488亿美元。这一趋势不仅得益于技术创新带来的性能跃升，更源于其在工业检测、国防安防、环境监测等领域的广泛应用。

技术解析：MWIR的核心优势与突破

MWIR传感器工作于3-5微米波段，其独特的物理特性使其在以下领域展现不可替代性：

1.  高温目标精准捕捉

高温物体（如工业熔炉、喷气发动机尾焰）在MWIR波段的辐射强度显著高于长波红外（LWIR），可实现±0.1℃的温度分辨率。例如，MWIR热成像仪能检测到化工设备表面0.3℃的异常温升，提前预警潜在故障。

2. 复杂环境穿透能力

MWIR对烟雾、沙尘的穿透性优于可见光与SWIR，尤其在夜间或恶劣天气下，可清晰识别目标轮廓。例如，德国IOF研究所开发的MWIR-3D传感器，通过激光热辐射技术实现透明物体的高精度3D建模，误差小于10微米。

3. 材料与气体特异性识别

特定分子（如甲烷、二氧化碳）在MWIR波段具有特征吸收峰，可用于气体泄漏检测与成分分析。例如，Pranalytica的量子级联激光器系统能在千米距离外识别ppm级的有毒气体。

关键技术进展：

非制冷探测器突破：复旦大学团队研发的二维材料（MoS₂/黑磷）异质结探测器，无需冷却即可实现1.68 A/W的响应度，并集成存储与计算功能，功耗降低90%。

焦平面阵列（FPA）革新：VPD PbSe技术实现80x80像素非制冷MWIR FPA，帧速率高达2kHz，成本较传统HgCdTe方案降低70%。

量子点材料应用：胶体量子点（CQD）技术将MWIR探测扩展至2600nm，成本仅为InGaAs传感器的1/10，已在工业检测中实现2MP分辨率成像。

市场驱动：多领域需求与区域格局

1. 国防与航空航天

MWIR传感器是导弹制导、无人机侦察的核心组件。例如，美国海军MQ-35 V-BAT无人机搭载的MWIR光电系统，在GPS干扰环境下仍能实现483公里的目标定位，并通过AI算法自动识别敌方装甲车。全球国防领域占MWIR市场份额的45%，预计到2030年将保持12%的年增长率。

2. 工业与能源

预测性维护与过程监控推动MWIR应用激增。例如，石油化工行业采用MWIR热成像仪监测管道腐蚀，检测效率较传统超声技术提升3倍。2024年工业领域市场规模达1.2亿美元，占全球份额的32%。

3. 消费电子与环境监测

智能家居与车载系统中，MWIR传感器用于非接触式温度监测（如婴儿睡眠呼吸监测）和气体泄漏预警。例如，博世开发的PM2.5传感器集成MWIR技术，体积比传统设备缩小450倍，已在欧洲家庭广泛应用。

区域市场：

北美主导：凭借Teledyne、FLIR等企业的技术优势，北美占据全球42%的市场份额，尤其在高端国防与航空航天领域。

亚太崛起：中国市场增速最快，2024-2031年CAGR预计达8.5%，高德红外等企业已实现HgCdTe探测器的国产化量产。

挑战与未来趋势

1. 技术瓶颈

- 制冷依赖：传统HgCdTe探测器需液氮冷却，限制了便携性。非制冷技术虽在进步，但噪声等效功率（NEP）仍比制冷型高1-2个数量级。

- 成本控制：高端FPA单价超10万美元，制约消费级应用。量子点与二维材料技术有望在2030年前将成本降至1000美元以下。

2. 创新方向

- AI深度融合：复旦大学的MWIR探测器结合非易失性存储与卷积神经网络，实现目标识别的mAP（均值平均精度）达89%，处理速度提升10倍。

- 多光谱集成：MWIR与SWIR、可见光融合技术，可同时实现温度监测、材质分析与高清成像，已在半导体晶圆检测中验证。

- 柔性器件：基于石墨烯的柔性MWIR传感器，可贴合曲面物体（如人体皮肤），用于医疗健康与可穿戴设备。

3. 政策与可持续性

各国加速布局红外技术：美国国防部将MWIR列为“关键技术领域”，中国“十四五”规划明确支持红外探测器国产化。同时，绿色制造推动无铅材料（如PbSe替代HgCdTe）的研发，预计2028年相关产品占比将超30%。

结论

MWIR传感器正从“特种应用”走向“普适化”，其技术突破与市场扩张将重塑多个行业格局。随着非制冷技术成熟、AI算法优化与成本下降，MWIR有望在自动驾驶、智慧城市等领域实现大规模应用。正如复旦大学周鹏教授所言：“二维材料与MWIR的结合，正在打开低成本、高性能红外传感的新窗口。”未来十年，这一领域的创新将深刻影响工业效率、国防安全与人类生活的方方面面。

（本文部分数据源自QYResearch、Market Research Future等机构报告，技术细节参考《Nature Communications》《红外物理与技术》等期刊）

2024年6月25-27日

国家会议中心

由中国光学工程学会（CSOE）、国际光学工程学会（SPIE）等单位共同主办的“2025年第六届世界光子大会”将于2025年6月25-27日在北京举办。“2025年第六届世界光子大会”是中国光学工程学会年会，包括“第14届国际应用光学与光子学技术交流大会（AOPC 2025）”和“第十六届中国光电子产业博览会”等活动，预计会议规模近1500人。大会共设有19个专题分会，包括激光技术及应用、红外技术及应用、光电探测与成像技术及应用、光谱技术及应用、太赫兹技术及应用等。组委会力邀300余位国内外著名科学家、学术领军专家出席并做精彩报告。大会开幕式将举办中国光学工程学会颁奖盛典！

会议同期举办“第十六届中国光电子产业博览会”，参展商1000余家，博览会包括红外微光技术与应用、激光与智能制造、光通信&光传感及物联网、光学&精密光学制造、测控技术与仪器、创新科技及实验成果、微纳制造、北京半导体展览会等八大主题。同时聚焦当下最热门的光电应用领域，联动参展企业的核心价值，串联有效应用场景，从产业到终端，促进产业链供应链畅通，不断融合升级，积极推动整个行业创新技术高质量供给，为光电企业高质量发展搭台筑基。

