差分光学吸收光谱(DOAS)技术在烟气监测中的应用研究

本文将差分光学吸收光谱(Differential Optical Absorption Spectroscoy,DOAS)技术中的浓度反演方法运用到烟气中NO、NO2、NH3和SO2的监测.利用它们在200～250 nm附近具有不同强度吸收的特性,测量烟气的吸收光谱,用DOAS方法反演出NO、NO2、NH3和SO2分子的浓度,这种方法消除了烟气中烟尘、水汽和其它成分的影响,使在线实时测量成为可能,在实验室内对不同气体分子浓度样气进行了测量和浓度反演,经过现场对比测量证明这种方法是正确的.     

Er掺杂GaSe晶体特性的研究

对改进型布里奇曼方法生长的Er掺杂GaSe晶体的成 分、光学特性和倍频特性进行了测量和分 析。研究发现,掺杂晶体中Er的分布不均匀且浓度远低于装料浓度,高浓度掺杂使得晶体光 学质量下降。通 过对掺杂晶体光学特性测量发现,Er的掺杂没有明显改变晶体的光谱特性,掺杂浓度为0.07mass.%的 GaSe:Er晶体在可见光波段表现出了比较好的光学性质。通过对晶体拉曼光谱的测量发现, 在GaSe:Er (0.09 mass.%)和GaSe:Er (0.10mass.%)晶体中出现了新的拉曼散射带,它 是由Er³⁺的⁴F9/2→⁴I9/2跃迁产生的。 通过飞秒Ti:sapphire激光和CO₂激光泵浦下I类倍频实验发现,掺杂晶体相位匹配角与纯G aSe晶体相比没有明显变 化,实验结果与理论曲线符合得较好,最佳浓度掺杂晶体GaSe:Er(0.07mass.%)将CO₂倍 频转换效率提高了43%。     

Ti掺杂对Sb2Te3薄膜的结构及光学性质的调控

对Sb₂Te₃薄膜的结构、线性光学及非线性吸收性质的Ti掺杂影响进行了系统性探究。利用磁控溅射和高温退火手段制备了不同Ti掺杂浓度的晶态Sb₂Te₃薄膜。X射线光电子能谱分析显示Sb₂Te₃薄膜中的Ti元素以Ti⁴⁺化学态以TiTe₂的形式存在。线性光学性质结果表明,在保持非线性器件中宽工作波长特性的同时,Ti掺杂可以提高Sb₂Te₃薄膜的透射率,并降低光学带隙从1.32 eV至1.25 eV,根据Burstein-Moss理论,这取决于载流子的减少。利用自主搭建的开孔Z扫描系统,测试了薄膜样品在132 GW/cm²强度下800 nm飞秒激光激发的非线性吸收性质,结果显示的Ti掺杂引起的饱和吸收可调谐行为可归因于光学带隙减小与晶化抑制的竞争效应。此外,Ti掺杂将Sb₂Te₃薄膜的激光损伤阈值从188.6 GW/cm²提高到了265.5 GW/cm²。总而言之,Ti掺杂Sb₂Te₃薄膜在非线性光学器件领域具有广泛的应用前景。     

一种中红外差分甲烷检测仪的研制

根据甲烷(CH₄)分子在中红外波段的吸收特 性并利用宽光谱红外热辐射光源(IR55), 研制了一种基于中红外吸收光谱技术的双通道差分CH₄检测仪。通 过对双通道探测器(3.31 μm和3.90μm)输 出的两路信号进行差分处理,有效抑制了系 统噪声。给出了系统的检测原理和结构,表征了光源和探测器的光学特性。为了提高聚光效 率并增大光程,设计制作了球面反射镜开放气室,其半径约20cm。 配备了16种不同浓 度的CH₄气体样品,开展了气体标定实验,得到了气体浓度 与双通道信号幅值电压的关 系表 达式。 误差实验结果显示, 对16种气体样品的检测误差小于12.4%。 对体积分数为 5×10－4的CH₄气体样品开展的长达10h的浓度测量实验 表明,检测结果的相对波动范围 为±10%。对测得的实验结果进行数理统计,其标准差为2.06×10－5,进而得到该检测仪的检测下限约为6.18×10－5。     

检测天然气中H2S气体浓度的光子带隙光纤传感器

为消除光源不稳定、光电器件的热零点漂移以及零 点漂移对测量准确度的影响,基于差分吸收检测法,设计一种检测天然气中H₂S气体浓度 的高稳定性、高灵敏度的光子带隙传感器。为提高系统响应,采 用4段串联的空芯光子晶体光纤(HC-PBF)作为气体传感探头。对不同组分浓度 的H₂S和CO₂气体进行了检测,结果表明,系统响应时间为53s, 测量灵敏度可达2×10－6 mol/L。     

