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。     

外部导入激光的积分球辐射源的研制

为了满足光谱辐射遥感器的定标需求,研制了一种新型的外部导人激光的积分球辐射源.这种积分球辐射源不仅完全满足辐亮度响应度定标对定标光源的要求,而且可以对高光谱、超光谱仪器的光谱辐射响应度进行精细扫描.通过导入单波长激光对积分球辐射源的基本辐射特性进行了研究,测试结果表明,这种积分球辐射源的辐亮度非稳定性在0.5 h内为0.09%;平面非均匀性在积分球出口中心Ф63 mm内为0.16%;±22范围在水平面内和垂直面内的角度非均匀性分别为1.8%和0.7%.由于其具有光谱辐通量高、单色性好、波长准确性高、可宽波段调谐等优点,可以在辐亮度模式下直接标定仪器的光谱辐亮度响应度.     

光谱范围从365至12000nm的高精度光电自动折射仪

介绍了由作者研制的光谱范围从365至12000nm的高精度光电自动折射仪的测量原理、主要误差源和仪器组成。用该仪器对包括红外材料锗在内的多种样品进行了测量,在小于2600nm和大于2600nm的波长范围内分别获得了优于±3×10^-6和±5×10^-5的折射率测量精度。     

自校准型光谱辐亮度标准光源

针对高精度空间光学定量遥感的需求,研制了一种采用数字微镜器件的自校准型光谱辐亮度标准光源。该光源具有两种工作模式:在窄带工作模式下,由Gershun管辐射计和CAS光谱辐射计自校准;在宽带工作模式下,作为光谱辐亮度标准光源用于地面或空间遥感仪器的光谱辐亮度响应度定标。以光谱辐照度标准光源和Spectralon标准漫反射板组成光谱辐亮度标准光源为CAS光谱辐射计定标,测得自校准光源的光谱辐亮度。又以标准探测器定标的Gershun管辐射计测量自校准光源,采用迭代法得到自校准光源的光谱辐亮度。窄带模式下两种不同定标方法对自校准光源的光谱辐亮度测量结果在测量不确定度允许范围内一致。不确定度分析显示:基于标准光源和基于标准探测器的自校准光源光谱辐亮度测量不确定度分别为1.41%~2.09%和1.28%~1.61%。实验及不确定度分析结果表明,该光源可以满足高精度空间光学定量遥感的使用要求。     

外部导入激光的积分球辐射源研制和特性研究

为了满足近年来迅速发展的光谱辐射遥感器的定标需求,我们研制了一种新型的外部导入激光的积分球辐射源。这种积分球辐射源不仅完全满足辐亮度响应度定标对定标光源的要求,而且可以对高光谱、超光谱仪器的光谱辐射响应度进行精细扫描。我们首先导入单波长激光对积分球辐射源的基本辐射特性进行了研究,包括辐亮度非稳定性、平面非均匀性和角度非均匀性。特性测试结果表明,这种新型的利用激光的积分球辐射源的各种特性与传统的灯照明积分球辐射源在同一水平内。由于其具有光谱辐通量高、单色性好、波长准确性高、可宽波段调谐等优点,有着广泛的应用前景     

纳米半导体复合薄膜的非线性光学性质及其在激光器中的应用

采用射频磁控溅射技术制备了Ge掺二氧化硅（Ge-SiO₂）和Ge,Al共掺二氧化硅（Ge/Al-SiO₂）两种复合薄膜,并进行了热退火处理形成了纳米Ge镶嵌结构。通过紫外-可见吸收谱测量,确定了两种薄膜中纳米Ge的光学带隙,并采用皮秒激光Z-扫描技术研究了薄膜的非线性光学性质。测试结果显示,在1 064 nm激发下得到的Ge-SiO₂和Ge/Al-SiO₂薄膜的非线性吸收系数分别为-1.23×10^-7 m/V和4.35×10^-8 m/W,前者为饱和吸收,而后者为双光子吸收。把两种薄膜作为可饱和吸收体均可实现1.06 μm激光的被动调Q和被动锁模运转。与Ge-SiO₂薄膜比较,采用Ge/Al-SiO2薄膜可以获得较窄的调Q脉冲和锁模脉冲。最后,理论分析和实验比较了两种薄膜实现被动调Q和锁模的机理。     

像差在临界角方法探焦技术中的影响

分析了在临界角方法探焦技术中像差对测量灵敏度的影响。并给出了对两个显微物镜测量的结果。焦点探测试验精度为±1×10^-2μm.     

