Voigt线型函数及其最大值的研究

研究了多普勒和洛伦兹线型函数卷积形式的Voigt线型函数, 给出了它的最大值.结果表明, Voigt线型函数是关于中心频率的对称函数, Voigt线型函数的最大值由多普勒和洛伦兹线型函数的半宽度决定, 与中心频率无关, 且比洛伦兹和多普勒线型函数的最大值都小.提出了利用Voigt线型函数最大值和半宽度获得多普勒线型函数和洛伦兹线型函数的方法, 并利用Monte Carlo方法进行了验证. 关键词： Voigt线型函数 半宽度 最大值 傅里叶变换     

傅里叶变换、拉普拉斯变换和伽博变换的关系

傅里叶变换、拉普拉斯变换和伽博变换,作为三种常见的积分变换,无论在数学物理的理论研究中还是在各种工程应用中,都有着极重要的价值.本文以傅里叶变换为中心,从逐级修正的角度,详细阐明了三者的理论渊源.     

Taupin-Takagi方程的变换关系及其物理含意

本文论述了畸变晶体X射线衍射动力学理论中Taupin方程和Takagi方程之间的变换关系,讨论了这一变换的物理意义,指出两者之间的差别可归结为波矢k₀的取向略有差异,而物理实质是一致的。 关键词：     

由光的频率变换谈光的多普勒效应

在现行的物理学教材中,对真空中光的多普勒效应只给出了一个计算公式,其实还有一个。本文分别基于光的量子性和波动性导出这两个公式,并分析其一致性,最后作计算对比分析。其中用到光的频率变换的概念,其变换式可由光子四维动量的洛仑兹变换导出。光的多普勒效应本质上是光的频率变换的特例,与频率变换有正、逆两个变换一样,它也有两个计算公式。分别用这两个公式计算多普勒效应,繁简程度不同但结果一样。     

一种改良的啁啾变换算法及其应用

快速啁啾算法引入两次快速傅里叶变换（FFT）及一个解析高斯核,计算复杂度低于卷积算法.通过对啁啾算法实现过程进行的改进,避免了该算法在实现过程中存在的一些问题,比如输出窗口小、信号丢失、计算复杂度稍大等缺点. 把算法用于简单的可求得解析解的系统并与之做比较. 对高斯函数,最大误差通常在10^-15数量级,而对矩形函数,由于受FFT算法计算精度的影响,误差在10^-3数量级,但这并不影响算法的性能. 最后把算法用于一种典型的标量衍射系统及分数傅里叶变换的计算,获得了很好的结果. 关键词： 快速啁啾算法 啁啾Z变换 菲涅耳变换 分数傅里叶变换     

铯原子气室中相干布居俘获的参数依赖关系研究

基于铯原子基态6S_1/2的两个超精细能级（F=3与F=4）与激发态6P_3/2的超精细能级（F′=4）构成的Λ型三能级系统,采用室温下的未充缓冲气体和充有分压为266.6 Pa的氖气作为缓冲气体的铯原子气室对于相干布居俘获（CPT）的参数依赖关系进行了实验研究和理论分析.主要研究了CPT信号的半高全宽和幅度对于频率差为铯原子基态6S_1/2的超精细分裂（9.19263177 GHz）且位相锁定的两激光束的功率、光强比值、光斑直径、磁屏蔽之后的剩余磁场以及是否充缓冲气体等实验参数的依赖关系.在优化的实验参数条件下获得了约340 Hz的CPT信号半高全宽.     

