基于阵列波导光栅的边缘滤波温度解调系统

为克服传统阵列波导光栅解调系统体积大、价格昂贵等问题,提出了以窄带光源为输入光源,采用边缘滤波和阵列波导光栅相结合的解调方案,实现对增敏封装后的光纤光栅温度传感器进行温度解调实验。以窄带光源作为输入,通过边缘滤波的方法使得温度传感器反射谱的中心波长偏移程度与解调光路输出光强的变化相对应,利用阵列波导光栅的波分复用实现多传感器同时测量,实现了多传感器多通道的分布式测量,实验结果表明:解调系统的波长解调范围为1 545.30 nm～1 560.50 nm,对35 ℃～42 ℃的温度范围进行检测,波长解调精度为±5.34 pm,温度测量误差可达±0.1 ℃。     

n-SiC拉曼散射光谱的温度特性

测量了采用离子注入法得到掺N的n-SiC晶体从100—450 K的拉曼光谱. 研究了SiC一级拉曼谱、电子拉曼散射谱及二级拉曼谱的温度效应. 实验结果表明,大部分SiC一级拉曼峰会随温度升高向低波数方向移动,但声学模红移(峰值位置向低频方向移动)的幅度较光学模小. 重掺杂4H-SiC的纵光学声子等离子体激元耦合(LOPC)模频率随温度升高表现出先蓝移(峰值位置向高频方向移动)后红移的变化趋势,表明LOPC模的温度特性不仅会受到非简谐效应的影响,还与实际已离化杂质浓度有关. 电子拉曼散射峰线宽随温度升高而增 关键词： 碳化硅 温度 纵光学声子等离子体激元耦合模 电子拉曼散射     

一种基于荧光材料的聚合物白光发光二极管

制备了一种基于荧光聚合物共混的单发光层聚合物白光发光二极管.器件结构为铟锡氧化物/苯磺酸掺杂聚乙烯基二氧噻吩/发光层/ 1,3,5-三(N-苯基-2-苯并咪唑-2)苯41/Ba/Al,蓝光材料芴-氟化喹喔啉共聚物(PF-BPFQ5)、绿光材料苯基取代的聚对苯乙炔(P-PPV)和红光材料聚(2-甲氧基-5-(2′-乙基己氧基)-1,4-对苯乙炔)(MEH-PPV)共混为发光层.当PF-BPFQ5,P-PPV,MEH-PPV的质量比例为100∶06∶06时,获得标准的白光,色坐标为（033 关键词： 聚合物发光二极管 白光 共混     

半导体吸收型光纤温度传感器线性度分析

良好的线性度能提高有效测量区域的精度。为提高半导体吸收型光纤温度计的测量精度和范围, 根据光源发射谱应能覆盖半导体的吸收边原理, 利用在常温下发射波长为850nm的光源, 着重讨论了半导体吸收谱线和光源辐射光谱的相互关系对温度测量线性度的影响。通过对GaAs材料的吸收谱随光子能量变化规律的理论分析, 以及光源输出光强随温度变化的实验数据的分析, 将温度线性测量范围从20 ℃～80 ℃拓宽至10 ℃～90 ℃; 从光源的发射光谱特性和选用半导体材料的吸收谱线两个方面着手, 得出提高光源输出功率可相应拓宽温度的线性测量范围的结论, 为半导体吸收型光纤温度传感器的高精度测量提供参考。     

血液的红外吸收光谱分析及应用研究

开展红外光谱法的应用研究，对促进光测技术发展有重要作用。本文针对血液的红外光谱分析这一重要课题，提出了血液的红外吸收光谱分析新技术，通过对正常与异常血液的红外吸收光谱进行测量，分析并比较不同血液红外吸收光谱之间的差异，即可判断血样是否正常，其实验具有一定的先进性。文中分析了正常血样和异常血样的红外吸收光谱之间的差别，并给出了人的正常全血和血清与高糖全血的红外吸收光谱及分析结果，为进一步用于疾病诊断提供了实验依据。其研究结果对血液红外光谱分析并用于疾病诊断有重要价值。本文的研究为红外吸收光谱的测量及应用开辟了新的途径。     

可调谐激光二极管吸收光谱系统信号分析及谱线畸变校正技术研究

利用可调谐激光二极管吸收光谱技术进行气体检测时,波长调制伴随的光强幅度调制,会使解调出的谐波谱线发生畸变.在傅里叶分析的基础上对可调谐激光二极管吸收光谱任意调制幅度的波长调制光谱信号进行了分析,给出了光强幅度调制引起吸收谱线畸变的理论解释.提出了在波长调制过程中进行旧步平抑幅度调制的方法来消除谱线畸变,设计了实验方案并...     