基于偏最小二乘法的CO2加权组合测量研究

为了解决光谱之间相互干扰、建模速度慢等缺点,采用多波段加权组合模型与偏最小二乘(partial least squares,PLS)法结合进行定量分析提高测量精度。本文搭建了基于超连续谱激光吸收光谱(spectrum laser absorption spectrum,SCLAS)技术的气体检测系统,基于PLS对近红外不同波段二氧化碳(CO₂)进行加权组合测量研究。在常温常压下对1 425—1 443 nm、1 565—1 587 nm、 1 595—1 616 nm波段内不同浓度CO₂的吸收光谱进行了测量,基于PLS建立了单一波段回归模型,得出的决定系数(coefficient of determination,R²)分别为0.989 7、0.948 6、0.949 7。通过R²和均方根误差(root mean square error,RMSE)分别确定单一波段模型的权重,采用多波段加权组合模型算法建立了新的PLS组合模型,得出的R²分别为0.985 2、0.991 2。实验结果表明,基于PLS的加权组合模型能够提高CO₂浓度的预测精度与稳定性,有效避免建模速度慢和干扰问题。     

SO2-4/Bi2O3固体超酸的制备及其可见光催化性能

采用水热法结合H2SO4浸泡处理成功合成了SO^2-₄/Bi₂O₃可见光催化材料, 并采用XRD、TG DTA和UV Vis等对合成产物的物相结构、热化学性能、光吸收性能以及可见光催化性能进行了研究, 对H2SO4浸泡工艺条件对产物的可见光催化性能的影响进行了探讨。研究表明, 水热合成产物为α-Bi₂O₃、Bi₂O₄和Bi₂O₂CO₃的混合物, 其中α-Bi₂O₃为主要成分;H₂SO₄浸泡处理并未改变产物的物相结构, 但经H₂SO₄浸泡处理后产物的光催化性能得到了显著的提高, 并且H₂SO₄浸泡工艺条件对产物的光催化活性有着重要的影响。在实验范围内, 在浓度为0.5mol·L^-1的H₂SO₄溶液中浸泡75min, 再经700℃热处理4h可制备出具有较佳光催化活性的产物, 经75min可见光的照射后对甲基橙溶液的光催化脱色率可达93.1%。     

Dy3+,Tm3+掺杂的NaGd(MoO4)2白色荧光粉的制备与发光性能的研究

采用高温固相法成功制备出了一系列LED用白色 荧光粉NaGd1－x－y(MoO₄)₂:xDy³⁺,yTm 3+,用X射线衍射仪(XRD),荧光分光光度计和紫外-可见-近红外光谱分析系统对样 品的物相结构和发光性能进行了表征。结果显示制备的荧光粉的白光由Dy3＋的特征黄光发 射(575 nm)、特征蓝光发射(488 nm)与Tm 3＋的特征蓝光发射(459 nm)组合而成。制备的 NaGd(MoO₄)₂基质为四方晶系即白钨矿结构。在上述荧光粉中,激活离子Dy3＋ 发射⁴F9/2－⁶H13/2 跃迁的黄光(575 nm)和⁴F9/2－⁶H15/2跃迁的蓝光(488 nm),激活离子Tm3＋发射¹D₂-³F₄的蓝光 (459nm)跃迁,蓝光发射受晶体场的影响被劈为两个发 射峰。该系列荧光粉在389nm波长激 发下,当Dy3＋浓度为10%,Tm3＋浓度为12%时样品色坐标(0. 326,0.326)最接近标 准白 光(0.33),当Dy3＋浓度为8% ,Tm3＋浓度为12%时样品发光强度达到 最大,色坐标为(0.377,0.369),结果表明,该系列荧光粉有潜在的发展和应用前景 。     

基于MAX-DOAS的对流层NO2和气溶胶光学厚度遥测反演

随着全球工业化速度加快和人口的增多,大气环境问题日益突出,NO2和气溶胶在大气化学中扮演着重要的角色。地基多轴差分吸收光谱技术（MAX-DOAS）基于被动DOAS原理,近年来已成功应用于大气痕量气体柱浓度和气溶胶光学厚度（AOD）测量方面。本文基于被动DOAS算法对合肥秸秆燃烧期间NO2柱浓度以及气溶胶光学厚度进行了观测,并把对流层柱浓度和臭氧监测仪(Ozone Monitoring Instrument, OMI)结果进行对比;测量的气溶胶光学厚度和太阳光度计（CE318）进行了对比。结果表明,MAX-DOAS测量结果要高于卫星值,11月6日MAX-DOAS测量NO2柱浓度日均值为OMI的1.9倍;二者在无云条件下一致性较好;MAX-DOAS反演AOD和太阳光度计结果相关性在0.9以上。     

