法拉第反常色散滤光器透射谱的普遍计算方法

报道了一种计算法拉第反常色散滤光器（ＦＡＤＯＦ）透射谱的普遍方法,该方法可计算不同碱金属元素工作在任意电偶极跃迁和任意磁场强度下的法拉第反常色散滤光器透射谱,对主动式和被动式法拉第反常色散滤光器同样适用,该方法还可进一步推广到其它类型的原子滤光器（如斯塔克型原子滤光器）的计算,给出了采用这种方法对铷主动式７７５．９ｎｍ法拉第反常色散滤光器透射谱的计算结果,与实验曲线符合较好。     

采用级联原子滤光器的新型卫星激光链路系统研究

提出级联佛克脱型原子滤光器(Linked VADOF)的新构想。从理论上分析并计算了级联佛克脱型原子滤光器的透射谱。结果表明，级联佛克脱型原子滤光器将佛克脱型原子滤光器的多峰改造为单峰结构，具有比佛克脱型原子滤光器更窄的线宽和更高的噪声抑制比。将这种新型结构应用于激光信标锁频。该锁频方案提高了信标光频率的稳定性。在此基础上，给出了发射端采用级联佛克脱型原子滤光器锁频，接收端采用法拉第型原子滤光器(FADOF)滤光的新型卫星激光链路系统。外场初步联调实验表明了该系统的可行性。     

光通信 其他

TN927．2 2005021452 采用级联原子滤光器的新型卫星激光链路系统研究=A novel inter-satellite laser link system with linked atomic optical filter[刊,中]／刘璐(北京大学信息科学技术学院量 子信息与测量教育部重点实验室．北京(100871)),王江波 …//光学学报.-2004,24(12)．-1590-1594 提出级联佛克脱型原子滤光器(Linked VADOF)的新 构想。从理论上分析并计算了级联佛克脱型原子滤光器 的透射谱。结果表明,级联佛克脱型原子滤光器将佛克脱 型原子滤光器的多峰改造为单峰结构,具有比佛克脱型原     

新型透射式全息窄带带阻滤光器的光谱特性分析

滤光器在光谱学、光学测量和激光物理中有着极其重要的应用。全息滤光器是一种新型滤光器,特别是利用重铬酸明胶(DCG)记录的全息透射式窄带滤光器,其主要特点为对主谱线有很窄的带宽。文章主要用紫外-可见分光光度计测定用DCG记录的透射式全息窄带带阻滤光器的光谱特性,测量结果分析表明,滤光器在可见光区域(400～800 nm)对其中心波长的相对透射率小于2%,其他谱线的相对透射率大于85%。且滤光器有较窄的带宽,其半宽度小于12 nm,十分之一宽度小于15 nm。对氩离子激光(Ar+)主谱线514.5 nm有优良的滤光特性。     

原子滤光器多峰及可调谐特性在卫星光链路捕捉系统中应用探讨

从轨道方程出发，对影响卫星光链路接收机带宽的主要因素－－多普勒频移进行了研究。在对法拉第反常色散滤光器（FADOF）透射及调谐特性进行理论和实验研究的基础上，提出利用法拉第反常色散滤光器的多峰及可调谐特性的多种新方案来适应不同轨道捕捉点的需要。滤光器带宽典型数据为0.01nm-0.02nm。     

佛克脱反常色散原子滤光器工作机理研究

对佛克脱（Voigt)型反常色散原子滤光器的工作机理和各种性能进行讨论,该种滤光器的实现研究表明理论与实验结果符合得好。滤光器在外加磁场为0．02T、汽室温度为110℃的单峰带宽为0．8GHz,比相同条件下的法拉第型反常色散原子滤光器小0．5Hz,并且工程化实现比法拉第型反常色散原子滤光器容易。佛克脱型反常色散原子滤光器在卫星光通信领域有潜在的极大应用前景。     

