宽频太赫兹时域雷达系统

利用太赫兹雷达探测散射截面具有经济简便,宽频相参等技术优势。文章基于钛宝石飞秒激光振荡级为泵浦源的太赫兹时域频谱系统搭建了国内第一套太赫兹RCS雷达;利用该雷达测量了坦克模型在太赫兹波段的360°RCS分布;并将测量的太赫兹RCS结果进行了时域和频域的分析,初步探究和总结了太赫兹雷达的时域与频域RCS的主要特点。展示了太赫兹雷达技术在理论与应用方面的良好前景。     

太赫兹天馈与波束调控技术综述

太赫兹天馈与波束调控元件用于实现太赫兹信号的汇聚、功率分配、频率选择以及波形调整等功能,是太赫兹应用系统中必不可少的组成部分,已经广泛应用于射电天文、遥感与深空探测、雷达与成像、无线通信等领域。重点阐述了太赫兹反射面天线、太赫兹透镜、太赫兹分束器、分频器和匀束器等波束调控元件的基本原理和国内外现状,并对太赫兹天馈与波束调控技术的发展进行了展望。     

“太赫兹科学与技术”栏目编者按

正电磁频谱是关乎国家安全和发展的重要战略资源,开发利用电磁频谱是建设科技强国的重要支撑。太赫兹波是最后一段被集中开发利用的电磁频谱,位于微波和红外之间,处于宏观经典理论向微观量子理论过渡的区域。太赫兹技术关乎国家电磁频谱安全和制信息权优势,是新一代航天信息技术发展的战略方向。太赫兹技术是多学科交叉技术,涉及到电子信息全产业链。在学科方面,太赫兹技术涉及微电子学与固体电子学、半导体激光光学、     

太赫兹光谱和功率计量研究进展

介绍太赫兹光谱和功率参数的计量方法,报导了中国计量科学研究院在太赫兹计量领域的工作进展。对于太赫兹光谱仪的校准,利用回波校准技术提高了太赫兹光谱仪的校准不确定度;对于太赫兹功率计量,自主研制了高吸收率太赫兹吸收涂层和太赫兹辐射热计,实现了太赫兹辐射功率溯源至国家激光功率基准。该研究为促进太赫兹技术发展提供量值溯源需求和准确测量技术保障。     

基于FSS的太赫兹功能器件研究

随着太赫兹技术的发展,在微波波段广泛使用的FSS器件结构也逐步被借鉴到太赫兹功能器件设计与制作中。基于FSS结构的太赫兹功能器件的主要优点是可以很方便地将不同功能的单元结构集成在一个器件上来实现对特定频率的操控。文章介绍了几种研究中的基于FSS的太赫兹功能器件,并通过自制的THz-TDS实验装置对部分器件的器件功能进行了测试,实验结果与仿真结果吻合较好,表明FSS器件具有良好的偏振控制能力和频率可选择性。通过相关基础研究,不仅可以拓展FSS结构在太赫兹领域的应用,同时可丰富FSS库。     

基于光子晶体的太赫兹环行器设计及其内带电效应研究

对于卫星亚毫米波甚至太赫兹收发通信系统而言,由铁磁性器件构成的环行器和隔离器是实现功率隔离、保护发射通道不受反射功率影响的关键元器件.文章基于周期性光子晶体阵列,提出一种具有良好平面集成性的新型太赫兹环行器构型;并针对星载环境的电子辐照问题,采用典型能量电子辐照分析光子晶体Si的内带电特性、环行器整体电位以及局部电场分...     

高双折射太赫兹光子晶体光纤的特性研究

设计了一种太赫兹光子晶体光纤结构,利用全矢量有限元法对该结构基模的双折射、色散、限制损耗等特性进行了数值模拟计算.结果表明,在600μm 到900μm 波长内其双折射可达10-3.这些结果对设计高双折射太赫兹光子晶体光纤有一定的参考价值.     