基于波导的AR显示屏光学原理示意图

斯坦福大学计算成像实验室研究团队开发出了一款增强现实头戴设备原型，它采用全息成像技术，可以在看似普通的眼镜镜片上投射出全彩、动态的3D图像。与当今笨重的增强现实头戴设备不同，这种新方法在小巧、舒适且时尚的外形中实现了令人满意的3D视觉体验，适合全天佩戴。

研究人员表示，从外部看，头戴设备就像一副普通的日常眼镜，但佩戴者透过镜片看到的是一个叠加了色彩鲜艳、全彩3D计算图像的丰富世界。该成果论文《Full-colour 3D holographic augmented-reality displays with metasurface waveguides》发表在NATURE上。

研究人员表示，尽管目前还只是个原型，但这一技术可能会改变从游戏娱乐到培训教育等诸多领域——只要计算生成的图像能够增强或帮助佩戴者更好地理解周围的世界，它就能发挥作用。外科医生可以通过佩戴这种眼镜来规划精细或复杂的手术，飞机机械师可以通过佩戴这种眼镜来学习如何维修最新的喷气发动机。

此前该领域技术或是导致生产出笨重的头戴设备，或是带来了不尽如人意的3D视觉体验，让佩戴者感到视觉疲劳，甚至有时还会感到些许恶心，这种新方法首次同时满足了一系列复杂的工程要求。

研究团队表示，目前市面上没有其他增强现实系统能与该系统在紧凑性方面相媲美，也没有其他系统能与该方法的3D图像质量相提并论。

该系统的主要难点是，展示增强现实图像的技术通常需要使用复杂的光学系统。在这些系统中，用户实际上并非通过头戴式设备的镜片看到真实世界。相反，安装在头戴式设备外部的摄像头会实时捕捉周围环境，并将这些图像与计算生成的图像相结合。然后将生成的混合图像以立体方式投射到用户的眼睛中。用户看到的是现实世界的数字化近似图像，上面叠加了计算生成的图像。这些系统导致了整体的体积庞大，因为它们在佩戴者的眼睛和投影屏幕之间使用了放大镜片，这要求眼睛、镜片和屏幕之间保持一定的最小距离。

除了体积庞大之外，这些限制还可能导致感知真实感不佳，而且常常会引起视觉不适。

为了取得成功，研究人员通过结合人工智能增强的全息成像和新型纳米光子器件方法克服了技术障碍。

（天津津航技术物理研究所 杨茗）

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美国海军正致力于通过应用先进人工智能技术，提升激光武器系统（LWS）对无人自主系统（UAS）的防御能力。该研究项目由海军研究院（NPS）主导，重点关注激光武器跟踪系统的自动化改造以应对无人机群的威胁。

传统激光武器操作流程包含目标识别、姿态估计、精确瞄准点选择等多道人工干预环节。随着无人机数量持续增长，特别是低成本集群的战术应用，传统防御体系面临效率瓶颈——相较于常规导弹防御系统，激光武器在应对多目标时存在显著响应延迟。研究团队通过引入人工智能算法，旨在优化目标处理流程并提升整体作战效率。

当前人工智能系统已实现以下自动化功能：目标分类、飞行姿态解析、瞄准点选择及动态追踪补偿。针对无人机机动特性带来的挑战，系统通过机器学习算法持续优化激光束参数，确保在复杂环境下的持续有效照射。实验数据显示，该技术可显著缩短目标捕获时间并提高命中率。

项目取得的关键进展包括构建两套训练数据集：第一套包含10万帧合成无人机影像，第二套由海军研究院高能激光控制研究测试台（HBCRT）采集的77077帧实测数据。这些数据用于训练神经网络模型，重点提升系统对无人机飞行姿态的识别精度及脆弱部位判定能力。

HBCRT系统通过万向节式安装的30厘米口径跟踪望远镜与中波红外（MWIR）传感器阵列，模拟完整的激光武器系统。该测试平台采用MWIR传感器进行热信号追踪，配合望远镜完成激光束精确导向。目前系统已实现半自主运行模式，操作人员仅需监控系统状态，无需直接操控跟踪过程，从而降低人力成本并提升响应速度。

后续研究计划包括开展实地测试与海军高能激光远征系统（HELEX）的协同测试。项目负责人表示，基于人工智能的自动化技术已通过初步验证，预计未来三年内可实现工程化部署。这种人工智能赋能的定向能防御体系，为应对新兴无人机威胁提供了具备成本优势的解决方案。

（天津津航技术物理研究所 杨茗）

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为了进一步提高期刊学术质量，广泛促进学术交流，突出期刊特色栏目，做精做专专题和专栏，《红外与激光工程》拟增选第二届青年编辑委员，以充分发挥青年科学家的重要作用，助力期刊向更高水平发展。

招募条件

1. 活跃在科研一线，治学严谨，在本学科有一定的影响力；热爱期刊工作，愿意为期刊的发展和推广献计献策，能够积极参与期刊的活动，协助组稿、撰稿、审稿等工作，愿意在参加国际、国内交流与合作时积极宣传、推介期刊；

