激光与红外杂志

激光与红外杂志2026年第5期

• 激光告警设备技术与应用分析

  杨慧宇，何衡湘，王永俊，王珂，龚静

  激光告警设备作为现代军事防御体系中的关键组成部分，其技术发展对战场光电对抗具有重要意义。为系统分析激光告警设备的技术特点与发展趋势，对主动探测型、光谱识别型、相干探测型、散射探测型及光栅衍射型等主流激光告警技术的工作原理进行剖析，并对比其性能参数与应用场景。研究表明，不同技术体制各具优势，光谱识别型结构简单但虚警率高，成像型定位精度高，相干探测与光栅衍射型可识别波长信息；多元相关探测、光纤延时、深度学习算法等新技术可优化灵敏度、探测精度及实时性。未来激光告警设备主要朝着现有体制优化、多体制融合、跨体制协同发展三个方面发展，以满足复杂战场环境下高效威胁监测的需求。

• 高重频、高能量激光系统中SBS PCM研究进展

  温语，张新杰，房颖，刘晓萌，韩群，李福祯，王雨雷，，吕志伟，，刘照虹，

  受激布里渊散射相位共轭镜(SBS PCM)凭借其优异的波前畸变自适应校正能力，已成为高重复频率、高脉冲能量激光系统中改善光束质量、抑制热畸变的关键技术。本文系统梳理了SBS PCM在高功率，大能量激光系统中的研究进展，重点讨论了单池、紧凑双池、独立双池等结构的性能差异与优化策略，分析了气体、液体、固体等多种SBS介质的增益特性、热管理能力及应用局限。此外，文中还总结了近年来针对高重频、大能量激光系统中SBS PCM反射率、相位共轭保真度和能量负载能力提升的代表性研究成果。未来，通过多介质耦合、结构优化与非线性调控手段进一步提升SBS PCM的整体性能，推动高功率激光系统向千赫兹重复频率和焦耳级脉冲能量方向发展。

• 热球差对端泵激光器输出模式的动态调控研究

  冯驰，苗馨卉，单肖宁，于琪瑶

  热效应引起的热透镜焦距和热球差会影响激光谐振腔的动力稳定区的分布。当多模式同时振荡时，各模式的动力稳定区分布受热球差的动态影响，出现重叠和分离的现象，这对与基模和其他模式的光输出具有一定的意义。在本文中，数值模拟了热球差随泵浦功率的动态变化和前三阶模式的动力稳定区分布，理论上确定了基模输出光的有效工作点。搭建了LD端面泵浦Nd∶YVO4激光器的波前信息测量实验，测得了非对称平平腔的热球差、光束质量和输出功率，实验结果与理论模拟相一致。

• 2kW光纤激光器用直冷系统性能分析

  崔江硕，桂庆文，刘日铖，何有为，陈勇

  本文针对高功率光纤激光器热管理需求，提出并分析了一种2 kW光纤激光器用相变直冷系统的动态性能。系统采用R134a制冷剂，通过AMEsim软件进行系统各个部件的建模与仿真，尤其是对直冷板做了精细化建模。结合实验验证，研究了设计工况下冷板温度变化规律。结果表明，该系统能有效控制热负荷，使冷板区域温度在243℃至265℃间稳定波动，仿真与实验温度最大偏差仅06℃，验证了动态性能分析方法的准确性。此外，对系统多个非设计工况下的性能开展了仿真分析，获得了冷板的温度变化规律。本文所建立的动态性能分析方法可为直冷系统控制器的设计提供快速分析工具，可降低对实验的依赖、缩短控制器的设计时间和难度。

• 声波扰动下动态气海界面光的传输特性

  王明军，，，李思雨，张佳琳

  利用粗糙面散射及声学原理，考虑由声波和海面风速扰动引起的海面起伏以及光波在气海界面的传输，建立了声波扰动下动态气海界面光传输的特征模型，仿真了不同频率和声压时声波扰动下气海界面传输特征，数值分析了垂直入射和斜入射下声波扰动动态气海界面散射场空间分布。研究结果表明：在斜入射情况下，各级衍射条纹不再对称分布在镜面反射两侧。随着入射波长的增加，衍射现象减弱；垂直入射且声压、风速均为零下，散射光强度主要集中在镜面反射方向且无衍射现象；随着声压增大，衍射条纹现象逐渐明显，衍射级数增加，且各级次衍射光对称地分布在零级衍射光两侧；随着风速增加，风速的随机性扰动大于声波的周期性扰动，衍射现象逐渐减弱。本文研究通过声扰动光的传输，揭示了气海跨介质光传输过程中的新机理。

