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全光谱傅里叶变换光声光谱的气体检测研究 被引量：1
1
作者 崔佳佳 袁宇鹏 +7 位作者 李尚志 刘小利 邸劲 王耀鑫 崔茹悦 薛积禹 董磊 武红鹏 《压电与声光》 北大核心 2025年第2期376-383,共8页
提出了一种基于差分共振光声池的傅里叶变换光声光谱技术,并系统地评估了其在宽带检测和多气体同步检测方面的性能表现。通过引入干涉仪的相位调制和机械斩波器的强度调制,实现了对宽带光源的统一调制,从而实现了傅里叶变换光谱与谐振... 提出了一种基于差分共振光声池的傅里叶变换光声光谱技术,并系统地评估了其在宽带检测和多气体同步检测方面的性能表现。通过引入干涉仪的相位调制和机械斩波器的强度调制,实现了对宽带光源的统一调制,从而实现了傅里叶变换光谱与谐振光声探测模块的高效结合。实验采用卤钨灯热光源与碳棒热光源对甲烷、乙炔等单组分气体及其多组分混合气体进行检测,实现了在1~20μm波段范围内的宽带响应。结果表明,傅里叶变换光声光谱技术融合了傅里叶变换光谱和光声光谱的优势,具备宽光谱响应、高分辨率、并行复用、无背景干扰及无波长选择的特性,可支持气体宽带检测和多气体同步检测,展现出全光谱检测的潜力,广泛适用于从可见光到红外甚至太赫兹波段的检测应用。 展开更多
关键词 傅里叶变换光声光谱 多气体同步检测 宽带检测 光声池 全光谱
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极化无关类电磁感应透明现象超表面研究
2
作者 丁亚琼 刘喆超 +2 位作者 付新铭 许征 童元伟 《上海理工大学学报》 北大核心 2025年第3期317-323,共7页
为克服传统类电磁感应透明(EIT)结构对入射光极化状态的高度依赖问题,利用电磁场仿真软件和耦合模理论设计了一种具备极化无关特性的类电磁感应透明结构的超表面,实现了在任意极化方向上稳定的透射谱响应。该超表面由4个金属三角环和4... 为克服传统类电磁感应透明(EIT)结构对入射光极化状态的高度依赖问题,利用电磁场仿真软件和耦合模理论设计了一种具备极化无关特性的类电磁感应透明结构的超表面,实现了在任意极化方向上稳定的透射谱响应。该超表面由4个金属三角环和4根金属棒组成,呈四重旋转对称排列于介电基板上。金属三角环和金属棒2个亮共振的相消干涉引起了与极化无关的类电磁感应透明现象。数值模拟结果表明,该超表面在10.55 GHz左右呈现一个类电磁感应透明窗口,慢波群延迟时间为0.46 ns。通过调节超表面的几何参数,可以灵活地调节类电磁感应透明频率和相应的慢波群延迟。该设计为类电磁感应透明现象在多场景下的光学传感、慢光器件及光通信系统中的实际应用奠定了坚实基础,并可扩展至其他频段,具有极化无关滤波、传感及非线性效应应用的潜力。 展开更多
关键词 电磁感应透明 超表面 慢波 极化无关 可调谐
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光谱辐射照度国际关键比对装置、方法与结果分析 被引量：1
3
作者 代彩红 王彦飞 +2 位作者 李玲 吴志峰 谢一航 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS 北大核心 2025年第1期1-7,共7页
基于高温黑体辐射源和双光栅光谱辐射比较测量系统,中国计量科学研究院自主研制了新一代光谱辐射照度国家基准装置,波长范围覆盖230~2550 nm,以一组稳定的卤钨灯作为副基准灯组,保存和传递光谱辐射照度量值。黑体的温度溯源至铂-碳Pt-C... 基于高温黑体辐射源和双光栅光谱辐射比较测量系统,中国计量科学研究院自主研制了新一代光谱辐射照度国家基准装置,波长范围覆盖230~2550 nm,以一组稳定的卤钨灯作为副基准灯组,保存和传递光谱辐射照度量值。黑体的温度溯源至铂-碳Pt-C和铼-碳Re-C共晶点黑体,在3021 K采用钨碳-碳WC-C共晶点黑体进行验证。采用新基准装置,2017年-2019年NIM参加国际计量局组织的光谱辐射照度国际关键比对CCPR-K1.a,比对由全俄光学物理学测量研究院(VNIIOFI)主导,共有12个实验室参加。比对结果表明:除少数实验室外,在250~290、300~1300、1500~2500 nm波长范围,各参比实验室之间的一致性分别为±2.0%、±1.0%和±2.0%。在紫外、可见和近红外波段,NIM与国际比对参考值的平均相对偏差分别为0.13%、0.28%和0.15%。在250~2500 nm全波段,NIM与国际比对参考值的平均相对偏差为0.17%,与2004年平均相对偏差0.9%相比,测量能力提升显著。 展开更多