2. 年龄不超过40周岁（1985年5月1日以后出生），博士学位及副高级以上职称；

3. 优先考虑从事光学工程领域研究，且具备多学科交叉背景的专家；

4. 优先考虑近两年参与本刊相关工作（包括但不限于投稿、审稿和期刊宣传）的科研人员；

5. 优先考虑具有国际视野，有海外留学背景、访学经历的学者；主持国家级科研项目、取得重大研究成果，具有为国际期刊审稿经历的研究人员。

青年编委权利

1.此次增选青年编委聘期2年，一经聘任，颁发证书，期满可申请连任，根据工作情况综合考核后决定是否续聘；

2.青年编委本人及团队投稿、推荐的投稿通过评审后优先发表；

3.优先拥有在本刊开设特邀专栏并担任专栏主编的权益，青年编委本人有组稿权，并享受组稿奖励；

4.在期刊及官网发布青年编委信息，在期刊微信公众号上刊发个人介绍及研究成果；

5.享有优先加入中国光学工程学会青年工作委员会、各专家委员会和理事会权利；

6.参与中国光学工程学会科技评奖、人才推优、会刊投稿，享有优先推荐权；

7.优先受邀在学会和编辑部组织的相关学术会议上担任专题主席或特邀报告人。

青年编委职责

1.积极为期刊的发展和推广献计献策，配合期刊宣传和其他相关工作，出席国内外学术会议时宣传推介期刊；

Gii:一种纯净、多孔的三维碳纳米结构

一种名为"Gii"的可持续碳纳米材料有望改变宽带光电探测器，因为它能吸收从紫外到红外的全光谱光线。

宽带光电探测器是一种小型而功能强大的光电器件，将电磁波转化为电信号。与传统光电探测器受限于较窄波长范围不同，宽带光电探测器可检测从紫外（UV）到红外（IR）的宽光谱，涵盖可见光谱范围。

宽带光电探测器因其能检测电磁频谱中多个波长的特性，在众多领域发挥着关键作用。在电信领域，它们通过将携带海量数据的光信号转换为电信号进行处理和传输，成为光纤网络的核心组件。在医学成像中，这类探测器支持光学相干断层扫描（OCT）和红外成像等先进技术，提供高精度组织图像以提升诊断准确性。其多用途性也使其在环境监测、光谱学和科学研究等需要宽波长检测的领域具有重要价值。

西苏格兰大学的团队最近首次测试了这种名为"Gii"的革命性新材料。

Gii由总部位于苏格兰的iGii公司开发，是一种可持续的碳纳米材料，无需采矿或高能耗（二者均为环境有害工艺）即可实现工业化规模生产。此前该材料已在自供电传感器、能量收集装置和能源催化等多个领域进行过测试。

Gii具备诸多优异特性——包括出色的光吸收性和导电性，这些特性可在宽光谱范围内提升光电探测器的响应率和外部量子效率（EQE），因此西苏格兰大学的团队尝试将其应用于宽带光电探测器。

一、概念验证研究

本研究是Gii在宽带光电探测器领域的首次概念验证。团队通过分析标准Gii（ST-Gii）和低电阻Gii（LR-Gii）的光学与结构特性评估其适用性。

采用拉曼光谱技术（通过测量光与分子振动的相互作用进行散射分析），在柔性Kapton基板上测试了Gii样品。使用不同波长激光（455纳米、532纳米、663纳米和780纳米）在1-8毫瓦功率条件下，评估了该材料的光响应特性。

二、全光谱吸收能力

研究发现，Gii具有从紫外（UV：380纳米）到红外（IR：750纳米）的全光谱吸收能力，这种特性源于材料本身，无需通过表面光敏材料处理实现。

全光谱捕获能力使宽带光电探测器在多个领域展现独特优势：在电信领域能够同时检测不同的光信号，提升数据传输容量和效率；在医学成像中实现多光谱/高光谱成像技术，提供更详细且准确的诊断；在环境监测中可识别不同波长吸收特征的各类污染物和气体；在科研研究和光谱学领域，宽波长检测对于分析呈现复杂光谱特征的材料与现象至关重要，从而实现更全面、精确的测量结果。

采用单一材料实现全光谱检测，使Gii相比需要多材料组件的传统方案更具优势，在降低成本、提升可靠性及设备小型化方面具有显著潜力。

Gii用扫描电子显微镜拍摄的图像

三、光开关特性验证

Gii具有光开关特性。该特性使材料可根据使用的光波长产生差异化电荷量，在光通信、光信号处理和数据中心领域具有应用前景。

Gii同时展现的高表面积体积比，使其通过量子材料调控可增强对紫外/红外波段的敏感性。该特性不仅适用于宽带光电探测器，在储能器件和量子传感材料（如量子点）载体平台方面也具开发潜力。

四、挑战

将Gii的光开关特性应用于实际的关键挑战之一，是理解并控制其振动（声子）与电学特性（电子）的相互作用方式。尽管拉曼散射为这种相互作用提供了证据，但使用传统光传感器（如光电二极管）进行测量仍然困难，因为这些传感器内部的缺陷（称为陷阱）会导致电子在完全捕获其行为前就损失能量。团队目前正在进行更多实验，通过在不同光照条件下测试Gii并分析这些陷阱，探索克服该限制的方法。最终目标是将基于拉曼的先进研究成果转化为便携式芯片，并为实际应用铺平道路。

五、应用与时间线

这项技术的实际应用范围非常广泛，在光电子学领域内，还有很大的空间去探索更多关于Gii的“概念验证”。团队正在探索将Gii与量子点结合以拓宽光子检测范围，并为开发用于远程医疗应用的电子织物奠定基础。

（天津津航技术物理研究所陈彤）

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配备2000个驱动器的MEMS变形镜，体积可轻松置于手掌中

在银河系的遥远角落，或许存在着一颗与地球相似的系外行星。它围绕类似太阳的恒星公转，可能是一颗"水世界"行星。这颗已有数十亿年历史的行星早已冷却，不再释放形成初期的热辐射，甚至在漫长的岁月中可能孕育出生命。

尽管这颗"地球2.0"尚未被发现，但基于统计学模型，科学家确信此类行星的数量可能高达数百万颗。然而，这些体积微小且亮度极低的天体常被其宿主恒星的强光淹没——地球大小行星的亮度仅为恒星的百亿分之一，这对观测构成极大挑战。

目前，人类仅能对亮度低于宿主恒星千万分之一的行星进行直接成像。过去二十年间，已成功拍摄到数十颗年轻巨型气态行星，这些形成仅数百万年的"行星婴儿"仍保留着形成时的余热。但要捕捉到类似地球的岩石行星，现有技术仍存在显著瓶颈。