Henke型软X射线源的研制与测试

本文叙述了Henke型软X射线源的主要特点及研制、测试工作.我们研制的Henke源采用棱形靶、线焦点、可拆卸式结构.最大阳极电流可达100mA.本文还介绍了70m真空装置上的软X射线接收实验.终端计数率>3×10⁴/s·cm².     

单价银离子在 CaO-P2O5 系统玻璃中的发光特性

在弱还原气氛下制备了单价银离子(Ag⁺)掺杂的CaO-P₂O₅系统玻璃,测试了其在室温下的吸收光谱、激发光谱和发射光谱。Ag⁺-CaO-P₂O₅玻璃的吸收光谱表明两个吸收峰。高能峰位于220nm波长,由4d¹⁰→4d⁹5P¹跃迁引起,低能峰中心位于240nm波长,归因于4d¹⁰→4d⁹5s¹跃迁,该吸收与其发射特性有关。紫外波段的宽带吸收产生了可见波段强烈的荧光发射,发光峰位于440nm波长,半宽度为130nm.研究了掺质浓度与发光特性的关系,随着掺质浓度的增加(0.05～0.25mol%),发光峰向较长波段移动。在Ag₂O含量为0.5mol%时,出现了浓度猝灭现象。为了比较起见,同时还研制了Cu⁺-CaO-P₂O₅及Cu⁺-Ag⁺-CaO-P₂O₅玻璃。     

便携式小型化信号处理机箱散热设计

为解决某舰载便携式小型化高性能信号处理设备的高热流密度散热问题,文中采用基于热管的高效热传导加强迫风冷的综合散热方式,结合整机结构设计、模块冷板设计、均温隔板设计及风扇选型计算等,研制了一款加固型密闭式机箱。采用Flotherm 仿真软件建立模型开展热仿真,并进行了高温+50 ℃ 满载工作测试。结果表明,该机箱设计可满足便携式小型化高性能信号处理设备的散热需求以及功率为100 W、芯片封装级热流密度达30 W/cm² 的单模块的散热需求,为同类加固型密闭式机箱的设计提供了较好的参考。     

壁稳氩弧紫外—真空紫外光源

已研制成适合不同需要的三种壁稳氩弧光源。测试表明:2.5kW及10kW氩弧的紫外-真空紫外光谱辐射稳定性和重复性优于±0.3％,弧与弧之间的一致性优于±1％。1kW氩弧稳定性和重复性优于±0.8％。文中讨论了氩弧165—350nm间光谱分布特性、氩弧等离子体温度和电子密度光谱学诊断及黑体谱线方法。     

标准漫反射板绝对反射比因子测量装置

分析和研究了测量绝对反射比因子的原理,设计、制作了一套可以测量光源入射照度和反射辐亮度的比辐射计和一套45°/0°漫反射板绝对反射比因子测量装置。首先,使用比辐射计测量光源的入射照度和反射辐亮度,给出漫反射板绝对反射比因子的计算公式;然后,根据推导公式中辐射亮度由测量比辐射计的光阑面积决定,提出一种新的光学方法来精确测量光阑面积,从而提高测量精度。最后,介绍了测量装置的设计和其它部件的制作过程。采用该装置实验测量了安徽光学精密机械研究所研制的标准漫反射板在633～960nm的绝对反射比因子,得到的装置的测量不确定度为0.19%。实验结果表明,该测量装置测量方法简单、精度高,可以满足反射比因子的测量要求。     

高光谱短波红外地物光谱仪的光机设计

基于平场凹面光栅分光和线列阵探测器探测的最新设计方案,进行了短波红外波段地物光谱仪的光机设计。仪器采用光纤导光,两个独立单元分别探测,最大限度地简化了光学及结构设计。更换前置光学系统改变探测视场, 视场内的辐射经过前置光学系统均匀地照亮入射光纤,保证了两探测单元的视场相同。根据入射光通量、光谱分辨率和狭缝的关系确定入射狭缝的大小,仪器光谱覆盖900~2 400 nm,光谱分辨率优于12 nm,适合野外短波红外波段的探测。     

