注入光敏三极管的基本特性

本文介绍了注入光敏三极管的基本结构和特性。通过与普通光敏三极管的比较,可以看出注入光敏器件的特征之所在。最后,对注入光敏三极管的特性进行了合理的解释。     

基于CCD的双光束多波长紫外可见吸收检测器

由于传统的多波长紫外可见吸收检测器无法克服光源波动造成的噪声和漂移,故设计开发了一种基于CCD的双光束多波长紫外可见吸收检测器.光源发出的光聚焦后被分束镜分成信号光和参考光,信号光射入到样品检测池中.从样品检测池中出射的信号光经过斩光器聚焦在狭缝上,被凹面光栅分光成像于CCD的一部分光敏面上.参考光在CCD的另一部分光敏面上分光成像.在光路系统和外围电路的辅助配合下,可以用一片CCD实现信号光谱,参考光谱和暗电流的精确测量.由于采用参考光光谱和CCD暗电流对信号光谱进行实时补偿,可以使基线短期噪声降低为1×10-5 AU,漂移降低为1×10-4 AU/h.     

基于LabVIEW的光纤傅里叶变换光谱仪数据处理技术

为了提高编程效率与增强光谱仪数据分析处理能力,结合LabVIEW软件在信号处理方面的优势,利用虚拟仪器技术实现了光纤傅里叶变换光谱仪干涉图处理与光谱复原。采用均匀抽样算法,利用由光纤Mach-Zehnder干涉仪输出的参考光干涉图过零点取样,实现对测试光干涉图的等光程间隔采样,消除了由压电陶瓷非线性光程调制引起的误差。采用求摸法复原出光谱图,自动消除了相位误差。利用LabVIEW软件完成了对宽带ASE光源的干涉图数据采集、显示与处理并最终得到光谱图。结果表明,与光栅光谱仪测得的光谱相比,光谱线型趋于一致。     

基于Android系统的微型光谱仪数据传输及图形化显示

为了满足光谱仪数据采集显示一体化、操作控制智能化的要求,提出了一种基于Android系统的微型光谱仪数据传输及图形化显示的设计方案。该方案是在Android系统平台上进行光谱仪数据采集与嵌入式设备间的串口通信,将采集得到的数据以光谱图的形式显示,并支持数据及图片的保存功能。实验结果表明,该光谱仪可以在Android系统下以115 200bit/s的速度高效采集光谱数据,实时地将数据以光谱图的形式显示出来,并支持数据保存及读取的操作。     

星载大气痕量气体差分吸收光谱仪的实验室定标

采用四通道凸面光栅成像光谱仪设计了星载大气痕量气体差分吸收光谱仪,该光谱仪用天底推扫方式探测地球地表或天空散射光信号,基于痕量气体对不同谱段光信息的“指纹”吸收和差分吸收光谱算法定量获取大气痕量气体分布.针对该光谱仪的大视场、宽谱段、高分辨率(光谱、空间)等特点,提出了相应的光谱定标和辐射定标方法,建立了定标系统,实现了对载荷的光谱定标和辐射定标,并对其定标的不确定度进行了分析.结果表明,载荷光谱定标不确定度为0.027 nm,辐射定标不确定度为2.96％,满足给定的技术指标要求,为载荷的定量反演提供了保证.     

红外磁光光谱实验原理和技术（续二）

第三章博里叶变换红外光谱仪3．1工作原理傅里叶变换光谱仪与传统的色散型光谱仪不同，它不用棱镜、光栅分光，而是用麦克尔逊干涉仪或其它干涉仪首先将待研究的光谱变成干涉图，通过干涉图的测量，并利用干涉图与光谱图问的对应关系作干涉图的博里叶积分变换，得到光谱图，也就是说．这里包括了对测量光作频率调制和进行解调两个过程。假定一单色准直光束振幅为a，波数为U，投射到麦克尔逊于涉仪分来片上，分裂为反射及透射两束．分别经固定镜及可移动镇反射，再经分束片透射及反射，结果就形成了两束相干光，一束返向光源，另一束到达探…     

