高精度测量高功率光纤激光器低反光纤光栅反射率的方法

作为高功率光纤激光器谐振腔的输出端，低反光纤光栅（Output Coupler，OC）的反射率值较小，采用基于透射谱的方法测量OC反射率时，光源功率不稳定或光谱仪测量的误差，会使得OC反射率的测量结果产生较大误差。因此提出一种基于菲涅耳反射原理，获得反射谱测量OC反射率的方法。通过实验对该方法进行了验证，结果表明该方法的测量精度和稳定性有了显著提高。同时分析了该方法带来的带宽测量不准确的问题，提出了使用折射率匹配液的方法解决了该问题。     

共焦法布里-珀罗干涉显微测头光学特性分析

根据纳米计量分辨力的要求,设计一套共焦法布里-珀罗(F-P)干涉显微测头。系统光源采用保偏光纤直接导入,从F-P腔外入射。光路设计成便于减小光学共模噪音的差动形式。通过建立模型分析系统光学特性,得出反射平板的最佳反射率以及共焦结构对干涉条纹的影响。实验验证表明反射平板反射率为40%时可以使系统得到对比度高,信噪比好的干涉条纹;针孔光阑可以方便寻找测量透镜的焦点和减小杂散光的噪音;系统轴向分辨力达到0.2nm。     

基于光腔衰荡光谱技术的大气气溶胶消光系数探测的研究

光腔衰荡光谱技术是近十年来迅速发展起来的一 种新型光谱检测技术,具有超高灵敏度和低检测限 的优点。本文首先从比尔定律入手,分析了振荡时间和消光系数的计算方法。实验上,采用 532nm脉冲激 光器作为光源,高反射率共焦腔作为衰荡腔,搭建了一套测量大气气溶剂消光系数探测仪器 。根据不同浓 度的NO₂气体对532nm激光有不同的吸收系数,实现了对消光仪准 确性的验证。所研制的消光仪系统检 测限为0.222μs,系统的稳定性为0.18%,系 统灵敏度值为1.47×10－7 m－1,基本达到达到国内外 先进水平。由实验结果可知,高反射率腔镜及脉冲腔衰荡方法对研制高稳定性、高灵敏度气 溶胶消光系数检测装置具有重要意义。     

红外标准辐亮度计的研制及定标

黑体参考光源辐亮度精度是决定红外遥感器绝对辐射定标精度的关键因素。为了提高黑体辐亮度测量精度,设计了一种直接测量黑体辐亮度的红外标准辐亮度计。描述了整个系统的光机设计方案和工作原理,利用高精度水浴黑体对辐亮度计进行定标。实验结果表明:辐亮度计的1 h非稳定性优于0.03%;测量黑体辐亮度不确定度达0.22%,相当于308 K时辐亮度温度不确定度73 mK。该标准辐亮度计具有系统级测量、高精度溯源等优点,可实现黑体辐亮度与实验室辐射标准之间的溯源。     

多波段偏振成像仪的实验室定标研究

介绍一种多波段偏振成像仪的集成设计及实验室偏振定标方案。通过可调偏振度光源验 证仪器偏振定标精度,在10°视场内,当光源偏振度低于0.6时,仪器490 nm通道 偏振度测量相对误差优于1.6%, 670 nm通道偏振度测量相对误差优于1.7%。设计了多波 段偏振成像仪的系统软件,详细介绍了各个功能模块及自动化观测算法,通过敦煌辐射校正场 外场试验,验证了仪器野外运行的稳定性以及系统软件设计的合理性与实用性。     

三波长低血氧测量系统的研究与实现

利用近红外光谱技术的无创血氧测量得到了广泛应用。分析了传统的双波长光源测量低血氧的误差原因,采用三波长测量算法提高了测量精度。定标实验证明了文中选取的三波长光源的准确性。通过对系统性能的测试比较,得出该系统具有较高的准确度和较好的实时性。此系统在低血氧饱和度监护方面具有广泛的应用前景。     

通道式偏振遥感器偏振解析方向测量误差分析及验证

通道式遥感器的偏振测量核心部件通常是相似的,即不同偏振解析方向的检偏器组合进行探测。同一系统中不同偏振解析方向之间的相对角度误差成为影响偏振遥感探测精度的重要因素之一。文中对该相对角度误差的影响以及提高测量精度的方法进行了研究。首先,分析了相对角度误差对偏振测量精度的影响;其次,对测量过程中存在的误差源进行了仿真分析及实验对比分析,根据该设计具体的实验参数和实验方法,验证仿真结果的正确性;最后,通过通道式遥感器偏振实测结果验证其测量的可靠性。系统偏振度测量值与可调偏振度光源输出的偏振度参考值比对,最大平均偏差为0.735 3%;与CE318测量比对的最大平均偏差为0.036。实验结果满足实际使用的偏振测量精度要求,说明偏振解析方向测量方法选择合理,可以为偏振遥感器的装调和高精度定标提供参考。     