基于虚拟信号处理平台的差分式中红外甲烷检测系统

利用上位机及Labview工作平台数据处理能力强 的优势,实现了一种针对甲烷(CH₄)气体的双通道差分式中红外检测系统。采用IRGJ型双 通道传感器(英国E2V公司,3.31μm 和3.90μm)检测气体浓度变化,利用Labview和数据采集(DAQ)卡(PCI6221)实现对探测器输出 信号的采集和处理,采用二阶巴特沃斯数字滤波器滤除噪声以提高信噪比(S NR),对系统硬件和软 件进行了集成。系统具有信号采集、滤波、幅值提取、浓度计算、存储及网络发布等功能 。 配备了不同浓度的CH₄气体样品,开展了标定实验,并测量了系统的精度、稳定性和检 测下限等指标。实验结果显示,系统对CH₄气体的测量范围为0~5%,对9种气体样品的 检测误差均小于6%。受传感器自身光程的限制,系统的检测下限约为60×10－6。对浓度为 2000×10－6(0.2%)的气体进行了 长达4h的浓度检测,除个别突变点外 ,检测的最大误差小于10%。由于数据处理能力强,系统功能不受资 源限制并可任意扩展。     

光纤通信仍然是最主要的传输技术

ITU组织的4年一度的国际电信博览会是通信领域规模最大的展览会 ,Telecom99又是国际电信博览会中规模最大的一次。本报告以参观Telecom99所了解的情况为基本内容 ,介绍了近年来光通信技术的发展情况 ,说明光纤通信仍然是最主要的传输技术。本报告从光纤通信设备和系统、光纤光缆、光器件、光仪表、工程施工及其它等几个角度介绍光纤通信在核心网方面的最新进展 ,光接入网的技术另有专题报告 ,本文不再赘述。     

光码分多址系统关键技术及其应用

阐述了光码分多址(OCDMA)系统的关键技术,分析了影响系统性能的几个主要问题,指出了OCDMA在光纤宽带接入,高速光纤局域网和ATM交换网等领域的应用前景。     

用于光纤通信的新型BOA电光开关结构的设计

本文提出了一种新型的ＢＯＡ（ＢｉｆｕｒｃａｔｉｏｎＯｐｔｉｑｕｅＡｃｔｉｖｅ）型电光开关结构。该结构采用了低传输耗损的ＳＯＩ（ＳｉｌｉｃｏｎｏｎＩｎｓｕｌａｔｏｒ）材料和高注入效率的电学注入方法。本文根据双模干涉机理和等离子体色散效应分析了这种开关的电光调制机理，根据大注入效应和双注入效应分析了这种开关的电学性质；并根据大截面单模脊形波导理论和上述分析，对这种开关的结构参数和电学参数进行了优化设计，其开关电流密度为１０２Ａ／ｃｍ２量级。     

单模光纤微探头式光镊技术

通过对平端面和基于半球形自透镜端面的单模光纤微型探头光镊技术的研究．表明单模光纤微型探头式光镊系统结构简单、捕陷范围大、操纵灵活,可以适应更多的生物细胞和生物分子的光微操作需求．扩大了激光微操纵技术在生命科学中的应用范围。     

超高速大容量光通信技术的发展

本文结合光通信技术的最新发展动向,阐述了光纤、光缆、光器件和复用方式等方面的开发研究成果及其在光通信中的应用。     

自动交换光网络中的节点技术

本文首先通过对几个典型产品的描述，回顾了自动交换光网络节点技术的发展，然后归纳出自动交换光网络节点的功能要求和属性，之后，从不同方面对光节点进行分类整理，并重点论述光交叉连接器的六种基本结构以及一种多颗粒度的通用结构，最后综述了所涉及到的光电子器件，尤其是微机电系统（MEMS）光开关。     

市县HFC系统光端机的选择和使用

通过对两种光端机性价比的对比,阐述了网络工程中光端机的合理选择、选用原则以及光端机的使用、保养与维护。     

有线电视网络光分路数设计的规律与思路

通过Excel设置的分光比计算模板对有线电视网络中光分路数的内在规律进行探析,从而明了有线电视网络中最佳光分路数随着光发射机输出功率与光接收机的输入电平的改变而改变,揭开了有线电视网络所传输的光链路总（或平均单路传输）距离所对应的最佳光分路数设计的规律与思路,恰当应用这一规律与思路,能有效地提高网络的性价比。     

光开关及其在全光网中的应用

光开关是完成全光交换的核心器件 ,光开关的研究日益成为全光通信领域关注的焦点。从光开关的性能指标开始系统介绍了光开关的类型 ,深入探讨了光开关构成的全光交换机的结构原理。随着数据网络的迅速发展 ,光开关将在全光网络中得到广泛的应用     

光学超分辨技术在高密度光存储中的应用

综述了超分辨技术的类别原理及光学超分辨的发展状况,并给出了超分辨光学头的结构和存储机理,重点论述了光学超分辨技术在光学头中的应用.