• 线激光在线检测热电池粉料平面度方法

  夏笛豪轩，，袁学庆，刘军，席小练

  针对热电池制造过程中人工检测模具内粉料平面度存在的效率低、精度不足等问题，本项目提出了一种基于线激光扫描与旋转运动平台的在线检测方法，实现热电池自动化生产过程中对粉体材料表面平面度的高效精准检测。该方法首先通过线激光轮廓仪获取模具内表面粉料的二维轮廓数据，并基于数据预处理算法筛选出粉料特征轮廓，剔除模具结构等非目标干扰；随后将多角度扫描获得的二维轮廓数据融合重构为高密度三维点云，并通过计算模具表面法向量结合倾斜补偿算法消除定位偏差导致的几何畸变；最终采用最小二乘法对三维点云进行最优平面拟合，通过计算各数据点到拟合平面的距离量化平面度。实验结果表明，该方法检测精度高、结果可靠，有效验证了线激光检测技术在热电池粉末成型工艺中的适用性，可满足热电池制造自动化检测环境的需求。

• 地空激光传能系统中光斑中心检测算法研究

  樊天仰，贺云涛，陈远林，刘世豪

  为提升地空激光传能系统的跟瞄精度，开展光斑能量中心检测算法优化研究。考虑无人机姿态变化对光斑图像的影响建立了室内光斑数据集，基于YOLOv9实现了对光斑目标较高精度的检测。针对特殊光斑图像及原椭圆拟合算法中心定位问题，基于椭圆拟合法提出了一种改进光斑中心定位算法，提高了光斑能量中心定位的精度。建立空-地数传系统并开展实飞试验，试验结果表明算法对实飞数据集处理效果较好且检测精度较高，验证了算法在地空激光传能系统中应用的可行性。

• 非接触式林木胸径和距离测量方法研究

  赵博昕，，段存丽，孙思怡

  本文提出了一种复杂地形林木胸径和距离非接触式测量方法，以实现实时、高效率、自动化林木胸径检测。本检测方法采用激光扩束准直后，通过分束镜和反射镜形成的分束系统，再通过柱面镜形成平行的两束中心距固定的线激光作为测径检测系统的激光标尺，检测时利用激光标尺对林木树干进行标记。接收端采用与激光标尺匹配的CCD相机及镜头获取被激光标记的林木图像信息，利用Matlab编程对采集的图像进行预处理，基于林木胸径解算模型，实时、自动提取视场内多株林木的直径信息以及林木距检测点距离信息。在室外晴天树荫下进行多株林木的测量，实验结果表明，本测量方法的测量结果误差小于156，林木距离的测量结果误差小于237，均达到了林业测量中林木直径的精度要求。

• 适应于长管道多内径内壁缺陷测量技术

  兰荣祯，孟祥翔，闫莫寒，刘宜彪，张兰宝

  针对当前结构光法管道内壁缺陷检测设备无法满足高压柔性软管多种长管径测量的需求，研制了一种基于圆锥结构光的可调焦长管道内壁缺陷测量系统。根据长管道多内径测量对相机和圆结构光参数的影响，确定了双相机和激光器同侧非共轴放置的结构形式。为使圆锥结构光在不同长管径测量时均具有最细光斑宽度，对该激光器在有限距离处聚焦的高斯光路进行了分析，设计了可轴向移动准直透镜的调焦传动结构。结合相机调焦，对圆锥结构光划分为多个空间区域进行单独标定拟合。对管径为64mm、130mm的长管道，测试多个标准缺陷，该可调焦管道内壁长距离缺陷测量系统的平均测量误差分别小于02mm和05mm。结果表明：该管道内壁缺陷测量系统可以满足多种长管径的测量需求。

