多维漫透射光谱提高复杂混合溶液分析能力

多维漫透射光谱技术利用传统的近红外透射测量方式,增加一维扫描装置,获得透射方向上的径向光谱,并利用多点漫透射光谱对复杂混合溶液进行成分分析。实验设计了基于氙灯光源、精密电控平移台和光谱仪的检测装置,选用Intralipid-20%,India Ink和C₆H₁₂O₆共配制225种成分含量不同的混合溶液,分别测量距其透射中心点0～5 mm(间隔0.25 mm)范围内的20点漫透射光谱信号,以偏最小二乘回归算法对单点和多点漫透射光谱信号进行建模分析。实验得到India Ink含量和Intralipid-20%含量随漫透射光位置点的增加建模及预测的精度提高,C₆H₁₂O₆含量随漫透射光位置点的增加建模及预测精度没有明显变化。结果表明,增加不同位置信息的漫透射光谱信号,能够提高复杂混合溶液中强吸收物质和强散射物质的信噪比,对于弱吸收弱散射物质有望在提升系统精度的前提下提高其预测能力。     

太赫兹波段下金属狭缝的透射增强特性研究

用太赫兹时域光谱技术研究了具有不同宽度的金属狭缝透射光谱特征. 实验结果显示在实验测量有效光谱范围(02 THz—26 THz)内,当狭缝宽度小到一定程度,在频谱中出现了共振增强,具有明显的带通带阻现象,并在理论上分析了这种共振透射现象的原因. 关键词： 表面等离子体 太赫兹脉冲 时域光谱技术 金属狭缝     

长寿命吸收过程对超快动力学过程测量的影响

使用飞秒时间分辨抽运-探测透射光谱技术,实验研究了GaAs体材料中光激发载流子的超快弛豫动力学的波长依赖.在相同的光激发载流子浓度和抽运/探测比时,发现760 nm和780 nm两中心波长处的瞬态透射变化延迟扫描信号出现负的和振荡的信号.与模拟计算结果对比,判定该实验瞬态信号是错误的.分析探测器输出波形,发现是由于反相波形导致的,而引起反相波形的原因在于样品中存在长寿命的吸收过程.指出通过提高探测器上的抽运/探测比能够矫正反相波形,从而获得正确的瞬态透射变化动力学.提高探测器上的抽运/探测比与目前的应尽量减小抽运光对探测器的散射贡献的观点是对立的.文章的研究结果对应用抽运-探测时间分辨光谱技术正确地测量超快瞬态动力学过程具有重要的参考价值. 关键词： 时间分辨抽运-探测透射光谱 饱和吸收 吸收增强 GaAs体材料     

全透射近红外光谱的苹果整果糖度在线检测模型优化

光谱质量、样本个体差异、检测系统和建模算法等多种因素共同决定水果糖度检测模型的预测精度和稳定性。采用自主研发的短积分全透射近红外在线检测系统以5 ms积分时间和0.5 m·s-1运行速度在线获取了“富士”苹果全透射光谱信号。不同姿态获取的透射光谱强度差异明显,但曲线走势相近,均在920 nm波段具有最大的光谱强度,在850 nm波段存在波谷。采用移动平均平滑、标准正态变量变换和多元散射校正等预处理方法有效去除原始光谱的随机噪声和基线偏差,减小了样本检测姿态引起的光谱差异。为分析不同检测姿态对苹果整果糖度预测模型的影响,构建了单一姿态局限模型和多姿态通用模型,结果表明基于全位点平均透射光谱构建的单一姿态局限模型对检测姿态具有很大的局限性,而多姿态通用模型预测能力较单一检测姿态相当,但却对不同的检测姿态具有更强的适用能力。为进一步提高光谱信号质量,优化模型预测能力,采用信号强度阈值优选方法实现了苹果整果糖度预测模型优化,发现移除中央位点获取的透射光谱信号,有利于提高苹果整果糖度预测模型精度。多姿态通用信号强度优化模型综合考虑不同姿态获取的光谱信息有效性,有效提升了通用信号强度优化模型的预测能力和稳定性,当多姿态通用模型中信号强度阈值为5 000时,模型预测性能最佳,其预测参数R_p,RMSEP和RPD分别为0.79,0.84%和1.58。表明短积分全透射近红外在线检测系统用于不同姿态苹果糖度预测是可行的,多姿态通用模型的建立,扩大了模型在不同姿态的预测稳健性,短积分光谱采集方式结合信号强度阈值优选方法提升了光谱信号的质量和模型的预测能力。     