关键词 光谱辐射照度 国际比对 高温黑体 测量不确定度 国家基准
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改进鲸鱼优化算法在前向激光散射颗粒测量技术粒径分布反演中的应用 被引量：1
4
作者 刘会玲 韩星星 +2 位作者 赵蓓 高冰 汪加洁 《光子学报》 北大核心 2025年第3期118-131,共14页
颗粒粒度分布反演算法优化是前向激光散射法测量颗粒粒径分布中的一个关键问题。对于待测颗粒群粒径分布呈现双峰或多峰的情况,由于反演过程中的寻优参数成倍增加,反演计算量成指数增大,传统反演算法存在寻优效率快速下降,鲁棒性和反演... 颗粒粒度分布反演算法优化是前向激光散射法测量颗粒粒径分布中的一个关键问题。对于待测颗粒群粒径分布呈现双峰或多峰的情况,由于反演过程中的寻优参数成倍增加,反演计算量成指数增大,传统反演算法存在寻优效率快速下降,鲁棒性和反演精度迅速恶化等问题。通过改进鲸鱼优化算法在多维函数求解寻优中的特性,针对前向激光散射法中颗粒粒径分布反演问题提出了一种对数形式的自适应概率阈值和非线性变化的收敛因子,提高了鲸鱼优化算法在反演寻优过程中平衡全局搜索以及局部寻优的能力。通过反向学习方法进行初始化以及借助贪婪原则进行个体更新,可以实现对颗粒粒度分布的精确快速反演。仿真结果表明,该算法对在不同程度随机噪声下服从正态分布、Rosin-Rammler分布和Johnson'S_(B)分布的单峰及多峰分布具有很好的鲁棒性与反演精度。将该算法应用于聚苯乙烯标准颗粒群的实验测量,得到了很好的反演结果,验证了该算法在抗噪性能和测量准确性上的有效性。 展开更多
关键词 前向激光散射 群智能优化算法 鲸鱼优化算法 颗粒粒度分布 多峰分布
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短波中波红外折反射式共口径光学系统设计 被引量：1
5
作者 马洪涛 韩冰 +2 位作者 许洪刚 李旭 张明亮 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第2期359-367,共9页
为了实现高精度、高可靠性的动态场景模拟,设计了一套短波中波多波段折反射式共口径光学系统。该系统结合了反射、折射和共口径光路的优势,该系统分为主光学系统、短波光学系统和中波光学系统,3个系统分别独立设计。通过理论计算得到光... 为了实现高精度、高可靠性的动态场景模拟,设计了一套短波中波多波段折反射式共口径光学系统。该系统结合了反射、折射和共口径光路的优势,该系统分为主光学系统、短波光学系统和中波光学系统,3个系统分别独立设计。通过理论计算得到光学系统的初始结构,再利用光学设计软件对光学参数作进一步细化,最后,按照光瞳匹配原则将各分系统组合在一起,并对系统的成像质量作进一步优化设计。利用调制传递函数(Modulation Transfer Function,MTF)和畸变等定量评价指标,仿真验证了系统设计的合理性。结果显示:所设计的短波光学系统视场角为±0.107°、焦距为2500 mm、入瞳尺寸为300 mm,MTF达到衍射极限,畸变小于0.3%;中波光学系统的视场角为±0.65°、焦距为750 mm、入瞳尺寸为300 mm,MTF接近衍射极限,畸变小于1%。该系统成像质量好、体积小、实用性强,在光电跟瞄和空间探测等领域具有较大应用潜力。 展开更多
关键词 景物模拟器 光学设计 短波中波红外成像 共口径光学系统
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水中重金属的光学参数计算方法及光谱分析——以典型铅化合物为例 被引量：1
6
作者 梁业恒 欧阳宇纯 +6 位作者 许敏端 邓孺孺 雷聪 徐丹 郭昱 谷钰泽 刘蓉 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第8期2149-2155,共7页