基于数值方法的三维激光海面漫反射特性研究

为提高卫星海色遥感技术在实际应用中的效率,对不同海况下不同入射角度的三维激光海面漫反射特性进行了建模仿真计算,并在实验室条件下对激光入射波动水面后产生的散射场能量分布特性进行了研究。根据麦克斯韦尔方程和边界条件分析了散射场在各向分量间的耦合关系,矢量分解后得到了6个标量方程并用矩量法进行离散,给出了离散后的矩阵方程。用稀疏矩阵规则网格法(SMCG)求解矩阵方程,求解时采用共轭梯度法(CGM)计算。在对有限照射区域进行计算时,为减少边界效应产生的误差,用能量强度服从高斯分布的三维锥形波模拟入射激光束。仿真计算了不同粗糙度海面的三维双站散射系数,结果发现:对相同粗糙度海面模型,入射角度越小,粗糙面对激光的漫反射就越大,散射场的能量分布也越均匀。用实验对仿真结果进行验证,结果表明:与基尔霍夫近似(KA)和二维前后向迭代法(FBM)相比,该方法能准确表示波动水面的三维激光漫反射特性,为进一步研究三维激光海面漫反射特性奠定了基础。     

太赫兹超材料及其应用综述

在太赫兹波段高效响应的天然材料较为有限,制约了太赫兹技术的应用和发展。超材料是近年来兴起的人工合成电磁材料,可以通过其晶格单元形状、结构以及关键尺寸的设计实现人工电磁材料宏观电磁响应的调节,在太赫兹功能器件研制以及太赫兹波有效调控方面具有巨大潜力。总结了太赫兹超材料的最新研究成果及遇到的问题,概括了近十年来太赫兹超材料吸波体、调制器、天线等方面的研究进展,对太赫兹超材料的发展方向及未来热点进行了展望。     

太赫兹焦平面阵列芯片技术

太赫兹焦平面阵列成像具有成像帧率高、凝视前视、实孔径成像的优点，是太赫兹成像技术中最具有可持续发展价值的技术途径之一。太赫兹焦平面阵列是太赫兹焦平面成像系统中的核心组件，其性能直接影响太赫兹焦平面阵列成像系统的灵敏度和分辨率。首先，介绍了太赫兹焦平面阵列的基本概念，包括系统工作原理、典型架构以及像素级太赫兹探测器；然后，分别介绍了检波式太赫兹焦平面阵列和混频式太赫兹焦平面阵列的发展现状；最后，总结了太赫兹焦平面阵列的关键技术和发展趋势。     

基于基尔霍夫驻留相位近似法的深粗糙度高斯型粗糙面光散射

推导了基尔霍夫驻留相位近似法理论的计算公式.基于基尔霍夫驻留相位近似法研究了平面波入射深粗糙度高斯型粗糙面的光散射,综合高斯型粗糙面的自相关函数给出了不同极化状态下散射系数的数学表达式.由数值计算获得了不同散射角、散射方位角及入射波波长的双站和单站散射系数,讨论了粗糙面高度起伏均方根、相关长度、介质介电常数和入射波波长...     

太赫兹成像系统的研究

文章介绍了工作在375GHz的太赫兹成像系统,成像系统由3个透镜、返波管源、倍频器、戈莱盒、金属线栅和示波器等部分构成。并用硬币做了太赫兹反射成像实验以验证成像系统效果。太赫兹信号照射到硬币上,逐点扫描硬币,检测经反射的太赫兹信号,提取出其信号幅度。实验结果表明成像效果良好,并采用非线性频谱外推算法对原始图像进行处理,提高了图像可视性。     

一种新型的高精度偏振调制技术

文章提出一种新型的偏振调制技术--光谱调制,它能够获取目标的全部线偏振信息,其优势是体积小、质量轻、无运动部件、解调算法简单、解调精度高,特别适用于星载大气探测类载荷。该调制方法中入射的偏振光经过光谱调制偏振测量模块后,被调制为振幅随着线偏振度变化而相位随着线偏振角变化的正弦曲线,经算法解调,能够直接得到目标的线偏振度及线偏振角信息,而传统的偏振调制方法需要得到斯托克斯（Stokes）矢量的 I、Q、U、V 四个参量后经进一步计算才可以得到。文章对光谱调制偏振测量技术进行了理论与仿真分析,分析结果表明了该技术在理论上的可行性。     

