基于绝缘体上硅晶片的微机电系统红外光源

提出了一种利用微机电系统(MEMS)制造工艺技术制备的硅基微型红外光源。该光源使用绝缘体上硅(SOI)晶片作为基底材料,其上沉积多晶硅材料并通过离子注入工艺实现材料的电阻加热发光特性,SOI晶片上的单晶硅层通过重掺杂实现辐射光背向吸收自加热效应。利用SOI晶片中的掩埋二氧化硅层为刻蚀停止层,通过背面深反应离子刻蚀(DRIE)技术制备微米量级的薄膜发光层结构。光源表面工作温度和辐射光谱分别通过红外热像仪和光谱辐射计测量得到。实验结果表明,该光源在表面温度约700 K时,1.3~14.5μm波长内的能量转换效率约为5.58%,光源的调制频率在50%的调制深度下接近40 Hz。     

基于迈克耳孙干涉仪光路折叠和抽真空方式测空气折射率

采用光路折叠结合气室先预抽真空后充气的实验方式,改进了传统的迈克耳孙干涉仪测量气体折射率的方法.利用折叠光路法增加激光在气室中的穿越次数达到增加气室内的光程,从而数倍地增强待测信号;采取预抽真空后缓慢向连通气室的大容积缓冲真空室内充入待测气体,使气室内气压更均匀、平稳地增长,从而实现了气体折射率的高精度测量,并验证了气压与折射率的线性关系.     

基于微机电系统红外光源的长光程气体检测

针对红外气体传感器对光源的要求,选用了一种宽波长、高调制频率、低功耗的小体积微机电系统(micro-electro-mechanic system, MEMS)红外光源作为辐射源,其各项性能均能很好的满足红外传感系统对于光源的要求。由于其面光源的朗伯辐射特性,整形之后的红外光数值孔径仍然很大,采用传统的长光程气室结构很难实现长光程从而提高系统的检测灵敏度。本文结合双波长单光路的差分检测方法,设计了一种基于积分球特性的吸收气室,有效地解决了MEMS红外光源在高灵敏度气体检测应用中难于实现长光程的问题;并运用光在传输过程中光通量守恒的原理,推导了此积分球吸收气室的等效光程,解决了积分球气室等效光程计算的难题;同时采用FPGA主控芯片对MEMS红外光源进行高频调制并处理探测器的输出信号,使得外围电路的设计更加简单、灵活。设计中,使用直径为5 cm的积分球吸收气室便可实现166.7 cm的等效光程,研究结果显示系统可测得的最小甲烷浓度达0.001×10-6,极大地提高了红外检测系统的灵敏度。     

一种基于间歇性正比于系统参量的脉冲微扰控制混沌方法

提出了用间歇性正比于系统参量的脉冲微扰控制混沌方法.用此法分别研究了一维和二维离散混沌系统的控制,获得了稳定的2ⁿP,2ⁿ*3^mP序列和128P,192P的高周期轨道.分析表明,对于一维逻辑斯谛映象的混沌控制,间歇性正比于系统参量的脉冲微扰法与间歇性正比于系统变量的反馈控制法是等效的. 关键词：     

微机电系统红外脉冲光源调制特性的研究

针对微机电系统热激发红外光源的动态特性,采用一种新的计算方法。即通过建立光源在不同初始温度下升温与加电时间、功率之间的关系,定量估算不同脉冲频率下辐射功率的调制深度。该方法可以计算调制深度大情况下的动态特性。就其中两个重要影响因素加电方式和发射率分别进行讨论,得到:饱和功率相同的前提下,采用恒压源供电方式相比恒流源供电和恒定功率供电响应时间更小,从而更有利于改善光源的动态调制特性;相同条件下,选择高发射率的光源材料也有利于缩短上升时间。结合计算结果,对一个微型铂金薄膜红外光源的频响特性进行了验证测试,测试结果与计算分析符合较好。     

一种基于微通道板的脉冲X射线时间谱仪

为适应新型超快闪烁材料研究的需要,在原有脉冲X射线时间谱仪的基础上,通过改装微通道板光电倍增管(MCP-PMT),并采用具有快时间响应的前置放大器(FPA)和恒比甄别器(CFD)的方法,使谱仪的时间分辨极限提高到170 ps左右.BaF2晶体闪烁光快成分衰减时间谱的测量结果表明:该谱仪可很好地满足新型超快闪烁材料发光衰减时间特性的研究.     