基于小波变换的Stark展宽算法的优化研究

为了提升Stark展宽计算等离子体电子密度的准确性,基于小波阈值去噪处理方法,对EAST氘原子光谱信号进行了处理,以信噪比(SNR)和均方根误差(RMSE)作为滤波效果的评价依据,通过对比确定了最优小波基db4,最优小波分解4层。根据噪声估计值计算适合的阈值参数进行信号重构,并将经过去噪处理后的数据应用到后期Stark展宽算法计算等离子体密度的分析过程中。结果表明,小波硬阈值去噪能够有效提高光谱信号信噪比、降低均方根误差,在消除光谱信号中噪声的同时,最大程度保留了有用的光谱细节特征信息,进而有利于光谱数据的建模效果,获得更为准确的等离子体电子密度。     

基于快速傅里叶变换的四种相位解包裹算法

为了快速准确地对含有噪声的包裹相位图进行相位展开,采用理论分析与计算机模拟及实验验证相结合的方法,对基于快速傅里叶变换（FFT）的四种典型算法四次FFT算法(4-FFT)、二次FFT算法（2-FFT）、四次离散余弦变换算法(4-DCT)及横向剪切干涉与FFT相结合的算法(LS-FFT)作了对比研究。结果表明：2-FFT算法运行速度最快,4-FFT算法次之,LS-FFT算法速度最慢;4-FFT算法对含有较强噪声和轻微欠采样的实验数据的处理效果是最好的;LS-FFT算法对强噪声数据的处理效果最差。     

基于快速傅里叶变换的四种相位解包裹算法

为了快速准确地对含有噪声的包裹相位图进行相位展开,采用理论分析与计算机模拟及实验验证相结合的方法,对基于快速傅里叶变换（FFT）的四种典型算法四次FFT算法(4-FFT)、二次FFT算法（2-FFT）、四次离散余弦变换算法(4-DCT)及横向剪切干涉与FFT相结合的算法(LS-FFT)作了对比研究。结果表明:2-FFT算法运行速度最快,4-FFT算法次之,LS-FFT算法速度最慢;4-FFT算法对含有较强噪声和轻微欠采样的实验数据的处理效果是最好的;LS-FFT算法对强噪声数据的处理效果最差。     

傅里叶变换的局限性及其改进方法

从对傅里叶变换的局限性分析入手 ,揭示了窗口傅里叶变换、小波变换和分数傅里叶变换的出现是傅里叶变换本身发展的必然 ,阐明了其改进方法产生的原因及其优缺点 ,分析了其改进方法与傅里叶变化的关系 ,这些有助于加深对傅里叶变换的认识。     

发射光谱法对早期激光诱导铝合金等离子体诊断研究

对激光诱导等离子体参数进行诊断有多种方法,其中采用发射光谱法对其诊断是一种重要的方法。文中采用Nd∶YAG固态激光器,输出波长1 064 nm红外激光与铝合金样品相互作用,深入研究了铝合金等离子体产生早期(<1 μs)谱线轮廓、谱线强度、线背比、谱线半峰宽及位移等随时间演变规律。研究表明,激光与物质相互作用早期,电子数密度非常大,电子与离子及原子之间的相互作用非常强烈,谱线的Stark展宽效应非常明显,导致多重谱线重叠在一起,随时间演变,电子数密度及电子温度的降低,多重谱线的半峰宽越来越窄且谱线轮廓对称性越来越好。MgⅠ285.212 6 nm谱线强度早期逐渐增强,大约100 ns左右谱线强度达到最大值,然后谱线强度呈逐渐减小的趋势,这是由于等离子体产生早期,电子及离子占主导地位,故早期原子谱线强度较弱,随时间演变,电子与离子之间的复合,原子数密度逐渐增加,故原子谱线逐渐增强,达到最大值之后,由于等离子体激发温度的降低,故谱线强度逐渐减弱。以NIST波长位置为参考,等离子体产生的早期谱线发生了红移,连续背景强度随时间演变呈幂函数形式急剧递减,与之相反,谱线的连续背景强度与谱线强度相比,连续背景衰减的速度更为迅速,故导致谱线信背比随时间演变呈增大趋势,本研究对等离子体早期这些现象从理论角度进行了深入探讨。     