• 某型双谱段碲镉汞红外探测器筛选方法改进

  阴元晴，王晓龙，刘博文，于小兵，陈彦冠

  为解决某型双谱段碲镉汞红外探测器筛选测试条件与实际应用条件存在差异导致的验证测试阶段淘汰率高问题，本论文开展该型探测器筛选测试方法改进研究，分析了工作温度差异、波长范围差异对过热像元率、平均响应率等关键性能指标的影响，并对低温黑体法、抽气法两种改进方案进行了实验。结果表明，对于长波、甚长波两个谱段，分别应用基于低温黑体法、抽气法的筛选方法能显著改善过热像元检出率、降低平均响应率误差，可以为相关研究提供借鉴。

• 耦合距离对J-T制冷红外系统制冷性能的影响

  龚志红，韩蓬磊，张永壮，包明明，刘杰，刘森

  本研究选取某型3个波纹管自调式J-T制冷型红外探测系统作为实验研究对象，经过实验分析，得到了耦合距离对波纹管自调式J-T制冷型红外探测系统制冷性能的具体影响情况。研究的耦合距离区间(7mm≤h≤19mm)内，如若增大耦合距离，红外探测系统的启动时间随之加长，即系统的反应速度会逐步变慢，启动时间加长的速率也会逐步增加，即耦合距离对启动时间的影响程度会增强。同时如若增大耦合距离，红外探测系统的稳定流量随之增大，即系统的耗气量逐步加大，但耦合距离对稳定流量的影响程度较稳定；如若改变耦合距离，红外探测系统启动时的最大流量会有稍微变化，但数值基本稳定未出现单一趋势变化。即红外探测系统在启动阶段的最大流量受耦合距离的影响不大；本实验研究的分析方法和数据结果具有重要实践借鉴价值。

• II类超晶格探测器芯片双层背增薄膜研究

  周蕾，游聪娅，李海燕，胡雨农，任秀娟，崔戈

  在红外探测器芯片背面沉积光学增透膜可显著降低界面反射损耗，增强入射光的吸收，从而有效提升器件的探测性能。本研究采用仿真计算设计了一种适用于GaSb基InAs/GaSb II类超晶格探测器的双层背增透膜结构，并在GaSb衬底、中/长双色和长波单色超晶格探测器芯片上完成了双层膜制备。通过对背增前后的芯片进行性能测试，证实该双层膜具备提升超晶格探测器响应性能的作用，同时通过温冲测试表明该膜系具有较好的可靠性。

• 基于DRS YOLOv12的热成像建筑饰面脱粘检测

  蒋毅，彭雄，，王鹏涛，，赵超，，李寿科，方聪

  既有建筑外墙饰面脱粘剥落造成安全事故屡见报道，对居民生命财产安全构成严重威胁。为了解决在多尺度视场中识别缺陷区域的挑战，本文提出了一种基于DRS YOLOv12的目标检测方法，利用旋翼无人机作为工作平台，并搭载红外热成像仪来对建筑外墙脱粘缺陷进行捕捉和检测。采用YOLOv12为模型基础架构，引入SE注意力机制和深度可分离卷积，设计一种新型轻量化检测模块SC Detect，减少了冗余特征并抑制背景以提高对红外图像的快速检测能力。通过对脱粘缺陷样本进行特征学习和模型训练，实现对无人机采集到的热成像图像中脱粘缺陷的准确识别，mAP最终达到0871。结果表明，基于DRS YOLOv12的改进深度学习算法能够准确识别饰面层脱粘缺陷的种类，可见满足工程精度要求。

• 基于改进YOLO11的电力设备故障诊断

  蒋维杰，郭佑民，杨浩博，王涛，邵桐

  针对目前配电室电力设备人工巡检作业存在效率低下、漏识率高等问题，提出了一种改进YOLO11的配电室电力设备红外图像故障诊断方法。首先，采用双向特征金字塔网络(BiFPN)取代原始模型的FPN+PAN结构以促进模型特征融合的效率；其次，在BiFPN输出中嵌入了卷积块注意力机制(CBAM)，使模型能够在复杂的识别环境中优先注意检测目标的特征；最后，通过在C3K2模块中使用FasterBlock模块代替Bottleneck模块，降低模型的大小。实验结果表明，相较于原模型，改进模型在实现轻量化的同时精确率和平均精度均值分别提升了279、235，证明了改进模型的有效性和优越性，为电力设备故障智能诊断提供了参考。