中/长波红外双衍射级次共路Offner成像光谱仪

为提高成像光谱仪的工作波长范围,提出了基于双波段焦平面探测器(FPAs)的双衍射级次全共路Offner成像光谱仪结构。该结构中凸面光栅的一级衍射光和二级衍射光完全重叠共路传输,并可由焦平面处的双波段红外焦平面探测器IR FPAs实现级次的自然分离和同时探测。分析了该结构的工作原理和设计方法,基于几何光线追迹法仿真了谱线弯曲和色畸变特性,基于Huygens点扩散函数(PSF)仿真了光谱响应函数(SRF)并导出了光谱带宽。实验显示:双衍射级次共路Offner成像光谱仪的工作波段为3~6μm(二级衍射)和6~12μm(一级衍射),谱线弯曲和色畸变均小于0.5个像元宽度,光谱带宽分别为13.2~14.3nm(二级衍射)和28.3~33.3nm(一级衍射),两个工作波段内的衍射效率均大于或等于20%。整个系统结构简单紧凑、光谱范围宽,满足对地物或深空目标的中等分辨率的中远红外光谱探测需求。     

中阶梯光栅光谱仪自动化波长提取算法

基于质心提取的线性拟合法,提出了一种自动化快速处理中阶梯光栅光谱仪谱图的方法,解决了中阶梯光栅光谱仪无法直接通过交叉色散形成的二维光谱图标定入射光波长的问题。根据中阶梯光栅光谱仪光谱图背景光的分布特点,采用背景扣除法处理光谱图,提高了后续光谱图光斑提取算法的运算效率。利用基于质心的曲线拟合中心定位算法,将光斑位置的提取精度提高到亚像素量级。建立了中阶梯光栅光谱仪理论谱图与实际二维谱图的自动匹配模型,并根据光栅的线性色散特性,采用插值法计算谱图还原模型中未列出的坐标位置处的波长。实验结果表明:该算法对整个谱图的处理时间不超过3s,波长提取精度达10-2 nm,不仅实现了中阶梯光栅光谱仪波长的自动化提取,还提高了波长提取精度。     

基于Socket服务器的Zynq平台微型高光谱仪实时视频预览系统

由于高光谱数据量庞大,通常的微型高光谱仪难以实现实时视频流无线传输,无法在移动终端进行实时视频预览,给高光谱数据的分析处理带来不便。通过研制Zynq平台微型高光谱仪,经由马赛克面阵高光谱传感器采集高光谱数据,搭建Socket服务器对高光谱数据实施视频无线传输,最终可在移动终端APP上实现实时的高光谱数据视频预览。实测结果显示,所实现的Zynq平台微型高光谱仪在视频预览状态下帧频达28 fps,结合APP的原始高光谱图像获取功能,可显著扩展微型高光谱仪的应用范围。     

基于线阵CCD的光谱仪定标研究

光谱仪是一种基本光谱检测和分析仪器,以线阵CCD为探测核心是设备微型化的重要手段,CCD各光敏像元输出信号与待测光谱波长及光谱辐射通量之间对应关系成为定标的主要内容.研究了常规线性拟合方法,应用校准结果测量发现有时误差较大,利用低压汞灯特征谱线为基准,采用最小二乘法曲线拟合完成波长定标,计算出拟合曲线的3阶校正参数;利用辐射标准灯完成光谱辐射定标,解决了光束经过光学系统传输损耗及线阵CCD光谱响应灵敏度测量的困难,并对定标方案进行了数学推导证明.对大量实验数据进行分析表明,该定标方法是切实可行的,并成功应用到微型光谱仪器的生产过程.     

