核壳纳米结构壳中Yb离子对稀土上转换发光温度特性的影响

采用油酸盐法分别制备出均匀的上转换发光裸核纳米粒子及其包覆具有不同Yb³⁺浓度掺杂的NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺核壳纳米结构的上转换纳米粒子。在不同温度下(90~450 K),研究分析了在壳中掺杂不同浓度Yb³⁺的NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺@NaYF₄:x%Yb³⁺核壳纳米体系的上转换发光特性。结果表明:在NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺上转换体系中,惰性壳中的525 nm(²H_11/2 →⁴I_15/2)发射峰呈现出与活性壳中不一样的趋势。壳层中掺杂的Yb³⁺通过声子对纳米粒子内部发光与表面及外界之间的相互作用起到了重要的"桥"连作用。     

钕敏化多层壳纳米结构的增强型染料敏化上转换发光

对于稀土离子掺杂的上转换发光,由于稀土离子吸收截面小、吸收范围窄,导致其发光强度受限。最近,在稀土上转换纳米粒子的表面连接近红外染料分子敏化发光,被证实是提高上转换发光强度的有效策略。然而,将染料分子连接经典的稀土Yb掺杂纳米粒子,并不能有效利用染料分子的敏化能力。针对这一问题,本文通过高温热分解法成功制备了Nd³⁺敏化的核/壳/壳(NaYF₄:Yb/Er(20/2%)@NaYF₄:Yb(10%)@NaYF₄:Nd(80%))纳米结构,与经典的IR-806敏化的NaYF₄:Yb/Er纳米结构相比,IR-806敏化的Nd³⁺掺杂的核/壳/壳纳米结构的上转换发光(500~700 nm)强度增强了约38倍。通过荧光光谱及荧光寿命分析证实,上转换发光强度增强源于Nd的吸收与近红外染料分子的有效交叠,以及壳层结构对发光中心的保护作用(Er³⁺(⁴S_3/2→⁴I_15/2)的寿命延长了1.7倍)。另外,研究发现纳米壳层结构中最外层掺杂的Yb³⁺离子将导致染料敏化发光减弱。进一步,这种IR-806敏化的Nd掺杂的核/壳/壳纳米结构可实现增强发光中心为Ho及Tm的上转换发光。本文研究为提高染料敏化上转换发光及应用提供了新途径。     

准连续泵浦KTP内腔倍频YAG激光器及其热效应分析

由类高斯光束倍频理论出发,导出了类高斯光束在高转换效率下倍频时,谐波功率近似与基波功率平方成正比的结论.基于此提出了一种混合模内腔倍频的新方案——准连续泵浦.在占空比1:1时,理论和实验均证明可使信频输出提高一倍多.由热传导方程出发,导出了准连续泵浦时YAG棒的光束传播参量比连续泵浦时低22%(结合其他因素可低30%左右)的结论.实验中测出准连续泵浦时热焦距增长,发散角减小,与理论分析很好地吻合.     

785 nm激光诱导银纳米三角片聚集表面增强拉曼散射效应

为实现表面增强拉曼散射（SERS）光谱的强信号快速检测分析,报道了通过785 nm激光诱导银纳米三角片（AgNPRs）聚集的方法。采用配体辅助化学还原法制备了AgNPRs,其边长约为80 nm,表面等离子体吸收峰出现在约774 nm处,对785 nm光产生有效吸收。在785 nm光辐照下,AgNPRs逐渐聚集,对巯基苯甲酸的SERS信号逐渐增强,其源于AgNPRs吸收的光转化为热而引起的AgNPRs聚集。其增强因子高达10⁹。为快速获得强SERS信号,激发光功率需大于250 mW。     

干涉成像光谱仪中宽谱段傅氏光学系统设计

设计了一种宽谱段前置光孔远心光学系统,其孔径光阑位于透镜组的焦面上,该设计集宽谱段自动复消色差、长工作距、前置光孔及远心等特点于一体. 讨论了这样一种特殊光组的设计. 选用国产牌号的光学玻璃配对,价格低廉且在校正色差后,自动校正宽谱段二级光谱,并实现了透镜组两侧同时具有长工作距. 设计结果表明,光学系统的残余二级光谱很容易控制在千分之一焦距以内,波面平行差小于0.000 22弧度.     