基于遥感的水体重金属反演一直是环境遥感领域中的难点方向,其中一个重要原因是与重金属相关的光学参数未被系统地测量形成完整的光谱库,导致遥感反演模型中输入参数的缺失,从而限制了学者们向更深入的方面开展研究。鉴于此,选择四种在... 基于遥感的水体重金属反演一直是环境遥感领域中的难点方向,其中一个重要原因是与重金属相关的光学参数未被系统地测量形成完整的光谱库,导致遥感反演模型中输入参数的缺失,从而限制了学者们向更深入的方面开展研究。鉴于此,选择四种在重金属污染企业生产废水中常见的铅化合物:硫酸铅、四氧化三铅、铬酸铅、硫化铅,测量其在波长范围350~2500 nm的反射率光谱,并对四者的光谱特征进行分析和对比讨论;在此基础上,通过设计反射率和透射光相配合的室内外实验,提出一种能应用在水体重金属遥感模型的化合物样品液吸收系数、散射系数和消光系数计算方法。反射率测量结果发现:四种铅化合物的光谱曲线各自呈现独有的特征,具有明显的可区分性。其中,硫酸铅和硫化铅的反射率总体变化不大,硫酸铅反射率大部分波长维持在80%以上,值域变化幅度约为17%,而硫化铅反射率则总体在15%以下,值域变化幅度约7%;而四氧化三铅和铬酸铅的反射率变化特征均呈较为丰富的“S”型,存在特征的反射峰和谷。四种化合物的反射率大小关系,以波长747 nm为分界处,在此之前变化丰富;之后则趋于稳定,具体为硫化铅<铬酸铅<硫酸铅<四氧化三铅。进一步地,以硫酸铅样品液为例,计算得到其波长范围400~900 nm的吸收系数在0.001 m^(-1)·mg^(-1)·L上下波动,在波长451和848 nm附近出现极小值,725 nm附近出现极大值;散射系数从0.019 m^(-1)·mg^(-1)·L缓慢增加至0.027 m^(-1)·mg^(-1)·L,近似为斜率很小的斜线。结果说明水中硫酸铅对入射光的消光作用主要来自于散射,吸收影响很小,而且散射和消光系数随波长变化不大,近似为粒子散射类型中的“无选择散射”,符合“大颗粒”的散射特征。以上工作不仅为遥感反演过程中敏感波段选择提供参考依据,同时也是实现水中铅浓度遥感反演所必需的基础数据,也为其他重金属化合物光学参数的测量提供方法支撑,进一步为水体重金属遥感理论打下基础。 展开更多
关键词 水体重金属遥感 反射率 散射系数 光谱分析 铅化合物
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表面等离子体共振成像研究进展(特邀) 被引量：1
7
作者 王琦 张滇澐 +2 位作者 张丽超 祁志美 赵勇 《红外与激光工程》 北大核心 2025年第4期157-174,共18页
表面等离子体共振成像(Surface Plasmon Resonance Imaging,SPRI)技术作为一种免标记、高灵敏度的生物传感技术,因其在实时监测和分析生物分子相互作用方面的能力而受到广泛关注。SPR I技术通过检测生物传感芯片上配位体与分析物之间的... 表面等离子体共振成像(Surface Plasmon Resonance Imaging,SPRI)技术作为一种免标记、高灵敏度的生物传感技术,因其在实时监测和分析生物分子相互作用方面的能力而受到广泛关注。SPR I技术通过检测生物传感芯片上配位体与分析物之间的相互作用情况,进而探测物质的性质和结构。介绍了SPRI的基本原理,包括表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,SPR)和SPRI的详细机制。SPR现象是由于光波与金属表面自由电子相互作用而产生的,当光波与表面等离子体发生共振时,反射光强度会大幅度地减弱,这一现象可以用来监测生物分子间的相互作用。SPRI技术则是将SPR技术与成像技术结合,通过监测生物芯片表面的折射率变化来实时检测分子相互作用,确定分析物浓度和相互作用的亲和力,随后深入剖析了近年来在成像技术方面所取得的显著进步与革新,这些进步不仅提升了成像的分辨率与精确度,还极大地拓展了SPRI技术的应用范围。此外,还探讨了SPR I在生物传感领域的应用,包括细胞研究、生物标志物检测和细菌和病毒检测等方面。最后,对SPR I技术的未来发展趋势进行了展望,预计随着技术的进步,SPR I技术在检测灵敏度、成像速度和便携性等方面将得到显著提升。 展开更多
关键词 表面等离子体共振成像 棱镜耦合 非棱镜耦合 成像技术提升 生物传感
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紫外-荧光特征级融合结合CARS-BO-LSSVM的水质COD检测方法 被引量：1
8
作者 郑培超 李成林 +5 位作者 王金梅 杨琴 曾金锐 吕强 阮伟 何浩楠 《中国测试》 北大核心 2025年第4期91-99,共9页