为实现百亿分之一的对比度分辨率，必须突破现有技术极限并构建专用太空平台（规避大气湍流干扰）。2020年，美国国家科学、工程和医学研究院发布的十年路线图明确提出建造首台专门用于搜寻宜居行星的太空望远镜——"宜居世界天文台"（HWO）。NASA正联合天文学家、工程师及工业界合作伙伴攻坚关键技术，其中变形镜技术被视为核心突破点。

恒星日冕仪虽能阻挡恒星光以揭示行星，但其遮光罩仅能阻挡直射光，残余的散射光仍会绕过日冕仪。单凭日冕仪无法观测到类地行星甚至木星级天体。为此，天文学家在日冕仪后方部署了手掌大小的变形镜。这种微米级精度的镜面下方密布数百个微型执行器，通过与波前传感器协同工作，可实时校正因温度波动或大气扰动产生的光路畸变。

MEMS（微机电系统）技术通过集成微米级电子元件与机械部件，制造出兼具小型化与高性能的创新装置。多支科研团队正致力于研发下一代MEMS变形镜以适配HWO需求，需重点突破两大技术瓶颈：执行器数量与镜面质量。

值得注意的是，MEMS变形镜并非新技术。自二十余年前应用于系外行星成像以来，该技术已助力数十次重大发现，其中波士顿微机械公司（Boston Micromachines Corporation, BMC）的MEMS变形镜占据主导地位——作为全球唯一能满足深空观测对比度要求的企业，其产品以一次性精密制造著称。

变形镜主要分为接触式与非接触式两类，区别在于驱动执行器的机械结构类型。BMC采用静电驱动的非接触式设计，通过反射镜与下方电极间的静电力调控镜面形貌。相较传统接触式方案，这种设计具有更强的环境稳定性，且重量轻、响应快、结构紧凑，尤其适合太空应用。其耐用性已在长期任务中得到验证。

然而，现有MEMS变形镜仍无法实现类地行星成像。首要限制在于执行器数量：当前最大型号（应用于双子座行星成像仪）仅配备4096个执行器，而HWO需求量级需突破10000个。幸运的是，静电驱动架构具有优异的可扩展性——依托半导体制造工艺，可在二维平面内批量复制执行器单元，从而实现规模化阵列。

但生产工艺本身却会引发新的问题：在硅层沉积、图形化处理与蚀刻过程中，下层结构会在镜面形成纳米级的"绗缝"纹理。虽然表面形貌变化微小（通常低于10nm），但仍会对光路精度产生显著影响。

BMC正通过流体动力学仿真与新型沉积工艺优化表面质量。公司计划在2029年HWO方案最终确定前攻克这一难题。与此同时，跨学科团队正开展多维度技术验证：2015年搭载探空火箭的首次太空测试虽因通信故障未能完成全指标测试，但证实了MEMS变形镜在极端发射环境下的可靠性；2020年DARPA"变形镜演示任务"（DeMi）立方星搭载的邮票尺寸原型机，更在激光自检中展现出0.1μm的光学质量（HWO目标为0.01nm）。

除静电驱动方案外，HWO候选名单还包括压电陶瓷驱动与电磁线圈驱动两种技术路径。三种方案各具优劣：静电式具有最佳的可扩展性，压电式响应速度更快，电磁式则具备更高的驱动精度。目前研究团队正通过地面试验平台（如亚利桑那大学的真空模拟系统）加速技术成熟，力图在2029年前后确定最终技术方案。

（天津津航技术物理研究所张宁宁）

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论文题目：基于双PD采样的涡旋光干涉位移快速测量方法研究（特邀）

作者：罗聪1，袁群1*，丁辰1，马燚岑1，侯湘楠1，杨文卓1，高志山1，郭珍艳1，徐尧2

完成单位：

1.南京理工大学电子工程与光电技术学院

2.江苏曙光光电有限公司

导读

精密位移测量技术是高端装备制造的核心技术，在半导体产业晶圆制造、集成电路生产及封装测试等核心环节中，均需依赖高精度和稳定性的位移测量技术，以满足精密加工和制造领域的标准要求。光学测量方法因其非接触性而广泛应用于精密位移测量，其中激光干涉测量技术因其高精度、高灵敏度、非接触以及大测量范围等优点，在精密位移测量中发挥重要作用，应用于众多领域。根据频率不同，可分为单频和双频激光干涉仪，以双频激光干涉为典型的测量技术，光路结构相对复杂，需要精确控制和处理两种不同频率的激光，增加了系统的成本和制造难度。本文介绍的涡旋光束是一种具有特殊相位结构的光束，具有螺旋形的相位波前及轨道角动量，使得光束在传播过程中呈现出旋转的特性。仅需在光路中增加一个产生涡旋光的光学元件并解调丰富的螺旋相位信息便可获得高精度的光学参数结果。因此，研究基于涡旋光束的位移测量技术，简化光路且保证测量的精度与效率，对促进半导体制造业的持续发展具有重要的科学意义与实用价值。

图1 不同拓扑荷数涡旋光束的光强分布及螺旋相位图

研究背景

基于涡旋光束的激光干涉位移测量技术是指用涡旋光与平面波、球面波及涡旋光干涉，通过对干涉图案进行解调获得高精度位移结果。涡旋光束利用其自由度和螺旋相位信息，在不需要对干涉光路进行过多修改的情况下，提高了测量精度和鲁棒性。因此，基于涡旋光束的激光干涉测量已成为最有效的优化策略之一。

