Hg(577nm、579nm)塞曼效应分析

本文对Hg的577 nm、579 nm谱线的塞曼效应进行了理论分析和实验验证,通过对F-P标准具分辨率的讨论.证明实验现象与理论分析是一致的.定量计算了分裂谱线的波数差.     

LS算法在亚毫米波付里时变换谱中的应用

本文介绍自回归谱分析法的另一种算法-前后向最小二乘法(LS算法)在亚毫米波付里叶变换谱中的应用。LS法比最大熵谱法(Burg法)具有更高的分辨率,而且可以避免谱线的分裂和减少谱线的偏移,从而得到更精确的结果。本文还着重讨论了光谱的窗口宽度和噪声对分辨率的影响     

数字微镜哈达玛光谱仪谱线弯曲的分析与修正

由于数字微镜（digital micro-mirror device, DMD)哈达玛变换光谱仪其成本低,光能利用率高及无运动部件等优势,逐渐成为光谱仪领域的研究重点。研制了一款基于DMD的哈达玛变换光谱仪。为了解决光谱仪谱线弯曲造成的光谱分辨率下降的问题,对基于DMD的哈达玛变换光谱仪中的谱线弯曲所引起的谱带混叠进行了分析。首先,导出了谱带混叠与谱线弯曲的关系式。然后,提出了两个过程来解决谱带混叠,一是通过调整DMD编码条纹,使DMD所编码的谱带最大限度地与标准谱带重合; 二是通过数据处理对谱带混叠进行修正。最后,通过对谱线曲率半径为5.8×104,7.8×104和9.7×104 μm等六种情况下谱带混叠进行了分析与修正,拟合出光谱混叠和修正效果与谱线曲率半径的关系。结果表明： 对于不同程度的谱线弯曲经过这两个过程修正后,分辨率都会改善到接近光学系统的分辨率, 说明这两个过程对修正谱线弯曲具有普适性、并且方法简单、有效。     

应用于FTIR气体监测的HITRAN数据库分子标准吸收截面计算方法研究

根据HITRAN数据库中分子吸收谱线的积分线强和一些谱线相关参数(中心位置、压力展宽半宽度、温度依赖系数等),研究了应用于FTIR气体监测的HITRAN数据库分子标准吸收截面计算方法,主要包括线强温度修正,谱线展宽,谱线卷积,逐线积分和数值算法.以甲烷为例给出采用矩形(Boxcar)和三角(Triangular)两种截断函数得到的1cm-1分辨率下甲烷分子标准吸收截面数据.     

近距离激光外差探测光学极限位移分辨率

通过统计理论和维纳-辛钦定理推导出激光外差探测系统光电流的功率谱函数,分析了光电流谱线分布与激光光源线宽、中频信号频率以及信号光相对本振光传输延迟时间的关系,修正了相关文献中光电流功率谱的理论公式.根据信号与噪声理论建立了激光线宽引起的相位噪声的一维概率分布模型,并据此得到了基于激光波长、探测距离以及激光线宽的极限位移分辨率的数学模型.对光电流的功率谱和外差光学极限位移分辨率进行了相关的数值仿真,结果表明延迟时间与相干时间的关系决定光电流谱线分布的情况.当激光波长为532 nm,激光线宽在1 kHz,探测距离为100 m时,光学极限位移分辨率为0.266 nm,相关文献中的实验数据与理论推导结果相符合.     

高光谱分辨率激光雷达鉴频器的设计与分析

提出了利用Fabry-Perot干涉仪的反射场实现高光谱分辨率激光雷达精细探测大气光学参量的新方法和思路.设计了高光谱分辨率的分光系统,并分析了干涉仪反射场的光谱透过特征曲线.结合高光谱激光雷达探测信号特征,讨论分析了谱分离比和瑞利信号透过率随反射率和腔长的变化曲线,同时结合误差传递公式,建立了仿真分析模型,讨论了回波光束发散角和入射角变化对激光雷达探测结果的影响.结果表明,所提出的Fabry-Perot干涉仪反射场可以实现高光谱分辨率激光雷达探测系统的精细分光,同时探测结果误差随回波光束发散角变化不敏感,控制发散角在10 mrad以内,入射角在1.5 mrad以内时,可以实现气溶胶光学参数廓线的高精度探测.     