仿生偏振光定向算法及误差分析

基于标准大气偏振模型,研究了仿生偏振光定向原理,推导了当载体倾斜时的航向角计算方法,分析了各项误差源对航向角估计误差的影响。结果表明：若已知载体的水平角,可根据偏振角解算出载体航向角;引起定向误差的主要因素来自于仿生偏振光传感器误差和载体的水平角误差,太阳位置误差的因素可以忽略;当太阳高度角小于50°、载体水平角小于20°时,仿生偏振光定向的精度约等于偏振角的测量精度,即定向精度约为0.2°。     

基于偏振信息融合的背景抑制方法评价

与红外强度图像相比,单一的偏振度或偏振角图像在提升图像信杂比方面并无明显优势。为综合利用偏振图像的多维信息进一步提升图像信杂比,在分析典型背景下目标偏振度与偏振角联合分布特性的基础上,以偏振度作为偏振角信息的权值参考,提出了一种基于偏振信息融合的红外图像背景抑制方法,并将其应用于复杂云层或海面背景下的红外目标检测,给出了相应的算法流程。实验结果表明:与红外强度图像相比,所提出的基于偏振信息融合的背景抑制方法能大幅提升图像信杂比。该方法简单有效,易于实现,可应用于基于红外偏振成像的目标探测或精确制导领域。     

基于区域网格化的空间目标光学特性计算方法

为了精确计算空间目标光学特性,基于区域分解和网格划分的方法建立了空间目标光学特性计算模型。首先把目标表面分解为若干材料属性单一且易于数学描述的区域;对划分后的区域进行网格划分;对划分后的网格面元进行遮挡与掩蔽分析,给出有效面元的判断准则;最后结合表面材料的双向反射分布函数建立了目标的光学特性计算模型。为了验证计算模型的精确性,搭建了空间目标缩比模型测量平台。当入射天顶角为10°、20°和30°时,缩比模型理论计算结果与实验测量数据的相对均方根误差分别为8.89%、9.39%和8.00%,均小于10%,验证了所建目标光学特性计算模型的准确性。     

有理函数模型在光学卫星影像几何纠正中的应用

分析了中国光学卫星影像的严密成像几何模型,并采用有理函数模型(RFM)拟合严密成像几何模型,分别对"资源二号"两景影像(平原与山区)和"遥感二号"一景影像进行了几何纠正试验。试验中,参考相应地区1∶10 000数字正射影像(DOM)选取一定数量的控制点用于精化有理函数模型参数,结合相应地区1∶10 000数字高程模型(DEM)对影像进行正射纠正,纠正精度反映了RFM拟合严密成像几何模型的正确性,但同时也反应了中国光学卫星与法国、美国光学卫星在内检校工作上的差距。     

计算模拟月壤颗粒吸收及散射特性的一种球叠加模型

针对模拟月壤复杂的外形特征以及多相非均质的微观结构,提出了一种计算模拟月壤颗粒吸收及散射特性的球叠加模型。根据模拟月壤颗粒的形状指数和分形特征识别结果,归纳了4种主要的模拟月壤颗粒类型,并采用蒙特卡罗光线跟踪法研究了这4种颗粒在单色平行光照射下的吸收及散射特性。与已有的非球形颗粒辐射特性的算法比较显示,该模型具有良好的计算准确性。在数值计算的基础上,分析了颗粒尺度参数及光学常数对其自身辐射特性的影响,并通过改变平行光照下的光线入射角度,分析了非球形颗粒的朝向对其自身辐射特性的影响。由计算结果推断,该模型不仅可以应用于计算模拟月壤颗粒的辐射特性,还可以满足其他适用于几何光学近似的非球形粒子。     

太赫兹遥感技术综述

文章论述了太赫兹（THz）波基本概念,国际上近来研究情况,主要应用方向,未来发展建议和关键技术等。太赫兹（THz）波技术目前是一个正在蓬勃发展的技术,由于其波长与机理介于光学与微波之间,因而可以获取光学和微波所不可探测的信息。