图2 (a) 传统干涉测量系统 (b) 涡旋光束干涉测量系统

与传统干涉测量技术相比，基于涡旋光束的激光干涉测量方法具有若干显著优势：

（i）该技术能够通过直接观测涡旋光束产生的干涉图样，实时可视化亚波长尺度的干涉变换，避免了繁琐的后处理计算。这有助于提升依赖直接模式分析的测量分辨率。

（ii）相比于平面波，涡旋光束具备多自由度，这使其在相位噪声及环境震动的抑制方面更为有效，从而增强系统的鲁棒性。

（iii）该技术具备良好的兼容性与可扩展性，能够与现有的传统激光干涉测量系统相结合，以实现设备性能的提升和功能的扩展。

虽然在干涉仪中引入涡旋光带来了丰富的相位信息，提升了激光干涉位移测量的精度及测量范围，但受限于面阵探测器帧率，面阵探测器帧率通常为百帧，最快速度仅为25.15 μm/s。因此，在确保高精度与大测量范围的前提下，优化涡旋光干涉位移测量技术以提升测量速度，进而提高整体测量效率具有重要意义

主要内容

将原有的面阵探测器替换为高速的点式光电探测器（Photodetector, PD），其帧率通常可达到兆赫兹。然而，由于PD的结构特性，仅能进行点式探测，从而只能获取干涉图案的局部信号。为了实现干涉图案与PD之间的关联，首先需要从涡旋光干涉位移测量原理出发，建立涡旋光花瓣形干涉图案与PD的数量、尺寸以及几何布局的关联关系。

图3 (a) 干涉原理；(b) PD几何布局

图3(a)中测试镜M移动时，整个光路光程的变化表现为干涉图案花瓣的旋转。此时PD采集的信号是与靶面尺寸一致的光强信号，该信号既包含随光程变化（即位移变化）的时间调制，也包含由空间方位角分布引起的初相位调制。由于相位是位移的函数，从信号求解角度出发，至少需要两路干涉信号才能解算待测相位。为简化光路并减少光学元件自身影响，采用两个光电探测器接收信号。根据空间方位角与初相位的关系，在干涉图上选取初始相位差为π/2的两个点（如图3(b)所示），此时两个PD采集的信号即为两路正交信号。对这两路信号进行滤波、去直流及归一化处理后，通过反正切函数计算得到包裹相位（位于-π与π之间）。为获得实际相位值，需对包裹相位进行解包裹处理，最终将位移变化转化为相位变化进行测量。

图4 实验光路

据此采用改进的马赫-曾德尔干涉仪结构，并结合涡旋光与平面波的干涉模型，设计并搭建出一个高效率、高精度的精密位移测量系统。通过调节右旋圆偏振片来保证两臂光强接近，提高干涉图的对比度。同时对PD靶面大小不同及空间布局偏移带来的误差进行了仿真分析，并提出了一种三角函数校正算法进行误差校正，校正前后相对误差分别为1.5%与0.2%。由此可得，所提出的校正算法能够有效地纠正非正交信号，从而提升该精密位移测量方案的准确性。

分别对系统的测量精度和大范围位移测量能力进行评估。使用PZT、数据采集卡及采集卡配套软件对采集信号进行分析处理，该设备将采集到的模拟信号转化为数字信号并传输至计算机软件进行分析处理。在标准位移50 μm下，得到纳米级测量精度。将PZT替换为数十毫米级行程的电机，搭配数据采集卡及PD对大范围位移测量能力进行评估，在不同速度下进行多次重复性实验，测量重复性误差为微米级，重复性结果鲁棒性较好，进一步验证了大范围位移快速测量的可靠性。

图5 不同速度下重复性实验结果

结论

本文基于涡旋光与平面波干涉图案的高灵敏度、高分辨率及均匀对称性，改进了马赫-曾德尔干涉仪的光路结构，采用高速光电探测器替代传统面阵探测器，在保证测量精度的前提下显著提升了测量效率。该方案在毫米级量程下实现了2.6 mm/s的测量速率，能够有效完成快速位移测量。系统具有结构简单、抗干扰能力强等优势，展现出良好的普适性。值得注意的是，本文采用的采集卡与PD组合可实现316.5 mm/s的极限位移测量速率，结合激光超过100米的相干长度优势，使该方法具备毫米级以上测量速率和米级以上测量范围的双重性能。

团队及作者介绍

南京理工大学先进光学设计与精密光学测试团队依托光学工程A类学科，由高志山教授和袁群教授领衔，在复杂系统的光学设计与极端元件的光学检测方向凝心聚力，面向先进光学制造与半导体加工背景下国家战略对于光学系统设计和测试的重大需求，以创新和解读先进光学设计方向的新理论、新方法和新工艺的科学内涵，突破和解决精密光学测试方向核心技术，研制具有自主知识产权的高端光学系统和测试仪器为使命，重点围绕基础科学仪器、半导体工艺线、航天载荷等方向开展科研工作，承担了包括国家重点研发计划、国家自然科学基金重大科研仪器在内的多项高层次科研项目，研制了用于微观形貌测量的系列倍率干涉显微物镜和白光干涉仪，用于MEMS器件高深宽比结构特征参数无损检测的近红外显微干涉仪，用于米级口径光学元件与系统质量检测的大口径激光干涉仪，用于空间载荷地面标定的太阳模拟器、回波模拟光源等多台套精密光学仪器。

高志山

高志山，教授，博士生导师，王大珩光学奖中青年科技人员奖获得者，主要从事跨尺度精密光学测试技术、光电系统仪器技术、眼视光学理论与技术等方面的研究工作，国家重点研发计划项目负责人，光学测试专委会副主任委员，全国光电标准化技术委员会委员，新版《光学手册》编委，出版《现代光学设计实用方法》、《现行光学元件检测与国际标准》。

袁群

袁群，教授，博士生导师，国家高层次青年人才，主要从事精密光学测试和先进光学设计方面的研究，承担国家自然科学基金、国家重点研发计划课题等项目，在ACS Photonics等期刊发表高水平论文二十余篇，研究成果获省部级二等奖，担任《红外与激光工程》青年编委会执行委员会委员。

招贤纳士

团队诚聘教师（紫金青年学者30W-40W起薪、优秀青年师资20W-30W起薪），博士后（鼎新博士后40W起薪、常规博士后30W起薪）。支持申报各类型人才。在学校政策基础上叠加团队科研奖励。