基于振幅调制的超冷铯原子高分辨光缔合光谱的实验研究

基于振幅调制的超冷铯原子高分辨光谱的实验研究，用相对于铯分子6S_1/2+6P_3/2离解限红失谐的光缔合激光作用于磁光阱中超冷铯原子，观察到通过光缔合产生的激发态超冷分子.在实验中，为了得到高信号-噪声比的光缔合光谱，利用声光调制器对俘获光进行振幅调制，将探测到的超冷铯原子的荧光信号利用lock-in技术解调.同时利用密度矩阵方程系统地分析了实验结果.     

激光辐照ZnSe／MgF2滤光片的热效应研究

介绍了光热光检测方法的基本原理。采用从波长上把泵浦光和检测光分开的方法，利用光热光平行检测技术测量了检测激光通过ZnSe/MgF2滤光片后信号的变化，并用红外热像仪测量了泵浦激光辐照干涉滤光片产生温升随时间的变化。根据干涉滤光片的膜层结构，分析了热效应对干涉滤光片薄膜折射率、膜层光学厚度和透过率的影响。研究结果表明：连续激光辐照ZnSe/MgF2滤光片产生的温升，可使滤光片透射光谱曲线偏高中心滤长，导致其透过率的热致非线性变化。     

铯原子磁光阱中冷原子的缀饰态光谱

在磁光阱中的铯原子由于冷却光的存在将被缀饰化。借助于波长为852.3 nm(对应于铯原子6S1/2F=4→6P3/2F′=3和6S1/2F=4→6P3/2F′=4超精细跃迁)和794.6 nm(对应于铯原子6P3/2F′=5→8S1/2F″=4超精细跃迁)的探测光的透射光谱分别对磁光阱中冷原子基态6S1/2F=4和激发态6P3/2F′=5在冷却光作用下形成的缀饰态分裂进行了实验研究,并分析了其光谱特性。结果表明,在冷却光强度、失谐量相同的实验条件下,基态、激发态的缀饰分裂间距相同,与缀饰态理论预言一致。     

反应磁控溅射法制备的氟化类金刚石薄膜的XPS结构研究

采用射频反应磁控溅射法用高纯石墨作靶、三氟甲烷(CHF₃)和氩气(Ar)作源气体制 备了氟化类金刚石（FDLC）薄膜，通过XPS光谱结合拉曼光谱、红外透射光谱和紫外 可见光光谱研究了源气体流量比等工艺条件对薄膜中键结构、sp2/sp3杂化比以及光学带隙等性能的影响.结果表明在低功率(60W)、高气压(2.0Pa)和适当的流量比(Ar/CHF₃=2∶ 1)下利用射频反应磁控溅射法可制备出氟含量高且具有较宽光学带隙和超低介电常数的FDLC薄膜. 关键词： 反应磁控溅射 氟化类金刚石薄膜 红外透射光谱 XPS光谱     

p-PbTe的strip-line透射光谱研究

报道p-PbTe在深低温、强磁场下,不同远红外波长和晶体取向条件下的strip-line透射光谱。观察到一种新的对透射光谱的模式耦合影响。基于对这一复杂的模式耦合问题数学处理的解决,从实验光谱的拟合计算中得到p-PbTe的能带参量,进一步应用6能带的k·p模型解释了能带参量的光谱特性。 关键词：     

