CaS∶Eu,Sm红外上转换薄膜光谱性能分析

为研究红外上转换材料CaS∶Eu,Sm的光谱性能,搭建了实验平台,对其荧光谱、红外激励发光谱(上转换发光谱)、红外激励谱、荧光余辉衰减曲线、红外激励发光衰减曲线进行了测试.实验结果表明:CaS∶Eu,Sm可被450~550nm的光激发,荧光激发波峰位于470nm,红外响应波段为800~1 600nm,红外激励波峰为1 200nm.     

高功率掺镱光纤放大器中频率上转换发光现象的研究

建立了半导体抽运的高功率掺镱双包层光纤放大器实验系统,对放大器中的频率上转换发光现象进行了理论和实验研究,分析认为实验中由光纤侧面和两端观测到的绿色荧光是处于激发态的Yb2 相互作用,同时湮没而产生的合作荧光.分别对光纤放大器信号端和抽运端输出的荧光谱进行了测量.将实验谱线与理论计算得到的合作发光谱进行了对比分析.研究了信号光和放大自发辐射对上转换发光的影响,根据速率方程推导出荧光强度与抽运功率之问的理论关系表达式,同时通过实验获得了荧光强度与抽运功率的关系曲线.     

发光玻璃转换屏空间分辨率研究

根据康普顿散射原理 ,建立了康普顿散射导致发光玻璃屏模糊的简化模型 ,并通过数值模拟计算 ,给出了转换屏厚度对屏空间分辨的影响 ,数值计算结果与 1 2 Me V加速器上发光玻璃屏空间分辨率的实验测量值基本吻合。     

转换屏发光光谱对闪光照相成像质量影响研究

转换屏的X射线激发发光光谱与透镜系统的匹配偏差会对闪光照相光电接收系统的成像质量造成影响.提出了一种一维线阵全分辨的模拟计算方法,对在理想光源照射下系统成像视觉全分辨能力进行了模拟计算.用白光光源加滤波片照明分辨率板的实验方法,对不同光源照射下系统的成像质量进行了评估.分析表明,转换屏发光宽光谱及其中心波长与透镜系统不匹配均对成像分辨率造成一定影响,而对图像对比度造成较大影响.只有在透镜系统针对的消像差波段540～550 nm附近窄带发光的转换屏,其成像质量才能基本不受匹配影响,近似于模拟计算的结果.     

Tb~(3+)和Yb~(3+)掺杂Y_2O_3发光粉体的制备和近红外量子剪裁研究

采用共沉淀法制备了Y2O3∶Tb3+和Y2O3∶Tb3+,Yb3+两种样品。通过扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和荧光光谱仪分析和测试了样品的形貌、微结构和室温下的荧光光谱,得到了不同掺杂浓度、退火温度、溶液pH值下Y2O3∶Tb3+的最优工艺制备条件:Tb3+浓度1.5%、退火温度1 400℃、溶液偏碱性环境下,样品在300nm光激发下于543nm处有最大绿光发射。详细分析了Tb3+能级结构和跃迁属性与实验光谱的对应关系,阐述了工艺条件的影响机理和主要影响样品发光的荧光猝灭效应。制备的Y2O3∶Tb3+,Yb3+粉体,敏化离子Tb3+与激活离子Yb3+间存在能量传递过程,使样品在近红外区有可观的发光,从能级角度对两离子间的合作下转换发光过程进行了描述,同样分析了该体系下的荧光猝灭过程。实验证明近红外量子剪裁可有效提高掺杂离子的发光效率,在硅太阳能电池等领域有广阔的应用前景。     

Er~(3+)掺杂新型GeS_2-In_2S_3-CsI玻璃上转换光谱性质研究

用熔融淬冷法制备了掺Er3+的80GeS2-10In2S3-10CsI(mol%)硫卤玻璃样品,测试了样品的热学稳定性、喇曼光谱、吸收光谱以及上转换光谱,分析了Er3+离子在该玻璃中的上转换发光机理.应用Judd-Ofelt理论计算分析了Er3+离子在该样品中的强度参量Ωt(t=2,4,6)、自发辐射跃迁几率A、荧光分支比β以及辐射寿命τrad等光谱参量.在980nmLD泵浦激发下,首次在该种玻璃中观察到强烈的绿光(526nm、549nm),分别对应于2H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2的跃迁,其中549nm处绿光较强.549nm处上转换荧光寿命为0.34ms,量子效率为69%.同时研究了绿光(526nm、549nm)上转换发光强度随泵浦激发功率的变化,其发光曲线拟合斜率分别为1.71和2.03,表明绿光是双光子吸收过程.研究结果表明:掺Er3+的80GeS2-10In2S3-10CsI硫卤玻璃是一种上转换绿光激光器的潜在基质材料.     