有意者简历发送至yuanqun@njust.edu.cn

文章信息

罗聪, 袁群, 丁辰, 等. 基于双PD采样的涡旋光干涉位移快速测量方法研究（特邀）[J]．红外与激光工程, 2025, 54(3): 20240594. DOI: 10.3788/IRLA20240594

连续变焦红外热像仪模块

在过去几十年里，红外（IR）传感器技术的发展推动了像素间距减小的重大创新，这使得固定视场（FOV）中波（MW）和长波（LW）热成像相机模块在尺寸、重量、功耗和成本（SWaP-C）方面有了巨大改进。虽然此类发展为热成像开辟了众多新市场和应用领域——包括使用嵌入手机或无人机有效载荷的热成像模块，但像素尺寸与系统优化之间的关系比乍看起来要复杂得多。

毕竟，像素尺寸减小通常被认为是减小成像器件上像素的大小以及像素间距的过程，这会使图像分辨率提高并改善视觉质量。然而，在配备连续变焦（CZ）镜头的先进红外相机系统中，情况并非总是如此。

系统工程师在优化组件规格与系统性能时，需进行多层次权衡分析，以确保为应用选择最合适的设计方案，尤其是在与特定性能要求（如探测范围或热探测灵敏度）比SWaP-C更为关键的情况下。

表面上看，缩小像素间距的优势显而易见：当给定视场和分辨率要求时，焦平面阵列尺寸与有效焦距（EFL）可成比例缩减。然而这种简化模型忽视了实际应用中的多重技术限制，尤其在具备连续变焦能力的MWIR系统中更为显著。

以下关键因素使像素尺寸与系统性能之间的关系变得复杂。

1. 光学灵敏度悖论

较小像素单位面积光子捕获量减少，需采用更快的光圈系数补偿，导致系统体积反而与采用较大像素的系统相近甚至更大。对更快光圈系数的需求还会影响空间分辨率，当光圈系数低于f/3时，要实现衍射极限性能变得越来越困难且成本高昂。

2. 动态范围挑战

像素势阱容量减小直接影响系统动态范围表现，这在高温工作环境下尤为明显。

3. 制造工艺限制

像素尺寸缩减会导致量子效率下降、暗电流密度增加以及固定图案噪声增大，高温工况下这些效应会进一步加剧。高温运行意味着系统功耗更低、冷却时间更快、制冷器寿命更长。

4. 串扰控制难题

随着像素间距与扩散长度之比减小，像素间串扰抑制难度显著增加，导致调制传递函数（MTF）下降，系统整体性能降低。

对5μm/8μm/15μm三种像素间距的系统实际对比实验揭示，在设计配备10倍连续变焦镜头的系统中，若要保持等效空间分辨率与瞬时视场：5μm方案需采用更复杂的光学设计，系统体积与重量显著增加；8μm方案在成本维度具有优势；15μm方案在探测、识别和鉴定能力方面表现更佳。

像素尺寸减小的成本影响呈现非线性特征，当综合考虑光学元件和相机模块成本时，8μm像素间距对应的系统成本较5μm方案节省9%，15μm像素间距对应的系统成本较5μm方案节省19%。

这些发现挑战了“像素越小越好”的传统认知：尽管小像素可降低SWaP-C，但在需兼顾探测范围与灵敏度的场景中，较大像素间距方案通过简化光学设计实现了更优的性价比。

系统设计哲学需从单一参数优化转向多目标协同，最佳解决方案往往不在于追求尽可能小的像素尺寸，而在于找到能平衡光学性能、系统复杂度、成本和实际实施因素的最佳平衡点。8μm像素间距找到了成本最优解，而15μm系统在性能指标上表现出色，这充分说明了红外系统设计中各要素间复杂的相互作用。在红外成像系统中，像素尺寸与系统优化之间的关系远比简单的微型化所暗示的要复杂得多。

虽然在某些应用中（尤其是采用固定视场镜头的应用），较小的像素能够实现更紧凑的设计，但对于具备连续变焦能力的系统而言，它们往往会导致复杂度增加以及系统成本上升。最有效的方法是仔细评估每个应用的具体要求，并选择一种能在尺寸、重量、功耗、成本和性能之间实现最佳平衡的像素尺寸，这样才能确保热成像系统为其预期用途提供最佳的实用性与作战效能组合。

（天津津航技术物理研究所杨茗）

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撰稿人：石丽芬

论文题目：改进CycleGAN实现可见光红外图像的迁移(特邀)

作者：石丽芬1，张鹏2，景亚蔓3，陈子阳2，蒲继雄2,4

完成单位：

1.中国人民武装警察部队警官学院

2.华侨大学 信息科学与工程学院 福建省光传输与变换重点实验室

3.中国工程物理研究院流体物理研究所

4.闽南师范大学 物理与信息工程学院

导读

在安防监控、医学影像、遥感探测等领域，红外成像技术因其独特的环境适应性而受到广泛关注。然而，由于高质量红外图像数据的获取存在成本高、采集难等问题，可见光图像转换为红外图像成为一种有效的解决方案。本研究提出了一种基于改进CycleGAN的可见光红外图像迁移算法，旨在提升转换图像的质量，减少细节丢失和伪影。通过引入代理注意力机制（Agent Attention Mechanism），增强了模型对全局结构和局部细节的捕捉能力，同时采用LPIPS损失函数优化循环一致性，提高转换后图像的内容与风格一致性。此外，优化判别器结构，引入PatchGAN架构和ContraNorm模块，提升模型对红外特征的识别能力。实验结果表明，该方法在多个数据集上均优于传统CycleGAN，在结构相似性（SSIM）、峰值信噪比（PSNR）和视觉信息保真度（VIF）等指标上均有显著提升。