利用铷原子双光子跃迁产生420nm蓝光的实验研究

本实验通过饱和吸收方法获得了铷原子5S_(1/2)→5 P_(3/2)单光子跃迁光谱,并进一步研究了铷原子5S_(1/2)→5 P_(3/2)→5 D_(5/2)的双光子跃迁光谱。使用780nm的控制光和776nm的信号光反向共线作用到铷泡中,通过探测6 P_(3/2)→5S_(1/2)自发辐射产生的420nm蓝光信号得到铷原子5S_(1/2)→5 P_(3/2)→5 D_(5/2)双光子跃迁光谱,利用法布里-珀罗干涉仪测量了~(87)Rb和~(85)Rb的5 D_(5/2)激发态超精细能级,详细研究了铷泡温度和776nm信号光功率对~(87)Rb 5S_(1/2)(F=2)→5 D_(5/2)双光子跃迁光谱的影响。该研究工作为基于原子分子精密光谱测量提供了实验基础。     

一种测量磁光阱中冷原子密度和温度的新方法

报道了对磁光阱中冷铯原子吸收谱的实验观察,由于冷原子的多普勒增宽远小于激光发态超精细分裂,实验观察到三个孤立的吸收峰（Cs,6S1/2,F=4→6P3／2,F＝3,4,5,）其吸收系数比为3：7：12,这与相应跃迁振子强度一致。利用吸收信号测量了冷原子云的密度.结果与荧光探测法在10％的精度内符合;用吸收信号测量了冷原子的温度,测量结果与用荧光飞行时间法和释放捕捉法的结果吻合。     

Watt-level,green-pumped optical parametric oscillator based on periodically poled potassium titanyl phosphate with high extraction efficiency

We report a compact, efficient optical parametric oscillator (OPO) based on a periodically poled potassium titanyl phosphate (PPKTP) crystal pumped by a 532 nm laser, which generated 1.51 W of average power at the signal wavelength of 709 nm with the pulse duration of ～ 1.0 ns. The extraction efficiency was up to 59%. To the best of our knowledge, this is the first report on Watt-level green-pumped PPKTP-based singly resonant oscillator OPO (SRO-OPO). The precise build-up time of OPO was determined to be 1.6 ns benefitting from the characteristic of twin-peak pulse profile of pump beam. The spectrum width of the idler was also measured to be 4.2 nm with the central wavelength of 2134 nm at 0.2 nm spectral resolution of optical spectrum analyzer. In addition, the beam quality of M² < 1.9 of generated signal exhibits a good consistency with M² < 1.5 for the pump source.     

Experimental investigation of the sub-Doppler transmission spectroscopy in a thin vapour layer at room temperature

The sub-Doppler transmission spectrum in a thin vapour layer (about 150 μm) was observed at room temperature using the wavelength modulation technology. The absorption signal and its second-order harmonic were detected with an external-cavity diode laser. A sub-Doppler spectrum corresponding to resonant transitions of the caesium D_2 line (6S_{1/2}→6P_{3/2}) was demonstrated. The dependence of the transmission signal on the intensity of the laser was also investigated.     

航天器多路射频频谱自动监测系统设计

设计了一种采用太阳能供电模式的无线户外环境监测系统。该系统由终端节点,ZigBee-GSM网关和上位机数据存储中心组成,集成ZigBee和GSM无线通信,根据用户发送的短信指令控制终端节点数据采集的通断,同时用户发送短信指令远程查询户外环境的重要信息。针对户外环境因子的特点,选用工业级、灵敏度高的传感器,对户外不同位置的PM2.5浓度和紫外线指数进行测量,测量结果既可在上位机实时显示和存储,也可以由ZigBee-GSM网关通过SIM900A模块发送至移动终端。户外测试结果表明,该系统运行稳定,数据传输可靠,能快速地实现远程遥测功能,为户外环境远程监测提供了一种技术手段。     

生物大分子杂化处理的CdSe/ZnS核/壳量子点多层膜的超快三阶非线性研究

利用静电自组装技术，以生物大分子材料壳聚糖杂化处理具有稳定结构的CdSe/ZnS核/壳量子点，形成复合多层薄膜. 与薄膜的吸收谱线比较，在375nm飞秒激光激发下测量的量子点的光致发光谱存在Stokes位移. 采用Z扫描技术，利用790nm飞秒激光研究了其三阶非线性吸收和折射特性，发现饱和吸收信号来自CdSe/ZnS量子点，而自聚焦的折射信号则部分来自壳聚糖. 测出多层膜的三阶非线性系数分别是β＝6.5×10^-6cm/W，n₂＝1.5×10^-10cm²/W. 关键词： CdSe/ZnS量子点 非线性性能 光致发光谱     