掺稀土离子激光玻璃荧光光谱的测量

介绍了荧光光谱测量系统的测量原理,讨论了激发光源、单色仪光栅、样品的制备、激发光的激发位置和入射角、探测器、荧光光谱波段等测量条件的选取对激光玻璃荧光测量结果的影响。实验表明,在掺稀土离子激光玻璃荧光光谱的测量中,只有选取合适的测量条件,才可获得准确、可靠的测试结果。     

电子束泵浦氧化锌基量子阱的斯塔克效应

在不同功率密度的电子束泵浦条件下,对ZnO/Zn0.85Mg0.15O非对称双量子阱的荧光光谱进行了研究,并采用蒙特卡罗仿真模拟对测试结果进行了分析。模拟的结果和实验结果高度吻合。观测到了不随穿透深度变化的阱区发光峰红移,证明表面电荷积累引起了量子限域斯塔克效应。     

光谱校正技术在皮肤晚期糖基化终末产物检测中的应用

利用近紫外荧光光谱测量了人体皮肤组织晚期糖基化终末产物,并针对由被测皮肤组织吸收和散射引起的光谱畸变问题,重点研究了自体荧光光谱校正技术在荧光无创检测中的应用。采用波长为370nm的单色光照射人体手臂内侧皮肤,用光纤探头收集自体荧光光谱。在同一测试位置对荧光波段进行光谱扫描,得到皮肤组织反射率曲线。通过利用皮肤反射率曲线校正相应自体荧光光谱来获得固有荧光光谱。分别对糖尿病患者和健康对照组进行光谱检测和光谱校正,分析比较不同测试对象的校正结果。实验结果表明,光谱校正技术剔除了不同测试对象的皮肤差异对自体荧光光谱的影响,获得的固有荧光光谱能够作为区分糖尿病患者和健康对照组的依据。     

上转换无机荧光材料表面的氨基修饰

采用液相包覆沉积法对上转换无机荧光材料表面进行氨基修饰。在一定温度和催化剂作用下,用异丙醇作溶剂,3-氨丙基三乙氧基硅烷作为修饰剂对上转换无机荧光材料进行表面修饰。红外光谱证明了氨基的存在,热分析表明修饰氨基前后材料有不同的热失重过程,扫描电镜显示修饰氨基前后材料表面形貌的不同,沉降实验说明修饰氨基后的上转换无机荧光材料在水溶液中的分散性和稳定性都得到了提高。荧光测试发现修饰氨基前后材料发射的发光性质没有很大差异。实验表明在上转换无机荧光材料表面成功地进行了氨基修饰。     

G. 高速摄影和光子学应用的新发展

本文主要评述高速摄影与光子学在弹道、冲击和爆炸研究方面的应用,并介绍了一些新仪器和新的测试方法。     

微光高速电影摄影

低照度、低对比下的高速摄影不断增长的需要促进了新型摄影系统的发展,其中在镜头与高速运动胶片之间加入象增强器所构成的微光高速摄影可使摄影的灵敏度有显著的提高。它具有高光增益、高成家质量的优点。同时由于高速电子快门取代了机械快门,使此类摄影系统面目一新。由于高的光增益,使此摄影系统的信息记录能力大大增加,高速摄影的信息量I为: I=PFn²[log₂(1+SN)]g^2/3其中g=t_p/t_e((时间间隔)(曝光时间))当采用微光高速电影摄影时,它的信息量Γ为: Γ=PFn′²[log₂(1+S/N)](Gg)^2/3 I′/I=(n′/n)²G^2/3G通常为5×10到10⁴倍本章讨论了微光高速摄影系统中主要器件和主要技术。介绍了国外此摄影系统的发展水平与动向以及我国的应用前景。     

基于P31荧光粉的像增强器余辉测量方法研究

荧光屏余辉在高帧频速光子计数等系统应用中起着决定性作用。GJB 7351-2011《超二代像增强器通用规范》荧光屏余辉试验方法中规定光脉冲作为激励源,该方法中光脉冲激励源停止后光源照度下降缓慢,造成在短余辉粉（μs级）和中余辉粉（ms级）的余辉时间测量中测试结果不准。针对该问题,提出了一种在光照持续工作状态下,用光电阴极电压脉冲信号作为激励源的荧光屏余辉测试方法,该方法中光电阴极超快响应时间（一般为1 ns左右）和脉冲电压信号的较短边沿时间（一般可控制在10 ns以内）特性改善了激励源自身时间响应对荧光屏余辉测试结果准确性带来的影响。基于该方法建立了一套微光像增强器荧光屏余晖测量装置,对P31荧光粉的国产三代微光像增强器余辉进行了重复性测量,对测量不确定度进行了误差分析,其扩展不确定度为3.2%,达到了传统光电测试仪器的准确度要求,可满足微光像增强管荧光屏余辉测量的要求。该研究成果为更高性能产品提供了一种检测手段。     