不同结构微光纤双结谐振器光谱特性理论和实验

基于环形谐振器和方向耦合器理论,提出了串联结构微光纤双结谐振器和并联结构微光纤双结谐振器的理论模型,推导了两谐振器中输出光场与输入光场之间的数学解析式,分析了两谐振器中光场的传输和耦合方向,及不同直径比的情况下其输出光谱的变化规律.数值模拟表明对于串联结构微光纤双结谐振器,位于其透射光谱包络下的透射峰数目等于其两环的直径比;对于并联结构微光纤双结谐振器,透射光谱中透射峰的数目随直径比的增加而增加,且每个直径比等间距的透射峰后会出现一个更窄的透射峰.实验制作了具有近似相等直径的串联结构微光纤双结谐振器和具有直径比近似为2的并联结构微光纤双结谐振器.两种结构的透射光谱均与理论模拟相一致,验证了理论分析的正确性.具有合适直径比的串联结构微光纤双结谐振器和并联结构微光纤双结谐振器在光学滤波器、微型激光器、传感器等方面有重要的应用.     

不同结构微光纤双结谐振器光谱特性理论和实验（英文）

基于环形谐振器和方向耦合器理论,提出了串联结构微光纤双结谐振器和并联结构微光纤双结谐振器的理论模型,推导了两谐振器中输出光场与输入光场之间的数学解析式,分析了两谐振器中光场的传输和耦合方向,及不同直径比的情况下其输出光谱的变化规律.数值模拟表明对于串联结构微光纤双结谐振器,位于其透射光谱包络下的透射峰数目等于其两环的直径比;对于并联结构微光纤双结谐振器,透射光谱中透射峰的数目随直径比的增加而增加,且每个直径比等间距的透射峰后会出现一个更窄的透射峰.实验制作了具有近似相等直径的串联结构微光纤双结谐振器和具有直径比近似为2的并联结构微光纤双结谐振器.两种结构的透射光谱均与理论模拟相一致,验证了理论分析的正确性.具有合适直径比的串联结构微光纤双结谐振器和并联结构微光纤双结谐振器在光学滤波器、微型激光器、传感器等方面有重要的应用.     

中间场下铷532 nm法拉第滤光器传输特性分析

对工作在铷5P1/2→10S1/2(532 nm)跃迁的法拉第反常色散滤光器的传输特性,并对中间场下激发态法拉第反常色散滤光器的理论模型进行了分析与讨论.依据量子力学微扰理论和量子跃迁理论,给予了完整地描述.理论分析结果表明,在气室温度434 K,磁场强度0.067 T,抽运光强度20 W/m2,气室长度0.1 m条件下,法拉第反常色散滤光器处于一个最佳工作状态;期望的线芯工作方式得以实现.中心透射峰适宜作滤光器的信号光通道.理论模型预测滤光器的峰值透过率接近50%,等效带宽仅为2.6 GHz.铷532 nm激发态法拉第反常色散滤光器的光谱特性可用于检测具有重要应用价值的二倍频Nd:YAG激光信号.     

除虫脲和高效氯氟氰菊酯的太赫兹光谱及密度泛函理论研究(英文)

利用太赫兹时域光谱技术及密度泛函理论对两种常用的卫生杀虫剂除虫脲和高效氯氟氰菊酯的低频振动光谱进行了研究。室温下观测到两种物质在0.2～2.2THz内的实验谱分别有5和7个吸收峰,可作为其在THz波段的指纹谱用于分子识别。为了深入理解太赫兹吸收峰的振动特性,我们采用Gaussi-an03和CRYSTAL09软件分别进行了单分子和晶体的密度泛函理论模拟。晶体模拟结果预测出两种物质在0.2～2.2THz实验谱中所有的吸收峰,明显优于单分子模拟结果。最后通过晶体密度泛函理论模拟的简正模式分析获得不同吸收峰处的振动模式归属。结果证明太赫兹光谱技术在农药分子识别以及晶体密度泛函理论模拟在太赫兹吸收峰指认和振动模式归属方面的可行性。     

A Doppler lidar with atomic Faraday devices frequency stabilization and discrimination