• 太阳光辐射对飞行器红外特征的调制与评估

  黄振永，王昕，黄浩，伍胜兰，田春回

  随着红外探测技术的飞速发展，目前探测器灵敏度已实现数量级提升，此前被视为次要因素的外部辐射源尤其是太阳光辐射对飞行器红外特征的调制作用日益凸显。若忽略这一影响，可能导致目标红外信号评估失真，直接制约空天探测中目标识别精度与红外对抗策略的有效性。本研究针对太阳光辐射与飞行器的相互作用过程开展建模与分析，结合理论计算、计算流体动力学及基于双向反射分布函数的物理光照模型，系统剖析飞行器对太阳光的吸收与散射机制。结果表明：在热效应上，太阳光可使飞行器表面产生数个开尔文量级的温升，远弱于高速飞行时的气动加热效应，可视为次要因素；在光学特性上，飞行器表面的太阳光散射呈现显著方向依赖性，特定方向的镜面高光亮度可达入射亮度的数十倍，直接影响目标-背景辐射对比度。本研究为高灵敏度探测场景下飞行器红外信号的精准评估提供了参考依据，对提升空天目标探测与识别能力具有较好工程意义。

• 激光接收机探测器的自动化精密装调与测试

  高晶，陈青贵

  针对激光接收机探测器手工装调精度低、效率差的问题，提出了一种自动化精密装调与测试方法。通过分析探测器位置失调对响应电压的影响规律，建立了3自由度误差模型，揭示了位置偏差与系统性能的定量关系，设计了基于四自由度自动调整工装和光电自准直仪的调测系统。实验结果表明，系统可将探测器Z轴定位误差控制在±002mm内，响应电压最大偏差不超过35，全视场探测对称性误差小于12°，装调效率较传统方法提升5倍以上。该方法通过量化装调参数与响应电压的映射关系，实现了探测器位置的高精度闭环控制，为激光接收机的批量化生产提供了可靠的技术支持。

• NB IoT数据传输在安防领域应用方法的研究

  郝亮，田宇，鹿玮

  本文研究了NB IoT的数据传输原理，讲述了基于NB IoT的数据传输板设计，提出了针对边海防产品的数据互传的方法。本文首先对NB IoT的开发背景和优势进行了简单的分析，并就传输原理和传输方式进行了简单的陈述，详细讲述了针对窄带物联网的数据传输板的设计方法和通信方法，并对其在安防设备中的应用方法进行了进一步的分析。经过数据传输板的实际测试情况，验证了通过NB IoT数据传输远程控制安防设备和检验安防设备状态的可行性。在以上分析和研究的基础上，总结了窄带物联网在安防领域的优势和应用前景。

• 基于上下文Mamba的红外可见光融合检测方法

  姚继林，徐成，，刘宏哲，杨子房，路璐

  在复杂环境中实现稳健的目标检测仍然是一项基本挑战，尤其是在光照条件低、传感器性能下降或环境干扰的场景中，现有方法往往存在全局上下文建模不足以及跨模式融合策略欠佳的问题。针对以上问题，本文基于YOLOv11网络结构，提出一种协同高效的红外和可见光图像融合检测方法CoMambaDet算法。首先，设计了一种轻量且新颖的视觉主干结构(CoMambaBlock)，并配备了一个全局上下文交互模块(GCIM)，能够在保持计算效率的同时捕捉长程的空间和通道依赖关系。此外，引入了跨模态协同融合模块(CCFM)，通过多层次关联协同建模与自适应融合策略，有效挖掘红外和可见光特征间的互补性。在M3FD和VEDAI数据集上的实验结果表明，所提出的CoMambaDet获得了优异的计算效率与鲁棒性，显著提升了复杂场景下的目标检测性能。