光学外差法测量Ba原子的自电离态

提出了把三光子共振非简并六波混频(NSWM)和双光子共振非简并四波混频(NFWM)应用于研究Ba原子自电离态的光学外差探测方法。采用该方法测量了Ba原子的6P_３／２19d自电离态,并观察到了三光子共振 NSWM和双光子共振NFWM信号干涉引起的信号增强。该方法是一种纯非线性光学方法,具有优秀的空间分辨率和简单的光路。其中双光子共振非简并四波混频信号作为本地振荡光束,三光子共振非简并六波混频信号作为信号光束,通过 改变信号光束的频率来达到用光学外差探测法研究Ba原子自电离态的目的。该方法中,实现相位匹配所要求的条件不是很严格,可以在很宽的频率范围内实现相位匹配,而一般的六波混频很难做到相位匹配, 并且所测量的信号是相干光, 当用窄带宽的激光时,可以获得消多普勒的分辨率。     

调制激光场中Rydberg原子的电磁感应透明

本文主要研究了调制探测激光场中铯Rydberg 原子阶梯型三能级系统的电磁感应透明(EIT) 效应. 铯原子基态6S_1/2, 第一激发态6P_3/2 和Rydberg 态形成阶梯型三能级系统, 探测光作用于6S_1/2 (F = 4)→6P_3/2(F' = 5) 的跃迁, 耦合光在Rydberg 跃迁线6P_3/2→49S_1/2 附近扫描, 形成Rydberg 原子EIT. 当对探测光频率施加一个几kHz 的调制时, 调制解调后的EIT 信号分裂为两个峰, 双峰间距与调制频率无关,而与调制幅度导致的失谐量大小(频率调制幅度) 成正比, 双峰间隔的一半等于探测光频率调制幅度的λ_p/λ_c = 1.67 倍. 实验结果与理论计算相一致. 本文的研究结果可应用于激光线型和频率抖动的实时监测.     

非标定波长调制吸收光谱气体测量研究

为消除可调谐激光调制吸收光谱气体测量技术对于标定过程的依赖,研究了二次谐波信号的非标定波长调制气体测量方法.通过对测量的二次谐波线型进行分析,给出相同工况下二次谐波模拟信号,并利用测量与模拟二次谐波信号进行线性拟合直接计算气体浓度.实验室内采用非标定波长调制气体测量方法,利用 6336.24 cm^-1处特征吸收谱线对10 cm长气体吸收池内的CO₂进行了测量.结果表明,非标定波长调制气体测量方法可适应各种不同条件,适合于现场气体在线测量.当调制系数在1.8—3. 关键词： 波长调制 二次谐波 吸收光谱 半导体激光器     

Investigation of all-optical analog-to-digital quantization using a chalcogenide waveguide: A step towards on-chip analog-to-digital conversion

We have investigated all-optical analog-to-digital quantization by broadening the pulse spectrum in a chalcogenide (As₂S₃) waveguide and subsequently slicing the measured spectrum using an array of filters. Pulse spectral broadening was measured for 8 different power levels in a 6 cm long As₂S₃ waveguide and used to analyze an 8-level all-optical quantization scheme employing filters with full-width at half-maximum (FWHM) bandwidth of 2 nm. A supercontinuum spectrum with −15 dB spectral width up to 324 nm was observed experimentally at large powers. This large spectral broadening, combined with filtering using a 128 channel arrayed waveguide grating (AWG) with 2 nm filter spacing, has the potential for all-optical quantization with 7-bit resolution. In order to encode the quantized signal we propose an encoder scheme which can be implemented using optical Exclusive-OR gates. Demonstrating all-optical quantization using a planar waveguide is an important step towards realizing all-optical A/D conversion on a chip.