Development of afterglow time test system for nanosecond fluorescent screen of low-level-light image intensifier北大核心CSCD

The time characteristics of fluorescent screen is one of the important parameters to evaluate the performance of image intensifier. At present, there is no measurement method for the afterglow time of nanosecond fluorescent screen of low-level-light image intensifier. Based on the traditional test scheme of image intensifier afterglow time, a afterglow time test system for nanosecond fluorescent screen was developed. This system used a high-speed signal generator with the sampling rate of 250 MHz to complete the excitation of the laser diode light pulse, and a photomultiplier tube was used with the descending time of 0.57 ns to complete the photoelectric conversion of the fluorescent screen light signal. The weak photocurrent signal of μA magnitude was amplified and converted to a single-terminal differential circuit to complete the AD conversion in AD9684. Then the digital luminance information of the fluorescent screen was stored in the double data rate SDRAM (DDR) unit after field programmable gate array (FPGA), and the host computer sent instructions to read the DDR memory. The USB3.0 high-speed transmission protocol was used to transmit data to the host computer. In the data processing, the Kalman filtering and fast finding falling edge algorithm were used to realize the accurate measurement of noise filtering from collected data and afterglow time. The test results show that the proposed afterglow time test system for nanosecond fluorescent screen can effectively test the image intensifier with ultrafast optical characteristics. The afterglow test results of P47 phosphor reaches 118.094 4 ns, and the repeatability reaches 2.08%. © 2022 Editorial office of Journal of Applied Optics. All rights reserved.     

电子带宽对高速视频成像系统的限制

分析了高速视频成像系统的信息传递关系,从系统传递一定的信息量出发,得出其对电子系统带宽的要求;以靶场应用为对象,通过对满足测试需要的高速信息流量的分析计算,得出结论:在实际的电子线路和计算机处理技术的能力下,由于电子系统带宽的制约,高速视频成像尚不能完全取代传统的胶片式高速摄影系统.     

Z“箍缩”的时间分辨测量技术研究

针对在阳加速器上进行的Z箍缩内爆实验所要求的超快分幅摄影技术研究,主要利用八个微通道板构成摄影系统的快门以达到时间分辨的要求,同时解决了在阳加速器上的精密同步问题以使系统可以稳定、可靠地一次拍摄到八幅图像,图像间隔最小为10 ns,曝光时间可达到3 ns.该技术以分幅原理获得大幅面的图像数据,具有图像特征清晰、空间信息详细的特点,为Z箍缩过程的研究提供了翔实的实验数据.     

A. 高速摄影机和判读设备

本文介绍了间歇式、棱镜补偿式、转镜高速摄影机和判读仪的新进展,也涉及到十八届国际高速摄影与光子学会议展览会的部分内容。     

高速微粒子场的全息诊断技术

本文用全息摄影方法研究了爆炸产物阵面上微粒子场。据高速摄影测试结果表明,产物阵面微粒子约以5000米/秒的速度飞散。着重讨论了全息摄影允许的微粒子运动速度与其它参数关系的计算公式,同轴全息和离轴全息的特点和适应范围以及如何用空间滤波技术获得高分辨率的微粒子图象。     

Application of LFS-3 crystals as luminescent screens of picosecond image tubes

It is shown that the LFS-3 crystal installed as a luminescent screen in a picosecond image tube provides the shortest afterglow time in comparisonwith all other fast-damping luminescent screens such as Y₃Al₅O₁₂:Ce, Y₂SiO₅:Ce, and others we previously tested under similar conditions. The LFS-3 crystal exposed to single 8-ps pulses of 12–15-keV electrons shows the luminescence decay time no more than 250 ns by the level of 10^-2 of the maximum.     

自动跟踪式同步机在高速摄影中的应用

自动跟踪式同步机是一种新型的多功能计时、延时仪器。它可以μs精度测量和显示被测时间间隔,并根据测量值自动跟踪被测对象,以±0.2μs的精度输出多路延时讯号,解决各种高速摄影中的同步问题。它具有极强的抗干扰能力,可以在放电电压1mv,放电电流10kA,空间电磁场5kV/m的强电磁干扰的恶劣条件下正常工作。本文详细介绍了自动跟踪式同步机在脉冲X光摄影、可见光高速摄影、动光弹摄影中的应用及其结果。