化学需氧量(COD)是表征水体中有机物含量的重要指标。使用基于不同光谱法的算法模型可以实现地表水COD的快速准确检测,针对紫外吸收光谱法和激光诱导荧光光谱法在测量精度上的不足,提出基于紫外-荧光特征级融合的光谱检测方法。将采集... 化学需氧量(COD)是表征水体中有机物含量的重要指标。使用基于不同光谱法的算法模型可以实现地表水COD的快速准确检测,针对紫外吸收光谱法和激光诱导荧光光谱法在测量精度上的不足,提出基于紫外-荧光特征级融合的光谱检测方法。将采集的实际水样经标准化学法得到COD理化值,以氘卤灯作为紫外-可见光源和以405 nm单波长半导体激光器作为激发光源,采用自主搭建的光谱系统采集水样的紫外吸收光谱和荧光发射光谱。选择Savitzky-Golay滤波对光谱去噪平滑,由竞争性自适应重加权采样(CARS)对光谱进行特征提取,并与主成分分析、连续投影算法对比,以贝叶斯优化的最小二乘支持向量(BO-LSSVM)算法作为建模方法,分别建立基于紫外吸收光谱法、激光诱导荧光光谱法和紫外-荧光特征级融合法的预测模型。结果表明:采用紫外-荧光特征级融合法的预测模型性能优于单一光谱法,提出的基于紫外-荧光特征级融合结合CARS-BO-LSSVM模型在噪声容限和预测精度方面优于其他模型,训练集R2为0.9371、RMSE为0.2726 mg·L^(–1)、MRE为9.99%,测试集R2为0.9377、RMSE为0.2578 mg·L^(–1)、MRE为7.68%。该方法对水质光谱的非线性分析具有良好的泛化性和鲁棒性,可为水质COD的快速检测提供可靠的参考价值和研究思路。 展开更多
关键词 化学需氧量 激光诱导荧光 特征级数据融合 竞争性自适应重加权采样
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基于机器视觉的平凸透镜曲率半径检测方法 被引量：1
9
作者 许灿华 薛孔松 +2 位作者 王雅婷 毛梦瑶 曾志平 《实验室研究与探索》 北大核心 2025年第1期153-157,共5页
提出了一种基于机器视觉的牛顿环参数检测方法,用于测量平凸透镜的曲率半径。实验采用钠光灯为光源,通过分束镜反射入射光并采集牛顿环干涉图样,利用HALCON软件进行图像处理,包括预处理、图像锐化、取骨骼操作和轮廓分割等步骤。通过拟... 提出了一种基于机器视觉的牛顿环参数检测方法,用于测量平凸透镜的曲率半径。实验采用钠光灯为光源,通过分束镜反射入射光并采集牛顿环干涉图样,利用HALCON软件进行图像处理,包括预处理、图像锐化、取骨骼操作和轮廓分割等步骤。通过拟合圆形轮廓,提取暗条纹的圆心坐标和半径,进而计算透镜的曲率半径。实验结果显示,所提方法能在毫米级误差下准确测得平凸透镜的曲率半径。 展开更多
关键词 机器视觉 牛顿环 图像处理 曲率半径测量 干涉条纹分析
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基于多视角的成像技术与图像增强方法综述 被引量：1
10
作者 李安虎 金佳亮 +1 位作者 刘也琳 马珺琳 《陕西师范大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期1-23,共23页
多视角成像技术通过捕捉不同角度的图像而获取丰富的场景信息,可为自动驾驶、智能制造和机器人导航等领域提供关键的视觉数据。该文总结了主流的多视角成像系统的构成要素、工作原理及其实现方法,从动态成像的适应性、成像精度、成本效... 多视角成像技术通过捕捉不同角度的图像而获取丰富的场景信息,可为自动驾驶、智能制造和机器人导航等领域提供关键的视觉数据。该文总结了主流的多视角成像系统的构成要素、工作原理及其实现方法,从动态成像的适应性、成像精度、成本效益及系统综合性能等关键维度,深入剖析了不同多视角成像系统的显著优势及其存在的局限。进一步针对视觉图像增强技术,结合传统图像处理方法与深度学习技术,讨论了在提升多视角成像质量方面的应用与效果。小型化与低功耗的硬件系统、深度学习算法的集成和应用及多模态数据融合将是多视角成像技术未来发展的重要方向。 展开更多
关键词 多视角 计算成像 图像增强 机器成像
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基于LED点光源的星上相对辐射定标方法研究
11
作者 司孝龙 黄文薪 +7 位作者 张黎明 乔延利 石志诚 石栋梁 练敏隆 徐伟伟 钱坤 李鑫 《光子学报》 北大核心 2025年第6期57-69,共13页