空间外差干涉光谱仪仪器线型函数测量新方法研究

空间外差干涉光谱技术是近年发展起来的新型静态超分辨光谱分光技术, 仪器线型函数是其基本性能参数之一, 代表了仪器的光谱分辨能力, 需要精确表征。在分析仪器线型函数影响因素(切趾、有效视场角与离轴像元效应)以及测量方法与测量光源等特殊性要求基础上, 提出了一种可调波长单色面光源的全新测量方法, 并利用可调谐激光器与消散斑积分球等设备搭建了测量实验装置。在仪器线型函数测量实验中, 通过选取光谱范围内的典型谱段进行高光谱(0.1 nm步长)扫描, 经过干涉数据误差修正、光谱复原以及坐标归一化等数据处理过程, 获取了仪器线型函数的能量分布形式。此外, 利用全光谱范围内扫描的干涉数据, 得到仪器线型函数的全峰半宽随波长的变化规律曲线。最后, 将本方法获取的实测仪器线型函数与模拟光谱(LBL计算)进行卷积获取理论谱, 并与地基探测实验获取的实测大气CO2吸收光谱进行比对分析, 两者吻合一致, 验证了本方法获取的仪器线型函数具有较高的精度。     

空间外差干涉光谱仪仪器线型函数测量新方法研究

空间外差干涉光谱技术是近年发展起来的新型静态超分辨光谱分光技术,仪器线型函数是其基本性能参数之一,代表了仪器的光谱分辨能力,需要精确表征。在分析仪器线型函数影响因素(切趾、有效视场角与离轴像元效应)以及测量方法与测量光源等特殊性要求基础上,提出了一种可调波长单色面光源的全新测量方法,并利用可调谐激光器与消散斑积分球等设备搭建了测量实验装置。在仪器线型函数测量实验中,通过选取光谱范围内的典型谱段进行高光谱(0.1 nm步长)扫描,经过干涉数据误差修正、光谱复原以及坐标归一化等数据处理过程,获取了仪器线型函数的能量分布形式。此外,利用全光谱范围内扫描的干涉数据,得到仪器线型函数的全峰半宽随波长的变化规律曲线。最后,将本方法获取的实测仪器线型函数与模拟光谱(LBL计算)进行卷积获取理论谱,并与地基探测实验获取的实测大气CO₂吸收光谱进行比对分析,两者吻合一致,验证了本方法获取的仪器线型函数具有较高的精度。     

激光外差光谱仪的仪器线型函数研究

激光外差是一种基于相干探测原理的高灵敏度光谱检测技术,因其同时具有很高的光谱分辨能力,被广泛应用于诸多研究领域.在光谱测量过程中,仪器线型函数对吸收谱线的平滑作用,会对气体浓度的反演结果产生影响.为了获取激光外差光谱仪的仪器线型函数,基于激光外差原理和信号处理过程,对影响仪器线型函数的射频滤波带宽和积分时间等参数进行了分析,获得了仪器线型函数表达式.利用自行建立的激光外差光谱仪,多次测量了3.53μm波段内水汽、甲烷的吸收谱线,分别将射频滤波频域响应函数和本文获得的仪器线型函数耦合进水汽、甲烷柱浓度的反演.结果表明,射频滤波带宽为30 MHz、积分时间分别为10 ms和100 ms时,光谱仪的实际分辨率分别约为0.005 cm~(-1)和0.025 cm~(-1);使用仪器线型函数对积分时间为100 ms时测量的数据进行反演,透过率残差平方和与甲烷吸收峰值处的残差分别减小16%和100%,提高了气体浓度反演的准确度.     

Experimental investigation of the line center of Hg intercombination spectral line 253.7 nm perturbed by Kr

The collision broadening and shift of the Hg intercombination spectral line 253.7 nm (6¹S₀–6³P₁) perturbed by Kr has been investigated using a high-resolution scanning Fabry–Perot interferometer. The values of the pressure broadening and shift coefficients β and δ, respectively, for the studied line have been obtained. The obtained coefficients β and δ are compared with their corresponding published experimental values and also those calculated using Lindholm–Foley impact theory.     