干扰因素下钢TIG焊电弧光谱的研究

通过对干扰因素下TIG焊电弧的光谱信息进行采集,研究了气流量变化、焊接试件表面存在锈等干扰因素对焊接过程电弧光谱分布的影响,并基于光谱分布的分析,进一步探讨了不同光谱谱段对干扰因素的反映,寻求实现焊接过程质量在线光谱测控的理论依据。研究结果表明：干扰因素在焊接电弧光谱信号不同谱段（220~300nm、300~430nm、430~520nm、530~680nm、700~900nm、900~1000nm）的分布和变化规律不同,其中 220~300nm对应谱段以FeⅡ谱线的影响为主,在700~900nm对应谱段以ArⅠ谱线的影响为主,在此两个谱段干扰因素响应较明显。历史通道采集结果表明,干扰在250~350nm、700~830nm谱段,信号特征非常明显,具有很好的信噪比,并且不同干扰因素在特征谱段的反映具有自身特点,可据此对干扰因素进行分类判识。
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用线阵CCD测定介质的吸收曲线

本文介绍了一种利用线阵CCD做探测器的透明介质吸收曲线测定仪器，利用计算机控制光谱采集和数据处理，方便快捷地测定透明介质的吸收曲线，实际应用于大学物理实验室，效果良好。     

Spatial and spectral performance of a chromotomosynthetic hyperspectral imaging system

The spatial and spectral resolutions achievable by a prototype rotating prism chromotomosynthetic imaging (CTI) system operating in the visible spectrum are described. The instrument creates hyperspectral imagery by collecting a set of 2D images with each spectrally projected at a different rotation angle of the prism. Mathematical reconstruction techniques that have been well tested in the field of medical physics are used to reconstruct the data to produce the 3D hyperspectral image. The instrument operates with a 100 mm focusing lens in the spectral range of 400-900 nm with a field of view of 71.6 mrad and angular resolution of 0.8-1.6 μrad. The spectral resolution is 0.6 nm at the shortest wavelengths, degrading to over 10 nm at the longest wavelengths. Measurements using a point-like target show that performance is limited by chromatic aberration. The system model is slightly inaccurate due to poor estimation of detector spatial resolution, this is corrected based on results improving model performance. As with traditional dispersion technology, calibration of the transformed wavelength axis is required, though with this technology calibration improves both spectral and spatial resolution. While this prototype does not operate at high speeds, components exist which will allow for CTI systems to generate hyperspectral video imagery at rates greater than 100 Hz.     

椭圆型晶体谱仪谱测量的解谱研究

对椭圆型晶体谱仪配X射线CCD相机的X射线谱测量系统（EBCS-XCCD）进行了简要描述,研究了CCD相机记录信号的解谱处理方法,推出了对实测原始谱曲线辨认或标识值的计算公式及激光等离子体X射线源在某一波长光谱强度的公式,使之应用在激光打靶产生的等离子体源辐射X射线谱的回推,辨认出了激光等离子体X射线源能谱,并与文献[1]的结果进行了比较,结果基本一致。这一事实有力地佐证了解谱方法的可行性,也表明X射线CCD相机是适宜于椭圆型晶体谱仪的光谱测量记录。在已知晶体的积分反射率、滤片透射率和CCD探测效率的条件下,还可以获得X射线源光谱强度,可为下一步诊断激光等离子体的电子温度和离子密度的空间分布轮廓和进一步细化X激光研究奠定了更深厚的基础。     

基于多光源的光谱分布可调谐光源系统

针对定标光源和遥感器在轨探测目标的光谱非匹配对空间光学遥感器实验室辐射定标精度的影响,设计了一种基于发光二极管（LED）和基底光源的光谱分布可调谐光源。采用该光源模拟了典型地物目标光谱,用于遥感器的实验室绝对辐射定标,大幅降低了光谱非匹配带来的影响。首先,从理论上分析了光谱非匹配影响遥感器绝对辐射定标精度的机理;然后,根据设计指标确定了光源的设计方案,解决了光源的选型与光谱匹配算法设计、光谱分布可调谐光源驱动和控制系统、目标光谱匹配与光谱反馈调整、光谱分布可调谐光源光机设计等四项关键技术问题;最后,对光源进行了性能测试。测试结果显示：等能光谱和6 000 K黑体光谱的光谱匹配误差分别为6.37%和8.76%,出光口的辐照度非均匀度为0.53%,30 min内的辐照度不稳定度为0.03%,水平方向±30°内的辐亮度角度非均匀度为0.80%,各波长处光谱辐亮度值均高于0.07 W/（m²·sr·nm）,410~900 nm波段积分辐亮度为58.3 W/（m²·sr）,均满足设计指标。     