针对多片CCD拼接面阵相机在轨运行过程中面临的相对辐射定标与图像非均匀性校正应用需求,提出一种基于LED点光源组件的星上相对辐射定标方法。基于点光源辐照度平方反比定律的理论基础,利用固定位置空间分布的稳定光源作为辐射参考基准... 针对多片CCD拼接面阵相机在轨运行过程中面临的相对辐射定标与图像非均匀性校正应用需求,提出一种基于LED点光源组件的星上相对辐射定标方法。基于点光源辐照度平方反比定律的理论基础,利用固定位置空间分布的稳定光源作为辐射参考基准,通过构建包含实验室比对测量标定、在轨定标系数校正和性能验证的完整技术体系,实现遥感载荷全生命周期相对辐射定标监测及校准。通过实验室LED点光源组件光谱辐照度空间分布特征分析,建立点光源光强空间分布与光谱辐照度之间的关系,计算出点光源组件到达像面位置的光谱辐照度空间分布,结合高均匀性积分球光源相对辐射定标比对测量,得到点光源组件的相对辐射定标空间分布系数,入轨后进一步对相对辐射定标系数进行校正后,构建了一种星上相对辐射定标和非均匀校正算法。实验室测量了不同驱动电流点光源成像位置的辐照度分布,比值分布的相对标准偏差≤0.05%,验证了其分布不随电流高低变化的特性。利用不同积分时间(8~16 ms)影像数据模拟对地不同地表反射率成像状态,对本文提出的算法应用效果进行验证,校正后影像非均匀性显著改善,通过广义噪声法评估校正前后的非均匀性提升效果,8 ms积分时间由1.75%降至0.97%,12 ms积分时间由1.55%降至0.89%,16 ms积分时间由2.28%降至1.28%。依据不同波段能级分布与驱动电流间对应关系,采用多LED及能级组合的定标控制策略,可实现宽谱段多能级有效辐射能量输入。系统性能测试显示,连续30 min连续重复开关LED点光源稳定性优于0.08%,总剂量辐照试验后各波段能量变化小于1%,满足在轨应用要求。本方法为遥感载荷在轨实时辐射校正提供了有效解决方案。 展开更多
关键词 遥感与传感器 相对辐射定标 星上定标 CCD遥感器 非均匀性校正
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基于差分吸收光谱技术的双光源SO_(2)、NO和NO_(2)浓度检测研究
12
作者 笪耀东 石腾达 +4 位作者 王钊 常勇强 李冰倩 高杰 张云刚 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第8期2140-2148,共9页
锅炉排放的SO_(2)和NO_(x)对大气环境质量影响巨大,准确检测其排放浓度对于环境保护至关重要。紫外差分吸收光谱技术由于灵敏度高、抗干扰能力强等优点,已成为SO_(2)和NO_(x)排放检测的重要手段。便携式SO_(2)和NO_(x)检测设备常用氘灯... 锅炉排放的SO_(2)和NO_(x)对大气环境质量影响巨大,准确检测其排放浓度对于环境保护至关重要。紫外差分吸收光谱技术由于灵敏度高、抗干扰能力强等优点,已成为SO_(2)和NO_(x)排放检测的重要手段。便携式SO_(2)和NO_(x)检测设备常用氘灯作为光源,但在其光谱范围(180~400 nm)内无法避免NO和NO_(2)的相互干扰从而影响检测准确性。为此,本文提出了一种基于差分吸收光谱技术的双光源SO_(2)、NO和NO_(2)浓度检测方法。通过组合高压氘灯和LED双光源扩展光源光谱范围,采用多项式拟合、小波滤波和最小二乘法对SO_(2)、NO、NO_(2)分别在295~305、220~230以及425~450 nm范围内的光谱数据进行浓度反演,并对SO_(2)和NO出现的高浓度线性偏差以及NO_(2)低浓度偏差进行线性度修正,实现了在宽浓度范围内单组分气体的高精度定量分析。最后,针对SO_(2)与NO在220~230 nm范围内的光谱重叠问题构建了混合气体光谱解算模型,实现了SO_(2)、NO与NO_(2)混合气体分别在0~1000、0~500及0~500 ppm范围的浓度检测。三种物质的最低检出限分别为0.394、0.30和0.78 ppm,相对不确定度为1.00%。 展开更多
关键词 锅炉 二氧化硫 一氧化氮 二氧化氮 氘灯 LED 差分吸收光谱 检测
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基于Fluent仿真的原子层沉积法制备镀膜毛细管研究
13
作者 赵慧斌 李艳丽 +3 位作者 吕文思 孔祥东 韩立 张贺 《光子学报》 北大核心 2025年第3期242-252,共11页