New experimental evidence of the structural modification in single crystal Bi2Sr2CaCu2Oy by X-ray diffraction observation

The variations of the high angle 00 peak-shape by means of X-ray l scans of the 00l fundamental reflections were investigated in detail for a highly oriented Bi₂Sr₂CaCu₂O_y (Bi2212) crystal with sufficiently small intrinsic mosaicity and the same crystal annealed in air at 250, 300, 400, 600, and 750°C for 20 h in consequence. For the first time, we observed a new additional reflection almost overlapped original 00l fundamental reflection at annealing temperature below 400°C by X-ray diffraction measurement, which shows that there coexisted two sets of lattice periodicity in the c-direction of the annealed crystal. The new additional reflection appeared at 250°C and disappeared at 400°C. Its intensity was increased at 300°C. The measurements of the AC susceptibility, c-axis parameter and full width at half maximum (FWHM) of the 00 peaks showed that the new additional reflection was associated with the oxygen diffusion in CuO₂ planes and the changes of strain field. The results provide the new experimental evidence that the structural distortion is more sensitive to the oxygen diffusion in CuO₂ planes than to that in Bi–O layers.     

Effect of collisions on spectral lines in gases

Collisions between an emitter and the surrounding buffer gas particles influence the emission lines. A collision may perturb the emitter in its excited and ground states, cause direct transitions between the levels, and at the same time, change the velocity of the emitter. In this paper, we present a model which deals for the first time with all these effects when they occursimultaneously in each collision. The model assumes the emitter to be subject to random collisions by the surrounding gas particles which are taken to constitute a heat bath in thermal equilibrium. The collisions are assumed to be binary, instantaneous, and to occur with a probabiity given by the Poisson distribution. These assumptions are shown to be equivalent to the widely used impact approximation in the collision broadening theory. We discuss several special cases of the general result for the line shape obtained in the paper.     

Using Fast Fourier Transform to compute the line shape of frequency-modulated spectral profiles

An expression for the shape of spectral lines recorded by sinusoidal frequency modulation and harmonic detection is derived. It can be fast computed by means of the Fast Fourier Transform method and it holds for any modulation depth and modulation frequency. Different line shape functions, such as Voigt, Galatry, and speed-dependent Voigt, may be included in the model. In this work, the performance of the computing method is tested with experimental second harmonic rotational profiles, but it can be applied to higher harmonic spectra as well.     

Effect of SiO2/Si3N4 dielectric distributed Bragg reflectors (DDBRs) for Alq3/NPB thin-film resonant cavity organic light emitting diodes

In this article, we report on the effect of SiO₂/Si₃N₄ dielectric distributed Bragg reflectors (DDBRs) for Alq₃/NPB thin-film resonant cavity organic light emitting diode (RCOLED) in increasing the light output intensity and reducing the linewidth of spontaneous emission spectrum. The optimum DDBR number is found as 3 pairs. The device performance will be bad by further increasing or decreasing the number of DDBR. As compared to the conventional Alq₃/NPB thin-film organic light emitting diode (OLED), the Alq₃/NPB thin-film RCOLED with 3-pair DDBRs has the superior electrical and optical characteristics including a forward voltage of 6 V, a current efficiency of 3.4 cd/A, a luminance of 2715 cd/m² under the injection current density of 1000 A/m², and a full width at half maximum (FWHM) of 12 nm for emission spectrum over the 5-9 V bias range. These results represent that the Alq₃/NPB thin-film OLED with DDBRs shows a potential as the light source for plastic optical fiber (POF) communication system.     

两片掺铒玻璃样品级联荧光光谱的实验研究

介绍一种掺铒玻璃样品的制作方法，实验测量了单片及两片掺铒玻璃样品的荧光特性.结果表明：两片掺铒玻璃样品级联的荧光强度比单片掺铒玻璃样品的荧光强度高，半值宽度与高浓度单片样品的半值宽度近似相等；在两片掺铒玻璃样品级联的形式中，浓度高的样品靠近抽运光源时的荧光强度比浓度低的样品靠近抽运光源时的荧光强度高；两种低浓度样品组合的荧光强度相对于其单片样品荧光强度的增幅比两种高浓度样品组合的荧光强度相对于其单片样品荧光强度的增幅要高. 关键词： 掺铒玻璃样品 级联 荧光光谱强度 半值宽度