大孔径静态干涉成像光谱仪的信噪比分析

根据大孔径静态干涉成像光谱仪的原理和特点，分析了光辐射能在光学系统内的传输情况，对探测器上接收到的光辐射能信号和噪音信号做了详细的推导，得到了仪器理论信噪比的表达式.在实验上以大口径积分球为辐射源，采集仪器输出的干涉图像，计算得到仪器的实际信噪比曲线，对大孔径静态干涉成像光谱仪的理论信噪比曲线与实际的信噪比曲线做分析比较，结果验证了用推导的论信噪比的表达式来预估仪器信噪比的可行性.     

对焦式着陆探测相机光学系统设计

根据深空探测任务中对着陆器相机要求宽探测范围的需求,设计了一种对焦结构可见/近红外相机光学系统.系统采用准远心光学结构,由前固定组和后对焦组组成,前固定组属于一个无焦系统,后对焦组放于固定组后,当对远近目标成像时,移动对焦组可在像面上获得清晰成像,并且不同距离的目标对焦过程中,系统的焦距不发生改变.实验测得系统焦距为50mm,F数为8,谱段范围为400~1 000nm,能实现探测范围从0.8m到无穷远目标的清晰成像;成像质量高,光学传递函数接近衍射极限,畸变优于1%.对光学系统的公差进行了分析,表明该光学系统公差在现有加工水平下均能保证良好的成像性能,具有工程可实现性.研究表明该光学系统可应用于月球、火星、小行星等深空探测中着陆器的中等焦距的立体测绘相机.     

785nm激光诱导银纳米三角片聚集表面增强拉曼散射效应

为实现表面增强拉曼散射(SERS)光谱的强信号快速检测分析,报道了通过785 nm激光诱导银纳米三角片(AgNPRs)聚集的方法。采用配体辅助化学还原法制备了AgNPRs,其边长约为80 nm,表面等离子体吸收峰出现在约774 nm处,对785 nm光产生有效吸收。在785 nm光辐照下,AgNPRs逐渐聚集,对巯基苯甲酸的SERS信号逐渐增强,其源于AgNPRs吸收的光转化为热而引起的AgNPRs聚集。其增强因子高达109。为快速获得强SERS信号,激发光功率需大于250 mW。     

基于光源相对光谱功率分布的颜色真值获取方法

嫦娥三号全景相机具有彩色成像模式,在发射前需先进行彩色定标,样本真值的获取是彩色定标的前提。传统方法获取的颜色真值在色差值和视觉感知上都与实际值存在明显的偏差。若直接采用该颜色值作为真值进行彩色定标,影响定标后的色差大小和定标校正后颜色的人眼视觉感知效果。为探索更好的颜色真值获取方法,利用实验室内测得的D65定标光源的相对光谱功率分布,重新定义了转换矩阵中的白点坐标,然后基于CIE颜色计算公式,根据格拉斯曼颜色混合定律,对XYZ与sRGB颜色空间之间的转换矩阵进行了修正,提高了样本真值获取的准确度。另外利用修正后的转换矩阵对sRGB空间的三刺激值曲线进行了重新计算,对标准转换值偏离实际值的原因进行了分析。通过地面试验验证,相对于传统样本真值获取方法,利用该真值获取方法定标后A,B两相机的色差值分别降低了0.8和0.73;定标矩阵校正在轨图像时,色差分别降低了26.50%和34.47%,且校正后的颜色与人眼的视觉感知效果更接近。     

嫦娥一号干涉成像光谱仪的定标

介绍了我国首次探月卫星的有效载荷之一Sagnac空间调制型干涉成像光谱仪的定标.提出了"行"平场原理以及不同类型的光谱仪对比方法,分别用于相对定标与光谱辐射度绝对定标,取得了好的实验结果.检测了谱线位置不确定度、光谱分辨率及在轨光谱辐射度的相对不确定度.给出了探月卫星干涉成像光谱仪的定标及检测结果.首次采用干涉型成像光谱仪实现了对月的可见光/近红外宽谱段连续光谱探测.