基于吸收光谱和激光干涉技术的气体压力测量方法研究

气体压力光学非接触测量是目前激光技术重要应用领域之一,其中气压测量过程中温度耦合问题是现在面临的研究难点。故而提出一种光谱测量技术与激光干涉技术组合测量方法,通过积分吸光度和折射率融合的方式实现气体压力、温度解耦的目的。分析可调谐半导体激光光谱技术(TDLAS)的直接吸收法测量原理和基于折射率的激光干涉测量原理,建立基于吸收光谱的气压测量模型和基于折射率的激光干涉气压测量模型,通过利用三次多项式拟合吸收谱线强度函数的方式,建立了基于积分吸光度和折射率的气体压力、温度解耦的数学模型。实验搭建了基于TDLAS技术和激光干涉技术的气体压力检测系统,采用中心波长为2 004 nm的可调谐半导体激光器和波长为632.8 nm的激光干涉仪,气室长度为24.8 cm,将CO₂作为研究对象,并以高精度压力控制器和温度传感器的测量结果分别作为压力温度参考值,以真空为背景信号,在室温环境中测量并计算出气体压力变化后积分吸光度值和折射率值,进而解算得到气体压力和温度值。实验结果显示：压力测量结果最大相对误差为3.61%,最小相对误差为0.5%,测量平均相对误差为1.99%;在以开尔文温度为前提下,温度解算结果最大绝对误差为7.66 K,最小绝对误差为0.78 K,测量平均绝对误差为3.29 K,测量结果与参考结果具有较高的吻合度,该研究可为以后光学法测量气体压力温度影响分析提供参考。     

An inverse radiative transfer problem of simultaneously estimating profiles of temperature and radiative parameters from boundary intensity and temperature measurements

A parallel-plane space filled with absorbing, emitting, isotropically scattering, gray medium is studied in this paper. The boundary intensity and boundary temperature profiles are calculated for the inverse analysis. For the simultaneous estimation of temperature, absorption and scattering coefficient profiles in the medium, the sum of residuals of boundary intensity and temperature after being weighted by a balance factor is minimized through using a Newton-type iteration algorithm and the least-squares method. To avoid over-updating for the parameters, the relative updating magnitude during the iteration process is constrained not to be >0.5. It is shown that the boundary intensity measurement alone is not enough to estimate simultaneously the temperature (source) and the radiative properties (both absorption and scattering coefficients) when the measurement data contain sensitive random errors. The boundary temperature measurement can serve as a necessary supplementation to the boundary intensity to make this kind of inverse radiative transfer problem resolvable. It was shown that a compensation relationship between absorption and scattering coefficients makes it difficult to fix them accurately. Parabolic profiles for the three parameters are used to validate the estimation method. When the optical thickness approaches 4.0, the results for the radiative properties are not acceptable, although the result for temperature profile is reasonable. This means the method needs further improvements.     

Novel optical sensor for simultaneous measurement of liquid concentration and temperature

The paper describes a new optical sensor for simultaneous liquid concentration and temperature measurement. Temperature-dependent semiconductor absorption at the band edge is used as the principle of the temperature measurement, and the sensor exploits beam deviation caused by refraction due to the liquid concentration at the receiving end face of the optical device. The light intensity peak value and its deviation are detected by a charge-coupled device (CCD), and then the measured optical signal is reflected by a reflecting pyramid prism. The sensor probe is composed of an intrinsically pure GaAs single crystal, a reflecting pyramid prism, a partitioned water cell. Theoretical analysis and preliminary experimental results verify the feasibility of the proposed system.     