• 基于图像增强与多模态融合的低光照目标检测

  钟明霞，姜柏军，林德优

  针对低光照环境下目标检测存在的特征退化问题，本文提出一种融合图像增强与多模态特征自适应的改进方法。首先，采用SCINet网络进行光照补偿与细节恢复，通过级联自校正机制解决传统增强算法导致的噪声放大问题；其次，设计双模态特征融合模块(DFFM)，建立可见光与红外图像的跨模态注意力机制，实现纹理特征与热辐射特征的动态加权融合；最后在YOLOv8框架中嵌入通道-空间注意力模块(SE Block)，构建YOLOv8 SE检测器以抑制背景干扰。实验数据表明，所提出的多模态融合方案在检测精度、召回率及平均精度均值(mAP)等核心指标上，相较于可见光与红外单模态方法均展现出显著优势，为低光照环境下的目标检测任务提供了切实可行的技术解决方案。

• 基于支持向量机的融合人体姿态识别研究

  全轶平，李辉强，韩隆，郑毅

  人体姿态识别技术近年来发展迅速，其中利用穿戴式传感器的姿态识别技术以其低功耗、低成本、便携、抗干扰的优点，逐渐在多个领域得到了广泛应用，极大提升了人类在健康、运动、人机交互等方面的体验与效率。本文为实兵交战系统设计了一种基于单个IMU融合定位模块数据的人体姿态识别算法，用主成分分析法对数据降维处理，用一对多的支持向量机模型对战、蹲、卧、走、跑、匍匐六种姿态进行分类，在MATLABR2022b环境下开发，最终训练出的模型检测准确度在90以上，证明了机器学习用于姿态识别问题的可行性，是一种可靠的单兵装具的姿态识别方案。

• 基于非平衡M Z干涉仪的FBG波分复用传感系统

  龙晟，果鑫，刘丰年，张振鹤，赖榕，张竣凯，黄逸轩，钟晴，许言

  目前基于非平衡Mach Zehnder(M Z)干涉仪的传感系统研究主要集中于干涉仪结构优化，而与波分复用技术相结合的研究成果较少。本研究设计了一种基于非平衡M Z干涉仪的光纤布拉格光栅(FBG)波分复用传感系统，通过干涉仪的梳状滤波特性，在Optisystem软件平台仿真实现了FBG波分复用传感。在仿真实验中，选用中心波长分别为1550nm和1554nm的FBG传感器，并借助啁啾光栅的光谱特性完成传感信号分离。仿真结果表明，1550nm与1554nm FBG的温度灵敏度分别为00122/℃和00081/℃，与实验温度灵敏度呈现高度一致性。该系统突破了传统单点测量的局限，实现了多点高精度测量，且具备结构简单、实施便利和灵敏度高等优势。

• 太赫兹成像技术的无损检测应用

  陈本岳，夏惠惠，张扬，董伟俊，赵守国，刘艺6，孙志华6

  太赫兹(THz)成像技术凭借其非电离性、宽频带特性及对非极性材料的高穿透能力，在无损检测领域展现出显著优势。该技术基于THz波与物质相互作用产生的吸收、散射及反射信号，通过时域光谱(THz TDS)和连续波(THz CW)两种核心成像模式，结合信号处理与图像重建算法，可精准解析材料内部微观结构与缺陷分布。THz TDS技术利用超短脉冲提供宽频谱和时域分辨能力，适用于高精度材料分析；THz CW技术则凭借系统简化和实时成像特性，在大面积快速检测中具有应用潜力。研究显示，该技术已成功应用于复合材料分层检测、电力器具绝缘材料老化评估、食品品质监控及违禁品筛查等领域，显著提升了检测精度与安全性。然而，当前THz成像技术仍面临辐射源功率不足、探测器灵敏度有限及系统成本高昂等挑战。未来，通过材料科学、光学与电子技术的交叉融合，以及与传统检测方法的协同优化，有望突破技术瓶颈，进一步拓展其在工业检测、生物医学及电力安全等领域的应用，推动无损检测技术向高效化与智能化发展。