光电子谱中高温超导体能隙的确定

本文计算了高温超导体在20K 和液氮温度时费米面附近的光电子谱形,给出了能隙与谱参数及仪器分辨率之间的关系.结果表明,能隙不等于费米能级到峰位或谱线斜率最大处的距离,而位于两者之间.     

约束冷原子气体的高增益Raman散射光谱

本文研究了不同外部环境中原子气体在强激光抽运下的相干Raman散射光谱, 通过对固定无反弹原子气体(不考虑外部自由度)和自由原子气体增益光谱的理论计算, 得到了和Mollow实验结果基本一致的光谱曲线.通过与Mollow谱线结构的比较, 揭示了在微阱约束情况下原子气体存在不同于以上两种环境的高增益光谱, 该谱线直接反应了约束阱的性质, 谱线呈等间距梳状结构, 谱线尖锐分辨率高, 和传统的冷原子气体散射增益光谱的实验结果相比较有更大量级的光增益现象. 论文还分析了散射谱线增益的物理机理, 清晰地给出了约束情况下原子增益谱线的非线性Raman共振条件.     

对单色仪定标实验中的Hg光谱谱线补充标定的讨论

讨论了Hg光谱在单色仪定标实验中的补充定标问题,指出有关文献中所补充标定的两条谱线之一——504．58nm谱线并非Hg谱线．     

高分辨X射线晶体谱仪及其在激光等离子体中的应用

对椭圆型聚焦晶体谱仪配X射线CCD相机的X射线谱测量系统进行了优化设计.优化设计后的椭圆型聚焦晶体谱仪系统的工作距离981.56 mm和摄谱范围0.133～0.756nm,并具有很好的谱分辨本领(λ/Δλ≥1000)和信噪比.新设计的椭圆型聚焦晶体谱仪首次在"神光Ⅱ"X光激光靶室上成功地获得了激光等离子体谱线信息并辨认和归类了一些离子的谱线,同时还给出了实验测定的谱仪能量分辨率.其中一些离子谱线诸如类离子共振线、伴线、互组合线和Ly-α线谱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打下了坚实基础.     

The Marple algorithm for the autoregressive spectral estimates of the SMMW fourier transform spectroscopy data

The Marple algorthm for the autoregressive spectral estimates has been applied to the SMMW Fourier transform spectrum analysis. The experimental results have shown that this method yields AR spectra with three times higher resolution than the FFT method does. The improvements obtained from the Marple algorithm over the maximum entropy algorithm include higher resolution, less bias in the spectral peak frequency estimation and absence of observed spectral line splitting. The effects of the structure of the spectral lines and the noise on the resolution are discussed.Projects supported by National Natural Science Foundation of China     

Qualifying IMG tropical spectra for clear sky

The problem of cloud detection for the Interferometric Monitoring of Greenhouse Gases spectrometer has been addressed by considering a set of thresholding tests which takes full advantage of the high spectral resolution of the sensor. The methodology has been applied to a case study consisting of spectra recorded in the tropics on sea surface, although the scheme may be easily extended to other latitudes. The algorithm is very efficient because it uses only the observed spectrum and no on-line radiative transfer calculation is needed. Based on this cloud detection scheme a set of clear-sky tropical spectra have been identified to be used by the scientific community for further studies such as retrieval of atmospheric properties and high spectral resolution radiative transfer modeling.     