太阳／大气紫外光谱地基观测系统

研制了一套基于Ebert-Fastie型双光栅光谱辐射计的太阳/大气紫外光谱地基观测系统,用于获得太阳直射光谱辐照度和大气前向散射光谱辐亮度数据。详述了整套系统的结构及性能,标定了这台光谱辐射计300~400nm光谱辐照度响应度和光谱辐亮度响应度,并在长春地区(43°50′55″N,125°23′56″E)开展了太阳和大气紫外光谱辐射测量试验,获得了当地太阳和大气紫外光谱辐射数据。     

用于大气遥感探测的临边成像光谱仪

分析了大气临边成像光谱探测的原理,依据应用要求设计研制了光栅色散型紫外/可见临边成像光谱仪原理样机。该样机采用宽波段折射式消色差前置望远光学系统与改进的Czerny-Turner光谱成像系统匹配的结构形式,工作波段为540～800nm(一级光谱)和270～400nm(二级光谱),通过切换紫外、可见带通滤光片来实现两个波段分别探测,质量为8kg,体积为450mm×250mm×200mm。用该样机进行了实验室光谱实验,并对光谱分辨率进行了分析,测量了该样机的实际光谱分辨率。测量结果表明,该样机的实际光谱分辨率为1.3nm,接近其理论光谱分辨率1.12nm,满足设计指标1.4nm的要求,并具有体积小、质量轻等特点,适合空间遥感应用。     

探测海洋目标的光学遥感器工作波段选择

在遥感器的研制任务中,工作波段的选择对于目标探测和识别至关重要。针对海洋目标探测这种从大背景下探测小目标的应用,分析了限制目标探测的主要因素。以深海水域舰船目标为例,利用大气辐射传输模型MODTRAN 4.0模拟计算了某型号遥感器在可见光谱区域内各个波段的目标/背景对比度和信噪比,并以此作为依据得出结论—对于以海洋目标探测为主要目的的宽波段遥感器来说,其最佳工作波段为0.5m~0.9m。     

Conditions required for detection of specimen-specific SE-I secondary electrons in an analytical SEM

An analytical SEM equipped with an above-the-lens detector, an in-the-lens specimen stage and a high brightness LaB₆ emitter was used to produce a specimen-specific, secondary electron-I (SE-I) signal for recording edge brightness contrast with high intensity on small particles at high magnification (200,000). The SE-I edge brightness contrast produced from 20–40 nm colloidal gold on silicon wafers was useful for estimating instrument resolution since the edge brightness is the sum of the SE-I signal range (≌ 1 nm) and the beam diameter. LaB₆ crystal saturation and gun conditions were determined in order to minimize the probe diameter at the first cross-over position. Ferritin particles also on the silicon wafers were imaged by adjustments of the gun bias voltage conditions. Establishment of these conditions was useful for high resolution SEM studies of appropriately coated bulk biological specimens.     

空间相机在轨成像模式的建立

提出空间相机在轨成像模式的概念,研究了建立空间相机成像模式的方法。首先,根据太阳高角和地物反射率,使用MODTRAN软件计算相机入瞳前的辐射亮度,分析相机的辐射定标数据,包括每种成像模式的响应度、辐射亮度范围,积分时间关系等。然后,分析相机测摆成像与平飞成像时的积分时间关系,获得相机在各侧摆角下,每种成像模式的辐射亮度范围。最后,依据成像模式的辐射亮度范围和各太阳高角下景物的辐射亮度范围,建立了太阳高角和相机侧摆角组合下的成像模式表。空间相机成像时,依据成像模式表查找对应的成像模式,即可按该模式成像。该方法已多次应用于遥感相机成像实验中,获得了较好的成像效果,图像质量的满意度由65%提高到99.9%。结果表明:依据该方法建立的空间相机成像模式,获得图像效果较好,图像既包含全部景物信息又具有丰富的图像层次。     

皮带秤控制衡器选择法剖析

皮带秤技术法规对称量试验物料的控制衡器规定了原则要求，本文对控制衡器如何满足此要求进行了深入分析，并通过实例予以进一步诠释，指出即使检定合格的非自动衡器一般也不可能在其全量程范围内都满足控制试验物料规定误差的要求，硬性强求是不必要的，也是做不到的。Ⅲ级非自动衡器若不在物料试验之前立即校准或检定，不能作为0．5级和0．2级皮带秤的检定用控制衡器；但只要做到即时校准，就有可能满足检定0．5级和0．2级皮带秤控制衡器的要求。