偏振光谱仪偏振探测精度分析

用于野外地物偏振光谱测量的偏振光谱仪,其偏振探测精度直接影响到地物偏振光谱信息获取的准确性,进而影响到目标偏振特性的解译水平。设计了适用于光栅光谱仪的偏振测量组件,将两种型号的光栅光谱仪改装成偏振光谱仪。基于可调偏振度光源验证偏振光谱仪的偏振光谱测量精度,首先分析了偏振光谱仪的偏振敏感性,然后给出了偏振光谱仪对可调偏振度光源输出不同偏振度谱的实验测量结果。实验结果表明:在460~920 nm波长范围之间,偏振光谱仪具有一定的偏振敏感性,加装退偏器之后,偏振光谱仪对输出光的测量偏振度与可调偏振度光源输入的标准偏振度具有很好的一致性,实测值与理论值的绝对误差均在2%以内,从而验证了两种型号的偏振光谱仪偏振测量组件设计的可行性,能够满足实验测量的要求。     

PCB厚密板线路检查LED光源系统研究

提出了一种针对PCB厚密板线路,提高检测精度和效率的新型专用光源照明系统.该系统通过光源入射角度与PCB板表面光吸收性的有效匹配,引入新型的光源分布及其空间三维模式.获取了区别于一般暗场低角度环形光的图像,更加有效地得到了高对比度、高分辨性的事实图像.结合其自身系统与光源的有效匹配,得到了有价值的成果.理论分析、仿真设计及实验结果均表明,该系统可以解决目前存在于厚密板PCB线路检测中的诸多难题,例如光源背影造成图像劣化和厚密线条所造成的测量精度降低等问题.可以广泛应用在以线宽检测机为代表的线路测试仪器,以最终外观检查机为代表的色彩识别仪器以及以AOI为代表的区域识别仪器等诸多方面.     

基于积分浊度法测量气溶胶散射系数的系统设计与实现

大气气溶胶散射系数不仅是反映大气污染程度的指标,也是研究气候变化的重要参数之一。介绍了一种基于积分浊度法测量大气气溶胶散射系数的方法及系统设计。分别从系统原理、硬件设计和软件设计等方面介绍系统设计实现过程;采用恒流驱动方式保证光源稳定发光,高速单光子计数方式对散射光信号进行探测。最后通过实验验证了系统光源的线性、稳定性和探测器的准确性,并给出了与HW-N1型前向散射式能见度仪测量结果的对比,得出系统的设计是可行和可靠的结论。     

Temperature dependence of reflectance and transmittance of theartery exposed to air during laser irradiation

Reflectance, transmittance, and temperature of the arterial wall exposed to air are measured during laser irradiation for different heating dynamics. Temperature dependence of the reflectance and transmittance is then deduced. The results show a competing effect between temperature and dehydration, resulting in a distinct minimum of transmittance and maximum of reflectance. As a consequence, a direct correlation of reflectance and transmittance with temperature is only possible for a specific dynamics     

空间用宽截止长波红外带通滤光片的设计与镀制

针对空间用宽截止长波红外带通滤光片具有通带内平均透射率高、抑制带截止深度深、波纹系数小,可适应复杂环境条件、具有高稳定性和高可靠性等特点,论述了宽截止长波红外带通滤光片的设计原则和方法.采用"会聚光红外光学系统"和等离子体辅助沉积工艺成功镀制了空间用宽截止长波红外带通滤光片.指出等离子体辅助沉积工艺更有利于长波红外滤光片膜层的显微结构改善和残余应力的消除.     

高耐温精密冷反光镜研制

高耐温精密冷反光镜是应用于影像光学系统的一种常用光学元件,它具有高耐温性、反射可见光、透射红外光的特点。本文介绍了采用低膨胀系数的高耐温性基底材料,利用电子束热蒸发物理气相沉积镀膜方法及离子辅助沉积工艺,制备出了可见光光谱平均反射率高于95%、红外光光谱平均透过率高于85%,膜层耐温性能达到450℃高温下膜层无异常的反光镜产品,并实现了批量生产。     

355 nm增透膜的设计、制备与性能

用热舟蒸发法结合修正挡板技术制备了355 nm LaF3/MgF2增透膜,并对部分样品进行了真空退火.采用Lambda 900光谱仪测试了增透膜的低反光谱和透射光谱,并考察了其光谱稳定性;使用脉冲8 ns的355 nm激光测试了增透膜的激光损伤阈值(LIDT);采用Normarski显微镜对增透膜的表面缺陷密度和破斑形貌进行了观察.实验结果表明,制备得到的增透膜的剩余反射率较低,光谱稳定性好;真空退火对增透膜的激光损伤阈值没有改善;增透膜的破环形貌为散点形式,结合破斑深度测试表明薄膜的破坏源于薄膜和基底界面的缺陷点.JGSl熔石英基底由于有好的表面状况、固有的高激光损伤阈值和以其为基底的增透膜具有更低的表面场强,使得其上的增透膜有更高的抗激光损伤能力.     