基于LASSO算法的恒星α元素丰度估计方法研究

主要研究了一种新的基于LASSO算法的恒星α元素丰度估计方法。海量恒星的α元素(O, Mg, Si, Ca 和Ti)丰度信息将有助于我们了解银河系的演化进程。但目前从中低分辨率光谱中确定α元素丰度的方法主要是模板匹配法,但该方法算法复杂,优化参数较为困难且对噪声敏感,因此有必要研究新的方法。实验结果显示,LASSO算法对ELODIE光谱的α丰度的估计精度为0.003(0.078)dex。为验证光谱分辨率变化对LASSO算法结果的影响,我们首先用ELODIE光谱通过高斯卷积得到了分辨率为42 000, 21 000, 10 500, 4 200和2 100的光谱,然后使用LASSO算法估计α元素丰度,精度分别为0.003 3(0.078)dex,-0.05(0.059)dex,-0.007(0.060)dex,0.008 0(0.069)dex和-0.004 5(0.067)dex。上述结果证明LASSO算法对分辨率变化不敏感。为验证LASSO算法对信噪比变化的鲁棒性,使用ELODIE光谱分别构造了信噪比为30, 25, 20, 15和5的光谱。LASSO算法在上述数据集上的精度分别为-0.002(0.076)dex, -0.09(0.073)dex, 0.003 6(0.075)dex, 0.007 6(0.078)dex 和-0.009(0.08)dex,因而LASSO算法对信噪比变化不敏感。因此,LASSO算法适用于低分辨率低信噪比的LAMOST和SDSS光谱。LASSO算法在SDSS光谱上的估计精度为0.003 7(0.097)dex,而在球状星团和疏散星团成员星上的结果显示LASSO算法给出的丰度与文献给出α丰度值误差在1σ以内。因此,LASSO算法能够用于估计恒星的α元素丰度。     

Comparison of measured and calculated high-resolution spectra of far-infra-red stratospheric emission

Summary Far-infra-red stratospheric emission spectra obtained from a balloon-borne platform at 38 km altitude with a spectral resolution of 0.0033 cm⁻¹ are compared with calculated spectra obtained with a radiative-transfer model. The overall agreement between the model and the measurements shows that a good understanding of this spectral interval has been obtained. Differences larger than the measurement error are observed in a few cases. The possible causes of these differences and the work that is needed in order to improve the data base of the model are discussed. Paper presented at the 1^o Congresso del Gruppo Nazionale per la Fisica dell'Atmosfera e dell'Oceano, June 19–22, 1984, Rome.     

双调制步进扫描红外光谱技术用于聚氨酯薄膜动态拉伸实验

将步进扫描多调制傅里叶红外光谱技术用于聚氨酯薄膜动态拉伸的流变光谱性质研究。讨论了步进扫描干涉仪的工作原理、包括相调制在内的多调制频率与数字采集实验设置及数字信号处理方法。得到聚氨酯薄膜在100Hz频率、1.0λ振幅的相调制作用下，相对于5Hz拉伸频率的同相位（In-phase)和正交相位（Quadrature)的红外吸收光谱。     

Do triboluminescence spectra really show a spectral shift relative to photoluminescence spectra?

There are many reports in the literature of a spectral difference between the triboluminescence (TL) spectrum and the solid-state photoluminescence (PL) spectrum of the same compound. Numerous reasons have been suggested for this difference including pressure-induced changes to Franck-Condon factors during the lifetime of the TL light emission; self-absorption of the TL emission and fracture-induced symmetry changes perturbing the local field of the TL emitting species. However, in a number of cases, the luminescent spectra were recorded on different equipment with different spectral responses, with the resolution of either luminescent spectrum rarely quoted. To avoid artificial spectral differences, care must be taken to account for the response of each equipment over the wavelength range studied, as well as any resolution difference. We have therefore measured the TL and solid-state PL spectra of sixteen TL compounds on the same spectrometer at an identical resolution. Furthermore, the solid-state photoluminescent lifetime has been determined for all samples and the implication that these values have for observing pressure-induced (Franck-Condon) luminescent spectral changes discussed. Finally, in all cases where a significant difference was observed between TL and PL spectra, either self-absorption of the TL emission or fracture-induced perturbations of the local field have been evoked to explain the difference.     

电感耦合等离子体原子发射光谱的现代谱估计

用现代谱估计方法对电感耦合等离子体原子发射光谱（ＩＣＰ－ＡＥＳ）及其信号特性作了讨论。本工作用现代谱估计技术中的自回归模型（ＡＲ）方法计算功率谱。采用Ｌｅｖｉｎｓｏｎ－Ｄｕｒｂｉｎ递归算法计算ＡＲ模型的参数,然后用这些参数计算功率谱。用实际的ＩＣＰ－ＡＥＳ光谱和测量信号所得的结果表明,采用谱估计方法可以对ＩＣＰ－ＡＥＳ光谱的频率构成和特性作进一步深入的理解。     