In this paper, we report a Doppler lidar in which the laser frequency is stabilized and the backscattered light frequency is discriminated by a multi-peak and a less-peak atomic Faraday anomalous dispersion optical filter (FADOF), respectively. The transmission spectrum of the FADOF is stable as it is based on an atomic transition, and slightly tunable with a magnet due to Zeeman effect. The high frequency stability of the FADOF provides a high velocity accuracy; and the tunability of the FADOF transmission spectrum makes the measurement range flexible. We describe an experimental lidar system based on cesium FADOFs, and the experimental error is of±0.74 m/s over velocities ranging from ?40 to +40 m/s.     

基于主成分分析的太阳光谱信息提取

太阳光谱观测是研究太阳大气活动现象有效手段之一。提出了一种基于主成分分析的太阳光谱特征信息提取和重构方法,分析了重构数据噪声抑制程度和主成分阶数的关系,计算了不同主成分阶数下重构数据的谱线信噪比以及多普勒速度测量精度。结果显示特征信息提取后,重构数据较大程度保留了原始光谱数据信息,光谱数据信噪比明显提高,谱线多普勒速度测量精度也显著提高,并且三维光谱数据存储和传输量大幅缩减。该方法能够满足一米新真空太阳望远镜当前数据规范发布需求和科学目标要求,为中国在建的光纤阵列太阳望远镜以及未来的巨型太阳望远镜光谱数据处理提供参考。     

Cs Faraday anomalous dispersion optical filter for blue pulsed laser

ＣｓＦａｒａｄａｙａｎｏｍａｌｏｕｓｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎｏｐｔｉｃａｌｆｉｌｔｅｒｆｏｒｂｌｕｅｐｕｌｓｅｄｌａｓｅｒＺＨＡＮＧＬｉａｎｇ；ＬｉＹｉｍｉｎ；ＴＡＮＧＪｕｎｘｉｏｎｇ；ＷＡＮＧＱｉｎｇｊｉ（Ｄｅｐｔ．ｏｆＲａｄｉｏ－Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ...     

基于精密太阳光谱辐射计的气象辐射观测

目前,气象业务观测普遍采用的积分型太阳辐射观测仪器存在观测数据信息量少、数据差异大的观测瓶颈,已无法满足目前众多应用科学研究领域对太阳光谱辐射精细化观测的需求,具有高光谱分辨率的精密光谱辐射计的仪器研制及观测方法与技术已成为太阳辐射观测的前沿科技问题。在此背景下,为解决气象领域太阳辐射的精细化观测问题,开展了深入的科学研究与技术开发工作。重点阐述了仪器开发成果和数据观测分析方法,首先介绍了开发研制的用于地基太阳光谱辐照度观测的光谱辐射计系统。光谱辐射计的分光系统采用了平场凹面光栅结构,具有低杂散光、高收光效率和高可靠性的特点,尤其适用于长期无人值守的户外观测。系统所采用的平场凹面光栅的像差校正特性对于300～1 100 nm这种宽谱段的应用来讲更为合适,在整个谱段范围内光谱分辨率变化很小,不同波长通道的带宽基本一致,使用25 μm狭缝时光谱分辨率(FWHM)约为2 nm,像素采样间隔小于0.5 nm。对于太阳辐射观测来讲,这是一种谱段范围和分辨率都与需求十分匹配的专用光谱辐照度观测仪器。其次,在观测数据的基础上,阐述和分析了气象等领域的光谱应用观测方法。太阳辐射照度分布的能量通过不同参数化模型约束的接收系统收集,将太阳光谱辐射在半球天穹中的变化及分布进行约束并划分为水平总辐照度(GHI),法向直接辐照度(DNI)和水平散射辐照度(DHI)三种光谱辐照度辐射分量,阐述了基于GHI,DNI和DHI三种观测形式下的数据特征与用途。其中,GHI是地表实际辐照度水平,适用于太阳能资源评估;DHI反映大气和云态;DNI作为直接透射形式,可用于计算日照时数和分析大气参量。并且,进一步分析了观测形式、光谱特征与地理(经度、纬度、海拔高度、大气质量)及气象参数(云量、大气吸收)之间的互易演算关系。与传统的波长积分式辐射观测相比,太阳光谱辐射计为辐射能量观测增加了波长信息维度。从DNI形式的光谱辐照度数据中可以看出,不同波长之间的辐射能量变化显著,而这些变化与大气变化密切相关。因此,太阳光谱辐照度数据不仅仅是为业务观测提供更精细化的太阳辐射信息,更提供了丰富的辐射能量的变化信息通道,利用特征波长维度的辐射信息,可进一步通过模型反演计算气溶胶光学厚度、臭氧、水汽等大气参数。通过精密太阳光谱辐射计,可将纳米分辨率水平的太阳光谱辐照度作为基础业务运行数据,提供精细化的太阳辐射分布及变化信息用于气象与气候模型、光伏资源评估与生态环境等研究;同时也为辐射波长分布中所蕴含的气候、农业、生态等领域关心的各种通量监测和演化关系研究提供了有力的数据信息及观测工具。     