一种测量电子束微脉冲时间抖动的新方法

 提出了一种高灵敏度电子束微脉冲时间抖动的测量方法。该方法采用传统的测量束团位置及电荷量的四条带束流位置探头，用混合环对感应信号进行处理，对共振频率为2.856GHz的谐波分量用MIXER与2.856GHz的参考信号进行相位比较，并由此得到电子束团微脉冲时间抖动值。     

一种测量电子束微脉冲时间抖动的新方法

提出了一种高灵敏度电子束微脉冲时间抖动的测量方法。该方法采用传统的测量束团位置及电荷量的四条带束流位置探头,用混合环对感应信号进行处理,对共振频率为2.856GHz的谐波分量用MIXER与2.856GHz的参考信号进行相位比较,并由此得到电子束团微脉冲时间抖动值。     

基于脉冲变压器和脉冲形成网络的高压脉冲源北大核心CSCD

为了满足在高电压状态下对氧化锌陶瓷（ZnO）元件的检测需要,研制了一种基于脉冲变压器和脉冲形成网络（PFN）的,输出电压范围10-80kV可调,波形为近方波的高压脉冲源。根据实际研制过程,分别介绍了高压脉冲源的设计、仿真及系统电路构建。测试了高压脉冲源在标准负载（匹配）和氧化锌陶瓷负载上的输出情况。结果显示：脉冲顶降小于3%,顶部波动小于1.5%,前后沿指标均满足要求。因而,高压脉冲源可以用于氧化锌陶瓷的性能检测。     

基于自适应脉冲微扰实现混沌控制的研究

提出了自适应脉冲微扰控制混沌系统的方法.在参量脉冲微扰中引入自适应控制策略，设计出可以产生合适的脉冲强度的自适应控制器来实现混沌控制.采取这种方法对混沌的Rssle r连续系统和Hnon离散映射实施仿真控制，能够将系统稳定到不同的周期轨道或不动点上 ；并且，数值仿真结果还表明该控制方法具有较强的鲁棒性. 关键词： 自适应 脉冲微扰 混沌控制 鲁棒性     

Experimental Study of a Fourier Transform Spectrometer Based on Scanning Micro-Electromechanical Mirrors

This paper presents a non-scanning Fourier transform spectrometer based on a micro-electronic mechanical system micro-mirrors and a single detector. The fundamental principle and key parameters of this Fourier transform spectrometer were analyzed in detail. Theoretical analysis showed that, when the dip angle of the slantwise mirror is 0.38713°, the resolution of the system is 9.7 nm (at 1350 nm). Experiments demonstrated that, the spectra resolution is less than 10 nm, the wavelength deviation is ～1.5 nm, the signal-to-noise ratio is higher than 30 dB and the intensity deviation at peak wavelength is less than 0.4%.     

红外热辐射光源配光特性的快速测量及仿真

红外热辐射光源在光声光谱检测等领域具有重要的应用价值,明确其配光特性是后续光学系统设计的基础.根据水冷散热下红外热辐射光源辐射通量的变化规律,提出快速获取高功率红外热辐射光源配光特性的方法并对其进行相关验证.实验结果表明,光源辐射通量的最大值在80°的角度处,两侧的辐射通量缓慢减小,能量分散在0°～130°的角度范围内...     