研究背景

红外成像技术因其独特的抗干扰能力，广泛应用于安防监控、医学成像、自动驾驶及遥感探测等领域。相比可见光成像，红外成像能够在低照度、雾霾等极端环境下稳定工作，提供更可靠的感知信息。然而，高质量红外图像的获取受到设备成本和技术限制，制约了该技术的广泛应用。近年来，生成对抗网络（GAN）技术的发展为可见光图像到红外图像的转换提供了新的可能性。CycleGAN作为无监督学习的一种重要方法，通过循环一致性损失函数约束图像转换的准确性，已经在图像风格迁移领域取得了一定成果。然而，传统CycleGAN在可见光到红外转换过程中，仍然面临色彩失真、细节模糊、对比度不足等问题。因此，研究高质量的图像迁移算法，能够提升红外成像技术在多领域的应用价值。

技术亮点

网络结构

本研究提出了一种基于改进CycleGAN的可见光红外图像迁移算法。其核心创新点包括：

生成器优化：在CycleGAN的生成器中引入代理注意力机制（Agent Attention Mechanism），通过代理令牌进行信息聚合，提高模型对关键特征的识别能力。

循环一致性损失优化：采用LPIPS损失函数替代传统的L2损失，使模型能够更好地捕捉图像的语义信息，提高转换后图像的真实感。

判别器优化：采用PatchGAN架构，并引入ContraNorm模块，使判别器对红外图像的细节更加敏感，提高对图像真实性的评估能力。

实验结果

在FLAME2、OSU-CT等多个数据集上进行实验，改进后的CycleGAN在SSIM、PSNR、VIF等评价指标上均有明显提升。

表1 OSU-CT数据集中测试集的指标平均结果

此外，从视觉对比上看，改进后的模型生成的红外图像更加自然，色彩过渡更平滑，细节更加清晰，如图1、2所示。

图1 OSU-CT数据集测试图像的对比图

图2 测试图像的细节对比图

我们模型在生成灰度红外图像时显著优于原始 CycleGAN 模型。Ground Truth 中行人和车辆的高亮区域（200至250）边缘清晰且对比度高，而 CycleGAN 的输出在这些区域数值较低，导致轮廓模糊甚至丢失；相比之下，我们的模型能够更好地还原高亮区域的数值和轮廓特征。同时，在低温区域（0至50），CycleGAN 的输出图像平滑且缺乏细节，而我们的模型则保留了更丰富的层次感，地面和阴影区域的纹理表现更真实，过渡更加平滑。在高低温边界区域，CycleGAN 常出现伪影和数值跳跃，而我们的模型显著减少了伪影并保持了清晰的边缘。

结论

本研究提出的改进CycleGAN模型有效提升了可见光到红外图像的转换质量，特别是在细节恢复、色彩一致性和图像真实感方面优于传统方法。未来的研究方向包括：优化注意力机制，进一步提升对复杂场景的适应能力。多模态融合，结合可见光、红外与深度信息，提升图像转换的精确度。实时处理能力提升，优化网络结构，使其能够在边缘计算设备上高效运行。

团队介绍

华侨大学先进成像与测量（Advanced Imaging & Measurement, AIM）团队主要从事智能光学成像、精密光学测量以及光场调控技术。主要应用领域包括：复杂环境智能光学成像、部分相干激光器的研制及其应用、光学相干层析技术（OCT）等。团队成员先后主持国家重点科技计划项目、国家自然科学基金项目10多项。在Optica、Laser & Photonics Reviews等国内外重要学术刊物发表论文200多篇；研究成果获得教育部自然科学奖二等奖1项、中国光学重要成果奖1项、福建省自然科学奖和科技进步奖三等奖3项。

文章信息

石丽芬, 张鹏, 景亚蔓, 等. 改进CycleGAN实现可见光红外图像的迁移(特邀)[J]．红外与激光工程, 2025, 54(3): 20240486. DOI: 10.3788/IRLA20240486

撰稿人 |本文作者

论文题目 |Artificial intelligence-driven distributed acoustic sensing technology and engineering application

作者|邵理阳*，张靖明，陈星炜，许德宇，谷华鑫，穆琪，余飞宏，刘帅旗，施晓兵，孙嘉遥，黄子星，杨雄基，张海峰，马云宾，陆涵，刘传庆，余长源

完成单位 |南方科技大学，香港理工大学，深圳清华大学研究院，国家管网集团，深圳市燃气集团

研究背景

在中国远古神话中，谛听神兽伏卧地藏莲台之下，耳廓垂落如垂天之云，须臾间捕尽三界十方微尘震颤。而当今光纤网络埋藏地层结构之中，纵横交错若大地脉络，片刻中预言六合八荒灾情风险。

分布式光纤声波传感（DAS）基于光纤中的背向瑞利散射效应，能够将数十公里的超长埋地通信光缆转化为感知大地的“神经末梢”，对光缆沿线极其微弱的声学扰动进行捕捉与解析，宛若“谛听”神兽一般持续倾听周边环境的风吹草动。DAS具备长距离监测、高灵敏度与通道密集等优势，能够在多种复杂场景下快速覆盖上万个点式传感器的监测范围，为重大工程和多领域的安全运维提供坚实支撑。

随着人工智能（AI）技术取得重大突破，在信号处理和模式识别等关键环节，通过深度融合AI智能分析与DAS广域监测，研究人员有望在噪声干扰、复杂事件识别等难题上取得新突破，达成“感知-认知-决策”的完整闭环，助力DAS从单纯的“听见异常”迈向更具前瞻性的“预判风险”。AI驱动的DAS宛如现代版“谛听”，在国家重大工程的诸多领域大显身手，已成为推动工程安全与数字化升级的重要科技力量。

导读

本文从重大工程应用与多学科交叉的视角出发，系统论述了人工智能驱动的分布式声波传感（AI+DAS）技术在基础设施健康监测、油气管道安全预警、智能周界防护以及地震监测预警等关键领域的应用优势与发展潜力。首先，基于Φ-OTDR的原理分析阐明了分布式光纤传感技术在长距离、高分辨率、大动态范围监测中的独特优势；其次，从人工智能算法优化的维度，深入探讨了在数据采集、信号降噪、特征提取与智能识别等关键环节提升DAS系统智能化水平的技术路径。通过对典型应用案例的实证分析，展示了AI算法在实时数据处理与风险智能识别方面取得的显著成效，同时客观指出了当前面临的主要挑战，包括高质量训练数据匮乏、算法复杂度与实时性矛盾、多场景适应性不足等问题。最后，展望了技术发展趋势与跨学科融合的前景，为AI+DAS技术在不同行业领域的深入应用提供了具有参考价值的研究思路和实践方向。