采用Fluent仿真工具对三种模型下气体在毛细管内的流通过程进行模拟,通过稳态和瞬态仿真,系统研究了不同模型下,气体在腔室和毛细管内的扩散过程。仿真结果显示,当毛细管与一个出气口连接,其余出气口全部打开时,流经毛细管的气体充足,... 采用Fluent仿真工具对三种模型下气体在毛细管内的流通过程进行模拟,通过稳态和瞬态仿真,系统研究了不同模型下,气体在腔室和毛细管内的扩散过程。仿真结果显示,当毛细管与一个出气口连接,其余出气口全部打开时,流经毛细管的气体充足,在吹扫过程结束时,腔室内无多余气体残留。在此基础上,根据三种模型,利用原子层沉积技术在单毛细管内表面制备了HfO_(2)薄膜,测试结果与仿真分析结果一致。采用优化的镀膜模型实现在毛细管内表面生长厚度均匀、表面光滑的薄膜。 展开更多
关键词 Fluent仿真 原子层沉积 毛细管 内表面镀膜 气体扩散
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超宽带简并光参量放大中的寄生效应
14
作者 李纲 杨雷 +4 位作者 黄征 谢娜 卢峰 蒋东镔 周凯南 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第6期28-34,共7页
详细研究了在走离补偿及非走离补偿两种方式下,钛宝石(Ti:sapphire)激光倍频泵浦的非共线超宽带简并光参量放大中二次谐波寄生效应的影响。研究表明,在非走离补偿方式下,通过适当增加泵浦光与信号光的非共线角,在确保信号光宽光谱放大... 详细研究了在走离补偿及非走离补偿两种方式下,钛宝石(Ti:sapphire)激光倍频泵浦的非共线超宽带简并光参量放大中二次谐波寄生效应的影响。研究表明,在非走离补偿方式下,通过适当增加泵浦光与信号光的非共线角,在确保信号光宽光谱放大的同时,可以有效降低二次谐波寄生效应对信号光输出光谱的影响。获得了不同泵浦光光谱带宽下,简并光参量放大的信号光输出光谱及输出通量演化规律,明确了在给定信号光输出光谱带宽下对泵浦光光谱带宽的要求。研究结果为基于简并光参量放大的超宽带高时域对比度飞秒种子光产生提供设计依据。 展开更多
关键词 超宽带简并光参量放大 二次谐波 寄生效应 走离补偿
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基于矢量衍射的光学系统设计与偏振像差补偿
15
作者 李英超 于文超 +4 位作者 王超 王凯凯 刘嘉楠 王祺 刘壮 《中国光学(中英文)》 北大核心 2025年第4期839-849,共11页
含有数字微镜阵列(DMD)的长波红外偏振光学系统中产生的衍射现象会导致系统中偏振像差发生变化,从而造成长波红外偏振光学系统偏振测量精度下降。针对这一问题,提出一种含DMD的长波红外二次成像光学系统偏振像差分析及补偿方法。首先,... 含有数字微镜阵列(DMD)的长波红外偏振光学系统中产生的衍射现象会导致系统中偏振像差发生变化,从而造成长波红外偏振光学系统偏振测量精度下降。针对这一问题,提出一种含DMD的长波红外二次成像光学系统偏振像差分析及补偿方法。首先,基于长波红外偏振光学系统中波长与DMD像元尺寸的比值构建衍射与偏振像差特性传输模型,提出基于矢量衍射—偏振光琼斯矢量理论的偏振像差分析方法。其次,推导DMD的偏振像差和偏振度情况,确定DMD的最佳衍射级次、入射角与衍射效率,进而设计含DMD的二次成像长波红外偏振光学系统,得到DMD衍射特性对偏振像差的影响情况。最后,通过倾斜投影物镜、镜片镀膜及减小表面入射角来补偿光学系统的偏振像差,以解决衍射现象对长波红外偏振光学系统偏振像差产生的影响。仿真结果表明,系统全视场调制传递函数在截止频率处均接近衍射极限,最大畸变小于0.2%,成像质量良好,整体系统的二向衰减经补偿后减小到原来的1/12。该分析模型能够揭示衍射与偏振像差之间的关系,该补偿方法可以有效降低偏振像差。 展开更多
关键词 长波红外 偏振像差 光学系统设计 矢量衍射 数字微镜阵列
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空间目标光学散射特性计算方法研究
16
作者 张玉双 谢晓钢 +2 位作者 苏华 张飞舟 李果 《强激光与粒子束》 北大核心 2025年第9期182-190,共9页