弱吸收单面薄膜光学特性的表征方法

光谱法是测量光学薄膜光学性能的重要方法之一,能够直接表征薄膜-基底系统的光学特性,如:反射率、透过率和吸收率。通过研究薄膜-基底系统的光传输特性,推导出在基底具有弱吸收的一般条件下薄膜-基底系统反射率、透射率和吸收率的表达式,确定了通过测量单面和双面抛光基底及其薄膜特性间接获得薄膜单面光学特性的方法;在实验中使用Lambda-900分光光度计对熔融石英基底的HfO2薄膜进行了测试,并通过测量误差分析,薄膜的单面反射率误差为1.00%,单面透过率的误差为0.601%。研究结果表明文中方法可适用于各类薄膜单面特性的表征与评价。     

大气有机碳/元素碳测量中的光学校正方法

根据热光法原理,设计并实现了有机碳(OC)/元素碳(EC)测量系统。在此基础上分析了影响光学校正法准确判断OC和EC分割点的因素,对热分解过程中激光强度的温度效应进行激光补偿校正。描述了激光在滤膜中的传输特性,探讨了造成热光透射法(TOT)和热光反射法(TOR)所确定的OC和EC的分割点存在差异的原因。     

Remote sensing and the optical properties of the narrow cylindrical leaves of juncus roemerianus

To develop a more complete foundation for remote sensing of the marsh grass Juncus roemerianus, we measured the optical properties of its cylindrical leaves at sites of different canopy height, biomass composition and amount, and connectivity to ocean flushing. To measure the leaf optical properties, we adapted a technique used for conifer needles. After establishing the reliability and limits of the adapted technique to the wider J.roemerianus leaves, mean transmittance and reflectance spectra were compared to associated leaf diameters from two dates in 1999 and 2002 and at each site. Transmittance was inversely related to leaf diameter. Mean transmittance and reflectance generated from reoccupation of many field sites in 2002 indicated little or no difference in transmittance between years, a slight reflectance difference in the visible (<2%) and a slightly higher reflectance difference in the near infrared (NIR) (<4%). Site comparison indicated limited ability to separate leaf transmittance but not reflectance by marsh type (e.g., low, medium, high) or biomass. Excluding one outlier, we found leaf transmittances could be adequately represented as 1% /spl plusmn/ 0.2% in the visible and 9% /spl plusmn/ 1% in the NIR and leaf reflectances represented from 14% to 16% in the visible and 71% to 75% in the NIR (the reflectance ranges represent 1999 and 2002 means). Reflectance and transmittance spectra associated with the dead J. roemerianus leaves displayed a spectrally flat increase from the visible to the NIR wavelengths. In total, we documented the atypical optical properties of the cylindrical J. roemerianus leaves and showed that to a first approximation, single means could represent leaf transmittance and visible leaf reflectance across all marsh zones and, after accounting for sample standardization, possibly the NIR reflectance as well.     

用蒙特卡罗法研究面光源在血液中的传播

用蒙特卡罗法模拟了光斑半径为0.1cm的633nm激光光源的玻璃-血液=玻璃3层样品结构中的传播，详细地讨论了漫反射率和总透过率与血液厚度的关系以及不同厚度血液其漫反射和总透过的径向强度分布。结果表明：血液的漫反射率很小且厚度达到0.08cm后，漫反射率就基本稳定；总透过率随血液厚度的增大而减小，当血液厚度达到0.10cm后，血液就基本不透光了；漫反射和总透过的径向强度主要分布的高斯光斑范围内。     

纳米Mo膜的光学特性及最小连续膜厚研究

利用Lambda-900分光光度计，在波长为310～1250nm范围内测量了离子束溅射沉积不同厚度纳米Mo膜的反射率和透射率。选定波长为310nm，350nm，400nm，500nm，550nm，632nm，800nm，1200nm时对薄膜的反射率、透射率和吸收率随膜厚变化的关系进行了讨论。实验结果显示，纳米Mo膜的光学特性有明显的尺寸效应。提出将薄膜对光波长为550nm时的反射率和透射率随Mo膜厚度变化关系的交点对应的厚度作为特征厚度，该厚度可认为是纳米Mo膜生长从不连续膜进入连续膜的最小连续膜厚。利用原子力显微镜(AFM)观测膜厚在15．76nm时的表面形貌，此时表面形貌已呈现连续膜的特征。     

皮肤对光的反射、透射和吸收规律的初步实验研究

实验研究表明:(1)人体皮肤对光的反射不仅仅发生在皮肤表面,还发生在皮肤以下的组织层;(3)在400～800nm之间,人体对光的反射比曲线吸收峰与人血对光的透射比曲线的吸收峰相同;(3)在400～800nm之间,皮肤或皮加皮下组织的反射比和透射比曲线具有基本相似的变化趋势。