光学器件光谱透过率反射率实时测量系统的研制

研制了一种用于光学器件光谱透过率反射率实时测量的自动化光谱检测系统,整个系统实现了对光学器件进行透过率、反射率的在线测量,同时还可对光源进行光功率、色度等的自动检测工作。围绕该检测系统的研究背景、硬件组成、软件实现和应用前景展开了全面讨论。该系统的单次测量周期小于0.3s,可测量的光谱范围为200nm～1100nm,测量精度可达0.5%,采样间隔实时可调。     

基于USB2．0的全谱段光纤光谱仪测控通讯系统的实现

论述了在研制光谱覆盖范围200—2500am的全谱段光纤光谱仪过程中采用的数据采集与通讯方案,使用CPLD器件实现了对三路线阵光电器件时序逻辑信号的发生与驱动,采用14位高速AD将探测器的光谱模拟量信号进行数字化转换。系统是基于CY7C68013A为核心的USB2．0的测控通讯系统,对器件的固件程序编制进行了详细介绍,并实现了光谱数据在SlaveFIFO模式下高速块传输。测试结果表明,仪器通讯系统稳定可靠,获得了理想的全谱段光谱数据。     

基于等离激元热电子效应的光电晶体管制备及其特性

为了解决典型宽禁带半导体光电探测器件的工作波段限制材料禁带宽度的问题,对基于表面等离激元热电子效应的光电晶体管进行了制备和光电性能研究,提出一种采用重掺杂的硅片作为背栅极、二氧化硅(SiO_2)氧化层作为绝缘层,且能利用等离激元热电子效应的光电晶体管,有望实现响应光谱的调控。利用热退火方法在绝缘层表面修饰金纳米颗粒,并结合射频溅射、物理掩模和真空热蒸镀的方法实现了热电子效应铟镓锌氧化物(IGZO)光电晶体管。器件的光学和电学性能测试结果表明:修饰金纳米颗粒的光电晶体管在658nm红光入射下产生明显的光电响应,外加90V栅极偏压时,光电流提升约为2.2倍。金纳米颗粒修饰的等离激元热电子结构有效调控了该型晶体管的响应光谱范围,不受材料禁带宽度的限制,而且晶体管的背栅调控进一步放大光电流,提高了器件的量子效率。     

宽谱段空间外差干涉光谱仪

研究了基于中阶梯光栅多级衍射特性实现谱段展宽的宽谱段空间外差干涉光谱仪的基础理论和系统设计方法。阐述了宽谱段空间外差干涉光谱仪的特点,分析了仪器性能指标(光谱分辨率、光谱范围、视场、信噪比、衍射级次等)与初始光学和电子学参数(光栅、视场棱镜、成像系统、探测器等)之间的理论关系。然后,设计并搭建了宽谱段空间外差干涉光谱仪实验平台,该系统的理论光谱分辨率为0.173cm-1@16 950cm-1,光谱区为500~700nm。最后,给出了激光(543.5nm、632.8nm)、Na灯(589nm、589.6nm)、Hg灯(576.96nm、579.07nm)光源的宽谱段实验结果,其复原光谱的平均波数采样间隔为0.17cm-1;光谱复原过程中采用三角切趾函数,平均光谱分辨率为0.39cm-1。实验结果与理论设计符合良好,且复原谱各级次之间的对应关系与光栅方程确定的理论关系完全符合。     

光谱扫描间隔对节能光源色度测试的影响研究

研究了光谱扫描间隔对节能照明光源色度测试及合格性判断的影响.实验采用积分球-光谱仪测试系统,分别以1nm和5nm两种光谱扫描间隔测量节能灯样品光谱、色温、显色指数、色坐标等参数.实验结果发现:1nm、5nm采样条件下光源光谱功率在610nm附近峰值相差最为显著;1nm扫描间隔所测色温值均高于5nm间隔所测值,显色指数均...