主要研究内容

相位敏感光时域反射（Φ-OTDR）技术是分布式声波传感（DAS）系统的核心，该系统利用窄线宽激光在光纤中产生的背向散射信号，高精度、高灵敏度感知环境中的声学扰动信号，实现对光纤沿线环境的全时全域监测。DAS具有测量距离长、空间分辨率高，环境适应性好等多种显著优势，为重大工程及各领域的监测需求提供了有力保障。在这一技术基础上，人工智能与DAS系统的融合，更是为其性能提升带来了质的飞跃，主要体现在以下三个关键层面：

数据层面：光纤传感数据不仅获取难度大，且数据量极大。通过构建公共数据集并运用数据增强算法，能有效缓解数据不足以及标注缺失的问题，增强模型的通用性与鲁棒性，使其在不同场景下都能保持良好的性能表现。

预处理阶段：监测过程中，大量噪声（如高斯噪声、相位噪声）和信号衰落严重影响监测精度。借助先进的信号重构与降噪技术，不仅能提高信号信噪比，还为后续的特征提取和模式识别提供了更为纯净、可靠的输入数据，结合特征提取算法，深度挖掘关键信息，为后续模型构建筑牢基础。

模型构建与学习：传统的支持向量机（SVM）和隐马尔可夫模型（HMM），凭借成熟的理论和丰富的实践经验，在DAS系统中发挥着重要作用。而深度学习方法，如卷积神经网络（CNN），凭借强大的特征学习能力，逐渐成为主流。此外，半监督、无监督和迁移学习等新兴范式，在数据标注不充分或应用场景多变的情况下，仍能维持较高的识别率，为DAS系统的智能化发展开辟了新路径。

目前，AI+DAS技术已在油气管道安全监控、交通基础设施健康监测、周界安防和地质环境监测等众多领域取得显著成效，为工程安全与智能化管理提供了重要技术支撑，助力各行业实现高效、精准、智能的监测与管理目标。

观点评述

在国家重大工程的安全管理体系里，人工智能驱动的分布式声波传感技术的重要性日益凸显。这项技术集全时全域监测能力与智能分析识别优势于一体，对各类异常情况迅速做出精准判断，已成为保障工程安全的创新性“利器”。不过，DAS技术前行的道路并非坦途。高精度数据获取、复杂多变的噪声干扰、算力有限的边缘设备，都限制着该技术在工程实践中应用效果。人工智能技术日新月异，DAS也顺势迎来性能提升的契机。AI持续优化下的DAS在信号处理、事件识别等能力不断增强。面向未来，科研人员将通过无监督与半监督学习技术，减少对高质量标注数据的依赖，提升数据处理效率。同时，积极探索轻量化模型，攻克边缘设备算法部署难题，拓宽DAS技术在资源受限环境中的应用边界。多学科的深度融合与大规模传感网络建设，也会催生更多创新成果，为工程安全与社会发展注入磅礴动力。

主要作者介绍

邵理阳，南方科技大学创新创业学院副院长/电子系教授（博导），美国国家人工智能科学院通讯院士，国家特聘青年专家，鹏城实验室/南方海洋实验室双聘研究员，天地海一体化智能网联研究中心主任，广东省集成光电智感实验室执行主任，科技部/基金委重大项目/国家奖评审专家，IEEE/OSA/SPIE资深会员，中国光学学会高级会员、光学测试专委会/纤维与集成光学专委会委员，中国光学学会光纤传感技术专委会委员，PhotoniX/OEA等期刊编委。

主要研究方向为智能分布式光纤传感技术及工程应用、天地海一体化智能网联关键技术及应用研究，涵盖油气管网、风电电网、轨道交通、桥梁隧道、周界安防、通信光缆（运营商）、航空航天等领域的智能监测，并在海洋风电、海洋油气勘探、海洋地球物理以及军事国防等领域展开应用部署。目前已在国际主要期刊及会议上发表学术论文共200多篇，其中SCI论文183篇（Nat.Comm.，Light Sci. Appl.，Opto-Electronic Advances，Laser Photon. Rev.，PhotoniX等10篇），引用次数达7835次，H因子为48。在IEEE ICCT，CLEO-PR，APOS等重要国际会议上做主旨报告2次，20余次特邀报告，并担任多个国际会议的TCP或组委会委员，（包括ACP 2018/21/22、OECC 2021、OGC 2020-24、APOS 2018-24、CLEO-PR 2018/20）参与组织20 余次国际会议。授权发明专利20余项。

近年来主持和承担了包括科技部国际合作专项、国家自然科学基金、四川省高层次引进人才基金、省科技厅重大项目、广东省科技厅国际合作项目、广东省自然资源部项目、深圳市政府科研启动项目以及企业横向课题等在内的20余项科研项目。所研制的传感系统已广泛应用于各工程领域（与深圳燃气、香港地铁、中国电信、南方电网以及在琼州海峡500kV输电缆等均有示范性项目），成果屡次被《人民日报》《新华社》《中国科技产业》《深圳商报》《中央广播电台大湾区之声》《物联网之声》《南创中心》等主流媒体报道。

曾获得澳大利亚政府“奋进学者奖”、“詹天佑铁道科技奖青年奖”、四川省“突出贡献专家”、入选深圳市海外高层次人才引进计划（B类）、“深圳市产业发展与创新人才奖”、中国产学研合作促进奖（个人）、中国光学工程学会技术发明奖二等奖等。此外，连续5年入选美国斯坦福大学发布的“全球前2%顶尖科学家”榜单。

本文出处

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