光学散射特性是空间目标的重要特征,在目标识别和探测系统中起着非常重要的作用。针对空间目标仿真渲染需求,以及传统目标光学散射特性方法仅给出目标光学散射截面(OCS)、散射特性或模拟目标图像等不足,对空间目标光学散射特性计算进行... 光学散射特性是空间目标的重要特征,在目标识别和探测系统中起着非常重要的作用。针对空间目标仿真渲染需求,以及传统目标光学散射特性方法仅给出目标光学散射截面(OCS)、散射特性或模拟目标图像等不足,对空间目标光学散射特性计算进行了较全面研究,给出了空间目标光学散射特性计算流程,给出了目标OCS、目标辐照度、天光背景亮度、目标星等、信噪比和探测概率等计算公式,根据太阳辐射特性、相对于站址位置、天地背景球辐射特性等,利用图形处理单元(GPU)和着色语言实现任意时刻目标光学散射特性计算(目标OCS、探测器接收到的目标反射光功率和背景光功率、目标星等、信噪比和探测概率、模拟目标亮度图像等)。通过球体和圆柱体实验验证了目标OCS计算正确性。通过光学散射特性仿真实验,给出了空间目标在不同站址、不同反射特性和不同探测窗口下目标光学散射特性计算结果,结果表明,目标光学散射特性计算结果合理。给出了全套计算公式、计算参数和计算结果,对空间目标光学散射特性计算、目标图像识别等研究提供了参考。 展开更多
关键词 光学散射特性 空间目标 微元划分 着色语言 快速计算
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中国先进研究堆中子科学的研究及应用进展
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作者 陈东风 武梅梅 +19 位作者 高健翔 姚永刚 李天富 孙凯 焦学胜 郝丽杰 马小柏 李眉娟 贺林峰 王子军 肖才锦 刘晓龙 郭浩 李正耀 王洪亮 刘荣灯 闫士博 赵梁 余俊龙 张焕乔 《原子能科学技术》 北大核心 2025年第9期1792-1804,共13页
基于高通量中子源的中子科学平台是国家重大科技基础设施(大科学装置),在物理、化学、材料、生物等基础科学领域,以及工业、能源、环境、信息、量子和医药人体健康等应用领域发挥着不可替代的关键支撑作用,是衡量国家综合科技实力的重... 基于高通量中子源的中子科学平台是国家重大科技基础设施(大科学装置),在物理、化学、材料、生物等基础科学领域,以及工业、能源、环境、信息、量子和医药人体健康等应用领域发挥着不可替代的关键支撑作用,是衡量国家综合科技实力的重要体现。依托中子通量亚洲第一、世界第三的中国先进研究堆(CARR),中国原子能科学研究院已建成拥有18台先进中子谱仪的中子科学平台,具备开展中子散射、中子成像及中子活化分析等综合研究能力。本文重点介绍CARR中子科学平台在多学科交叉研究、中子技术研发等方面的最新进展,并对未来发展进行展望。 展开更多
关键词 中国先进研究堆 中子科学 无损分析
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基于偏振信息的污泥沉降比快速测量研究
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作者 王新强 覃杉 +4 位作者 孙晓兵 熊伟 叶松 王方原 童宣科 《应用光学》 北大核心 2025年第1期121-128,共8页
污水处理是人类生产、生活中保持水源清洁的重要环节,污泥沉降比是衡量污水处理效果的关键指标。现有的污泥沉降比测量需要等杂质沉淀完成,耗费时间长,检测效率低下。为了实现实时、非接触、低耗测量污泥沉降比,研究了均匀污泥水样光偏... 污水处理是人类生产、生活中保持水源清洁的重要环节,污泥沉降比是衡量污水处理效果的关键指标。现有的污泥沉降比测量需要等杂质沉淀完成,耗费时间长,检测效率低下。为了实现实时、非接触、低耗测量污泥沉降比,研究了均匀污泥水样光偏振信息与沉降比之间的关系,通过测量污泥沉淀前混合溶液的偏振图像,提取偏振特征参量,利用BP(back propagation)神经网络对偏振参量与沉降比进行训练建模,建立了输入层为I、Q、U、P、θ,隐含层节点数为13,输出层为污泥沉降比,网络拓扑结构为“5-13-1”的BP神经网络预测模型。模型训练采用L-M(Levenberg-Marquardt)算法,网络传递函数采用tansig-purelin。结果表明:预测模型的平均相对误差为4.361%,平均绝对误差为0.00821,均方误差为0.00014,均方根误差为0.01213,四者均在误差允许的范围内,能够用于污泥沉降比的快速预测。 展开更多
关键词 偏振信息 污泥沉降比 定量检测 BP神经网络
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基于高光谱成像的烟火药快速可视化识别方法