窄带吸收光谱扫描技术在气体定量检测中的应用

提出一种基于窄带气体吸收光谱扫描技术的气体定量测量系统。利用可调谐光纤滤波器(TOF)输出的窄带光作为探测光,结合波长调制技术,克服不同气体间的交叉敏感,提高了对环境中待测气体测量的选择性。为克服TOF非线性特性对测量结果的影响,提高系统运行稳定性,系统以光纤光栅反射光谱作为参考波长,实现了TOF透射光波长调制范围以及调制中心的稳定控制。为提高系统测试灵敏度,开发了以同步累积器为核心的微弱信号检测电路,实现了系统微弱响应信号的高灵敏度提取。以乙炔气体为实验气体,通过实验证明系统响应与输入乙炔气体浓度之间具有良好的线性关系。当信噪比为3时,系统最低检测限为5×10-6。     

一种新型高精度甲烷浓度检测系统的研究

在气体浓度检测过程中采用特征光谱吸收法时,提高气体浓度检测精度常常需要采用高质量窄带激光器并调制其波长使其对准被测气体特征吸收峰的方法,这样大大增加了对激光器的要求及系统成本。为了在采用原有便携式、低成本固体激光器的条件下获取更高的检测精度,设计了转换窗差分吸收光学结构以及特征吸收差分比例算法。分析了特征波长位置选择的依据,给出了实现该处理算法的步骤。系统利用转换窗与吸收气室组合的方法,将非特征吸收峰位置上的光强响应通过求比值的方法约掉,从而实现了与采用窄带激光器对准特征吸收峰位置相近的检测效果。实验采用MW-IR-1650型红外激光器、SSM17-2型步进电机控制模块、C30659型红外探测器等器件,对不同浓度的甲烷气体进行测试,结果显示在200～5 000 ppm之间测量相对误差基本在2.0%以内。证明了该系统具有较高的检测精度及稳定性。     

双强度调制偏振光谱测量原理及仿真

针对单强度调制偏振光谱测量技术存在混叠且有效光程差有限的缺点,提出双强度调制偏振光谱测量新方法,该方法通过双强度调制干涉信号的和差处理,即保证单强度调制偏振光谱测量的优点,又能有效消除混叠现象,提高有效光程差和光谱分辨率,再对和差处理后的干涉信号进行傅里叶变换即可得到被测偏振光谱。文章对双强度调制偏振光谱测量方法进行了理论推导,并通过MATLAB对模拟入射光偏振光谱的干涉信号和傅里叶反演光谱进行仿真;仿真结果显示,该方法和差处理后可有效消除混叠且有效光程差提高一倍。通过理论分析和仿真验证了该方法的可行性,为进一步的工程实现提供理论支撑。     

双光子吸收光谱

本文报道以皮秒脉冲激光抽运的光参量放大器为宽带可调谐激发光源，直接测量非线性光学材料的双光子吸收谱的方法。光参量放大器不但可调谐谱带很宽，而且可用一对尼科尔棱镜很容易地实现全波段功率足够强和相等，使此方法的测量结果准确可靠。用此方法研究了一个新有机化合物的双光子吸收谱。实验结果表明所测的新有机化合物在很宽的波长范围内呈现出很大的双光子吸收截面。     

1.572μm附近CO_2吸收光谱的测量

应用自行构建的恒温差分吸收光谱探测系统,在230—320 K的温度范围内,精确探测1.572μm附近CO_2吸收谱线的变化,获得了不同温度和压强下CO_2气体的吸收截面、自增宽系数、空气增宽系数,这些参数补充和完善了现有的数据库.定量分析了温度、压强对谱线的影响,建立了光学厚度和吸收截面的数值计算模型,并已经用于我国的CO_2激光雷达,为其高精度数据反演奠定了技术基础.这些工作能够提高工作在该波段的差分吸收CO_2探测激光雷达的反演精度.     

Temperature dependence of the optical absorption in a bismuth titanium oxide crystal doped by aluminum

Results of experimental investigations into the temperature dependences of the absorption of optical narrow-band quasi-monochromatic radiation of semiconductor light-emitting diodes in the visible range of the spectrum in a bismuth titanium oxide crystal doped by aluminum are presented. It is demonstrated that experimental dependences for temperatures 27–70 °C can be described by the model of defects formed by donor-trap pairs that admit tunnel electron transitions between donor and trapping centers in each pair. __________ Translated from Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii, Fizika, No. 6, pp. 12–16, June, 2008.     