非单色光谱仪杂散光分析和测量

论述紫外-可见光谱仪杂散光产生的原因,并作了定量分析。简要介绍目前国内外测量光谱仪杂散光的方法。提出了一种测量非单色光谱议杂散光的新方法——光学玻璃截止滤光片法。     

等离子体原子荧光光谱仪激发光源空心阴极灯脉冲发生和信号处理控制系统的研制和评估

本文用带３８６处理器的微型计算机,通过自行研制的接口,在ＢａｉｒｄＰｌａｓｍａＡＦＳ－２０００原子荧光光谱仪上实现了荧光激发光源空心阴极灯供电脉冲发生和信号处理的控制。典型元素的检测限、相对标准偏差和线性相关系数表明,系统性能良好。新系统增强了仪器的功能。     

基于二元光学的红外成像光谱仪离轴系统设计

对Lyons采用二元光学元件的红外成像光谱仪的设计理论进行了分析，为消除其二元光学元件作为透射式成像元件导致的焦距随波长的变化而变化的缺陷.提出将离轴三反射镜系统与具有二元光学透镜的变焦距系统相结合的新技术方案，并从军事目标的红外热探测的基本要求出发，给出了具体的设计实例.设计结果表明，系统具有设计精巧、结构简单、光能接收率高、消像差特性好、对材料的要求低以及满意的红外焦平面凝视阵列探测器的配准精度和探测精度.     

分光计调整方法的改进及白光色散研究

普通物理实验中使用分光计观察白光散射,测量三棱镜顶角,最小偏向角等。但在测量前需借助三棱镜调整分光计,有人通过理论分析发现传统的调节方法存在误调和误差,并提出了改进的实验调整方法。本文我们通过实验来验证该方法是否可行,并在实验中发现了其它的问题。     

脉冲红外法测定难熔金属钛中氧含量

采用脉冲红外定氧仪测定了难熔金属钛及其合金中氧含量,并对影响测定结果的诸多因素,例如助熔剂的选择和比例、分析功率的确定、坩埚的选择、试样量的选择和空白值的设定进行了实验和讨论,对分析的准确度和稳定性进行了考察,取得了满意的结果。     

可见近红外波段无人机载成像光谱仪设计

为了满足地物成像光谱分析的需要,设计了同轴安装、体积小、重量轻的适用于无人机载的棱镜-光栅-棱镜型可见近红外成像光谱仪.通过角放大率选择、光焦度分配、相对孔径计算设计了视场较大的前置物镜;通过光栅方程求解、体相位全息光栅布拉格条件约束、棱镜折射定律设计了光谱系统的初始结构;通过工作光谱上下限出射角与探测器光谱维宽度的关系确定了成像物镜的焦距;通过出射光角度明确了出射光谱的非线性.设计的无人机载成像光谱仪工作光谱范围为400~1 000nm,视场角为40°,全工作波段在空间截止频率20.8lp/mm处的传递函数值均大于0.67,光谱分辨率小于3nm.装调了无人机载成像光谱仪对室外绿化树木进行光谱推扫成像实验,实现了树叶的多光谱成像.该成像光谱仪能够有效实现光谱成像,性能良好.     

微型拉曼光谱仪杂散光分析及抑制方法的改进

作为一个微弱光信号探测系统,拉曼光谱仪中的杂散光分析可以为其设计提供较大帮助。针对微型拉曼光谱仪系统,结合光学设计和三维建模优化了其光机结构,系统分辨率为0.7 nm,体积为110 mm×95 mm,属便携式微型拉曼光谱仪,并基于杂散光分析软件TracePro对系统进行了光线追迹和仿真分析。首先通过优化孔径光阑初步抑制了入射处带来的杂散光,然后针对系统内部的主要杂散光(光栅零级衍射光)抑制装置即光学陷阱进行了详细分析和设计改进,改进后的光学陷阱较改进前更有效地利用了光谱仪内部空间,且分析结果表明改进后的光学陷阱将杂散光线数量减少了50%,杂散光归一化辐照度强度从10-5降低至10-7,在微型化的同时可有效抑制微型拉曼光谱仪系统中的杂散光,将更加有利于微弱信号的探测,为微型拉曼光谱仪的设计和装调提供了参考。