基于COMSOL的纳米傅里叶红外光谱系统数值模型

傅里叶红外光谱（FTIR）是材料表征的一种重要手段,然而受限于光的衍射极限,传统傅里叶红外光谱仪的极限空间分辨率在微米量级,无法应用于纳米材料的表征。纳米傅里叶红外光谱（Nano-FTIR）是一种新兴的超分辨光谱表面分析技术,其以纳米级空间分辨率、宽光谱范围和高化学灵敏性的特点在纳米材料表征研究中展现了巨大的潜力。定性及定量的研究Nano-FTIR信号高空间分辨的来源和系统中光谱信号的提取过程,可以为Nano-FTIR仪器的设计研发和样品光谱表征结果的解释提供重要依据。该研究从典型的仪器结构和基本的工作原理出发,在多物理场有限元分析软件COMSOL中建立了等效研究模型,并对模型的重要细节和数值计算过程分别进行了说明。在仿真研究中,首先基于麦克斯韦电磁波理论计算了模型空间的电磁场增强情况,再模拟了探针在介电常数差异巨大的两种材料交界处的“线扫”过程,探讨了针尖近场增强信号的空间分辨率。随后,以探针与样品的散射功率为数值模型的研究对象,仿真了探针“轻拍”对信号的调制和解调提取的过程,并讨论了不同入射倾角和解调频率对光谱信号提取的影响。最后,为了验证模型的合理性,仿真了20,100和300 nm三种厚度SiO₂薄膜样品在900～1 250 cm-1波数范围的光谱响应,并将仿真得到的光谱与实测结果进行了对比。结果表明随着样品厚度的增厚,光谱信号得到相应的增强,模型预测的谱图与实测谱图波形与波峰位置较为一致,且与以往一些文献中采用针尖-样品间电场强度表示针尖处散射信号强弱的方法相比,获得的谱图在峰形上更为接近。提出的数值模型可用于Nano-FTIR光谱的预测,此外,模型也具有一定的通用性,可以为其他基于散射型近场光学显微（s-SNOM）技术的太赫兹光谱技术和针尖增强拉曼光谱研究提供一定的借鉴。     

分数阶微分对盐渍土野外光谱预处理精度提升的机理分析

目前分数阶微分在野外实测光谱中的应用和光谱反演盐渍土盐分的最优波段机理解释尚未见到。针对传统整数阶微分造成位于分数阶次的光谱信息丢失和模型精度降低的问题。以新疆阜康市盐渍土盐分和野外光谱为数据源,对原始光谱及常见4种变换进行0～2阶（阶数间隔取0.1）的共21阶分数阶微分处理,以探讨盐渍土光谱预处理精度提升的机理。结果表明：（1）分数阶微分因阶数连续能精确显示出求导中的光谱变换细节,提升光谱谱峰间的分辨率;且因阶数增加逐渐改变谱峰的峰形轮廓和去峰形化操作,导致盐渍土分数阶微分曲线逐渐向曲线斜率的变化率靠近,即详细刻画出了0阶到一阶微分和斜率与曲率间的细微差异。（2）五种光谱变换的分数阶微分值与含盐量的相关系数,通过0.01显著性水平检验,且大于整数阶（1阶、2阶）的相关系数最大绝对值的,主要集中在1.3,1.4,1.5阶。其中,1.4阶1/lgR和1.3阶1/R的相关系数提升百分比最大,分别为12.78%和13.03%。（3）不论何种光谱变换,各分数阶微分值与含盐量最大相关系数对应的波段均出现在598 nm（1/R）和618 nm（R,,1/lgR和lgR）,且均在1.3或1.4阶。（4）研究区Na+占阳离子总量的65.74%,与总盐的相关性达0.738,钠原子的主要谱线是589.3 nm是造成各种光谱变换与土壤含盐量相关性最佳的波段位于598和618 nm最主要的原因。     

研究傅里叶变换光谱超分辨率的一种新方法

应用傅里叶退卷积、自回归模型与截断奇异值分解相结合的方法，获得了比采用常规变换方法高得多的光谱分辨率。与研究光谱超分辨率的其它方法相比，用ＦＡＴ方法进行了光谱超分辨率估计，有分辨率高，谱线细锐、钪噪声能力强和无伪峰等许多优点。