Theory of optical spectra involving charge transfer states: dynamic localization predicts a temperature dependent optical band shift

The influence of charge transfer states on the optical line shape of chromophore complexes is investigated in a minimal model that includes a coupling between an excited state and an optically dark charge transfer state. In the calculations of the absorption spectrum, an intensity borrowing by the charge transfer state, strong vibrational sidebands, and a temperature dependent shift of optical transitions are obtained. The theory is applied to the bacterial photosynthetic reaction center to explain a 30 nm blueshift of the low-energy absorption band with increasing temperature.     

基于光纤光栅滤波的新型光纤瓦斯传感系统

根据比尔-朗伯定律, 设计了一种用于检测瓦斯气体浓度的新型光纤瓦斯传感系统。该系统利用光纤布拉格光栅优良的窄带滤波特性来产生差分吸收测量所需的窄谱光信号, 具有光路全光纤化、结构简单的特点。采用非球面光纤准直器构成光纤瓦斯传感探头, 提高了探头的光学稳定性, 进一步提高了测量灵敏度和测量稳定性。实验数据及结果表明, 系统具有良好的稳定性, 其测量灵敏度可达0.01%的体积分数, 测量范围大于5%的体积分数。     

连续波DF化学激光器光斑上下游光谱测量

通过分析非稳腔DF化学激光器光腔内激光路径特性,指出非稳腔DF化学激光器输出光斑上下游光谱振荡路径不同导致输出光谱存在一定差异。试验测量了一台连续波DF化学激光器光斑上下游光谱,结果表明:非稳腔DF化学激光器光斑上下游光谱主要谱线成分未见显著差异;光斑上下游谱线相对强度存在一定差异;光斑上游各谱带相对强度最大值谱线转动量子数趋向于各谱带低转动量子数方向。根据实测光谱,对光斑上下游光谱所表征光腔温度和相对粒子数范围进行了估算,得到光腔上游平均温度要低于光腔下游平均温度。     

纳米CdS-磺化聚苯胺（SPAn）多层复合膜的光学特性研究

研究了利用层-层自组织生长法制备的磺化聚苯胺-CdS纳米晶体复合膜的光学特性.研究发现，随样品中CdS 纳米晶体尺寸的减小，量子尺寸效应明显增强；在紫外吸收谱中表现为吸收边出现了明显蓝移；在光致发光谱中，不仅激子直接复合产生的带边发射产生了蓝移，而且陷阱态复合产生的宽带发射也发生了蓝移.还发现样品经低温退火处理后，激子复合产生的带边发射显著增强，发射带宽随纳米尺寸的减小而变窄.这说明退火后CdS 纳米晶粒的有序性和均匀度显著增加. 关键词： CdS 纳米晶体 SPAn 吸收 发光     

获取大气颗粒物消光系数的差分吸收光谱法研究

针对雾霾天气日益增多,大气污染气体向颗粒物的转化在加快,研究了一种大范围对其监测的差分吸收光谱方法。差分吸收光谱法可以实时、在线、准确同时获取颗粒物光学特性和大气痕量气体浓度。论文首先分析了双光路差分吸收光学遥感系统获取颗粒物绝对光强的原理,然后研究了基于单光路测量大气吸收谱,在干净天气状况下测量参考光谱,利用能见度数据,在550 nm波段处实现系统校准,计算校准参数,从而获得大气绝对吸收光强,然后解析出大气总的消光系数。再从总的大气消光系数中,去除瑞利散射以及大气痕量气体吸收对消光系数影响后,精确解析出颗粒物消光系数。同时基于差分思想获取大气痕量气体的浓度。最后把该方法应用于外场实验,获取大气颗粒物在350～700 nm波段范围内消光系数和大气中NO₂的浓度。研究结果表明颗粒物消光系数的随着波长的增加而减少,符合Angstrom公式。该研究为分析大气气相/粒子非均相化学反应提供有力的技术支持。