太阳光谱对高分辨吸收光谱反演大气CO2浓度影响的研究

以太阳光为辐射源的近红外波段高分辨率吸收光谱广泛应用于大气参数遥测.以CO2浓度反演为例,研究了太阳光谱分辨率的影响.利用美国AER公司编制的太阳光谱计算程序得到大气上界的理论计算太阳光谱作为辐射源,结合自行编制的高分辨率大气透过率模拟软件HRATS对大气中CO2平均浓度进行模拟反演.数值模拟计算结果表明,太阳光谱的准确度对浓度反演非常重要,特别是在超分辨光谱反演中异常重要,虽然反演浓度的偏差与观测分辨率没有明显的线性变化规律,但有趋势:观测分辨率的降低对太阳光谱分辨率的要求也降低,为了精确反演大气中CO2浓度,因此需要充分利用大气层顶的高分辨太阳辐射光谱数据.     

A flat spectral Faraday filter for sodium lidar

We report a flat spectral Faraday anomalous dispersion optical filter (FS-FADOF) for sodium lidar. The physical and technical considerations for obtaining a FS-FADOF with a 3.5 GHz flat spectral transmission function are presented. It was found that the effective transmission of this filter was much higher (>94%) and more uniform than that of the ultranarrowband FADOF, and therefore were less sensitive to laser-frequency drift. Thus, the FS-FADOF can improve lidar efficiency and precision.     

脉冲光信号的Cs原子455nm两级法拉第反常色散滤光器特性实？…

本文实验研究了脉冲光信号的Ｃｓ原子４５５ｎｍ两级法拉第反常色散滤光器的一些重要特性。     

强磁场下钾原子法拉第反常色散光学滤波器的滤波行为

以钾原子D2线766nm法拉第反常色散滤波器(FADOF)体系为例,讨论了当温度和样品池长为固定值时,强磁场情况下磁场强度对于FADOF滤波行为的影响,实验测得不同强度磁场中FADOF的透射谱,且在理论计算预言的最佳工作条件下获得了线芯透射谱 关键词： 钾 线芯透射 最佳透射     

星载铝漫反射板光谱特性测量研究

星载成像光谱仪在轨通过漫反射板获取太阳参考谱时,漫反射板自身光谱结构会引入到太阳参考谱中,影响气体的反演精度。基于此,分析了漫反射板光谱结构产生原理,并在实验室完成了铝漫反射板光谱特性的测量,得到了铝漫反射板在观测角度[15°, 40°]内的光谱结构。由结果可知,在波段450～600 nm,SFA基本保持不变,大小为0.2%～0.6%;在波段600～750 nm,SFA逐渐增大,SFA为0.3%～1.6%。对光谱结构的降低进行了讨论,通过对漫反射板的光谱进行平滑校正,可将光谱结构降低约76%。