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作者 李云鹏 王宏炜 +3 位作者 代雪晶 武连全 胡伟成 张彦春 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第8期2183-2189,共7页
涉爆现场勘查工作中,烟火药的快速探测和准确识别对重大突发爆炸案件的防控与快速处置起着至关重要的作用,而当前对烟火药等爆炸物进行现场快速检测方法大多存在识别速度低、可视化困难等问题。鉴于此,提出一种基于高光谱成像技术结合... 涉爆现场勘查工作中,烟火药的快速探测和准确识别对重大突发爆炸案件的防控与快速处置起着至关重要的作用,而当前对烟火药等爆炸物进行现场快速检测方法大多存在识别速度低、可视化困难等问题。鉴于此,提出一种基于高光谱成像技术结合单类支持向量机(OCSVM)快速发现与识别烟火药的方法。首先,使用高光谱相机采集检材400~720 nm波段的高光谱数据,运用主成分分析(PCA)对数据进行降维,通过乘性散射校正(MSC)消除样本表面颗粒散射引起的基线偏移,使用Savitzky-Golay(SG)平滑抑制高频噪声,提升光谱信噪比。其次,为减少模型复杂度提高效率,通过Kennnard-Stone(K-S)方法从光谱数据中选取代表性的烟火药样本作为数据集,以4∶1的比例将其划分为训练集和测试集,在此基础上建立OCSVM模型。再次,为验证模型对烟火药的识别能力,使用相同的训练集建立孤立森林(iForest)、自编码器(AE)模型,对比三种模型对烟火药的识别能力。最后,将识别结果映射到检材的RGB图像中,采取掩膜操作标记目标类像素得到识别图像,实现烟火药的可视化识别效果。结果表明,OCSVM方法对多种检材识别的总体精度高于0.95、F1得分和AUC值超过0.8、识别时间低于2 s,OCSVM在分类准确率、运行速度、F1得分和曲线下面积(AUC)等指标上的表现均优于孤立森林模型和自编码器模型。在可视化识别方面,经过映射和掩膜操作后得到基于OCSVM模型的识别图像可以较为准确的反映出烟火药在所有检材中的分布情况,而基于孤立森林和自编码器模型的识别图像未能很好的反映烟火药在黄色纸和黑色涤纶布料上的分布。研究表明,本文提出的基于高光谱成像结合OCSVM的烟火药识别方法具有识别准确率高、反应速度快、泛化能力强的特点,能够快速、准确、无损地识别检材中的烟火药。其识别精度、识别速度以及可视化效果可很好的适用于涉爆现场烟火药的快速发现与临场检测,为现场勘查中烟火药的搜寻提供一种有效方法。 展开更多
关键词 高光谱成像技术 单类支持向量机 烟火药 可视化识别
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三线性分解算法研究多组分的天麻粉荧光光谱
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作者 李雷 吴庆州 王涛 《激光技术》 北大核心 2025年第3期363-367,共5页
为了解决化学提纯方法的片面性和局限性,采用三线性分解算法、平方误差和法、折半信度法与同步荧光光谱相结合,对多组分共存的天麻粉荧光光谱进行了理论分析和实验验证,并确定了天麻粉溶液荧光的算法模型具有3种组分。结果表明,第1组分... 为了解决化学提纯方法的片面性和局限性,采用三线性分解算法、平方误差和法、折半信度法与同步荧光光谱相结合,对多组分共存的天麻粉荧光光谱进行了理论分析和实验验证,并确定了天麻粉溶液荧光的算法模型具有3种组分。结果表明,第1组分荧光特征峰激发波长λ_(ex)在275 nm~280 nm,发射波长λ_(em)在305 nm~310 nm,该组分对应的荧光物质应该是天麻中含量较高的天麻素;第2组分荧光特征峰激发波长λ_(ex)在305 nm~310 nm,发射波长λ_(em)在400 nm~405 nm;第3组分荧光特征峰激发波长λ_(ex)在355 nm~360 nm,发射波长λ_(em)在440 nm~445 nm;采用数学分离三线性分解算法可以替代繁杂的化学分离,同时具有去除背景噪声干扰、简化高维光谱分析等优点,且从整体视角、全局特征表达了多组分共存物质的荧光特性。该研究对多组分物质的光谱分析提供了参考。 展开更多
关键词 光谱学 荧光光谱 同步光谱 三线性分解算法 天麻 多组分共存 光谱分析
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