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基于傅里叶频谱的光纤扰模性能评价方法
1
作者
逄昱宸
彭子夫
+2 位作者
耿涛
孙伟民
严云翔
《天文学进展》
北大核心
2025年第3期492-504,共13页
光纤扰模技术用于高分辨率光谱观测可以有效提高视向速度测量精度,为搜寻类地行星等前沿科学问题的研究提供了有利工具。当前光纤传输产生的模式噪声对高分辨率光谱仪的影响已不可忽视,如何通过出射光场的模式散斑图直接分析光纤扰模效...
光纤扰模技术用于高分辨率光谱观测可以有效提高视向速度测量精度,为搜寻类地行星等前沿科学问题的研究提供了有利工具。当前光纤传输产生的模式噪声对高分辨率光谱仪的影响已不可忽视,如何通过出射光场的模式散斑图直接分析光纤扰模效果成为重要课题。针对此问题,构建了一种基于傅里叶频谱的光纤扰模性能评价方法,通过二维傅里叶频谱分析和图像对比度及可见度的计算,对不同光纤的出射散斑图进行了对比分析。结果证实该方法更加普适、统一、无差别化,为评价光纤扰模效果的准确性和有效性提供了重要的方法支持。
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关键词
光谱仪
望远镜
成像
视向速度
图像处理
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职称材料
基于液晶回音壁模式传感的光谱标定方法研究
2
作者
麻镇宇
李晓强
+1 位作者
刘永军
严云翔
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
北大核心
2025年第1期30-37,共8页
液晶回音壁模式(WGM)传感技术结合了液晶材料的高敏感性和光学WGM的高精度特性,在物质检测、环境监测和生物医疗等领域具有广阔的应用前景。为提升传感测量的精度和灵敏度,除了改善传感器的结构特性以外,如提高品质因子、实现窄线宽、...
液晶回音壁模式(WGM)传感技术结合了液晶材料的高敏感性和光学WGM的高精度特性,在物质检测、环境监测和生物医疗等领域具有广阔的应用前景。为提升传感测量的精度和灵敏度,除了改善传感器的结构特性以外,如提高品质因子、实现窄线宽、提升波长移动范围等,准确标定WGM光谱谱线是一个重要内容。然而,实际应用中,WGM光谱的非规则分布给谱线标定带来了挑战。本文针对此问题提出了一种基于Savitzky-Golay(SG)滤波和高斯平滑的WGM非规则光谱标定方法,并提出了光谱标定的对称性、高线性和合理性三原则。将WGM光谱标定分为规则和非规则两类。对于规则光谱,具有良好的洛伦兹线型和高斯包络轮廓,可以选择最高强度谱线或中心波长,或者具有相同自由光谱范围(FSR)的相邻模式谱线作为谐振波长。而对于非规则光谱,可以分为三类:(1)光谱缺峰和强度突变,主要由于谐振条件的损耗变化所致;(2)光谱非规则劈裂,液晶微腔中可能存在微小的缺陷或杂质,导致光谱的非对称劈裂;(3)混合型变化光谱,受到复杂测量环境的影响,可能出现多种不规则变化。通过SG滤波和高斯平滑处理,有效地恢复光谱的对称性,提升拟合线性度,实现光谱标定。为验证该方法的有效性,根据不同类型光谱标定情况,分别设计了利用液晶WGM对不同生物分子的传感实验,包括胰蛋白酶(浓度0.75~2.00μg·mL^(-1))、pH(4.55~6.86)、DNA(浓度90~490μg·mL^(-1))等。实验结果表明,采用本文方法和三原则进行液晶WGM光谱标定和谐振峰选取,传感灵敏度的线性度均在0.99以上,具有较好的可靠性和稳定性。该研究创新之处在于提出了针对液晶WGM光谱非规则分布的有效标定方法和三原则,为提高液晶WGM传感测量的准确性和有效性提供了有效解决方案和重要的理论和方法支持,具有重要的应用和理论意义。
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关键词
液晶
回音壁模式
光谱标定
Savitzky-Golay滤波
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职称材料
题名
基于傅里叶频谱的光纤扰模性能评价方法
1
作者
逄昱宸
彭子夫
耿涛
孙伟民
严云翔
机构
哈尔滨工程大学
纤维集成光学教育
部
重点
实验室
哈尔滨工程大学海洋光子材料与器件物理工业和信息化部重点实验室
哈尔滨工程大学
青岛创新发展中心
哈尔滨工程大学
物理
与光电
工程
学院先端
光子
学研究所
出处
《天文学进展》
北大核心
2025年第3期492-504,共13页
基金
国家自然科学基金(12103015)。
文摘
光纤扰模技术用于高分辨率光谱观测可以有效提高视向速度测量精度,为搜寻类地行星等前沿科学问题的研究提供了有利工具。当前光纤传输产生的模式噪声对高分辨率光谱仪的影响已不可忽视,如何通过出射光场的模式散斑图直接分析光纤扰模效果成为重要课题。针对此问题,构建了一种基于傅里叶频谱的光纤扰模性能评价方法,通过二维傅里叶频谱分析和图像对比度及可见度的计算,对不同光纤的出射散斑图进行了对比分析。结果证实该方法更加普适、统一、无差别化,为评价光纤扰模效果的准确性和有效性提供了重要的方法支持。
关键词
光谱仪
望远镜
成像
视向速度
图像处理
Keywords
spectrograph
telescope
imaging
radial velocity
image processing
分类号
P111.4 [天文地球—天文学]
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职称材料
题名
基于液晶回音壁模式传感的光谱标定方法研究
2
作者
麻镇宇
李晓强
刘永军
严云翔
机构
哈尔滨工程大学
纤维集成光学教育
部
重点
实验室
哈尔滨工程大学海洋光子材料与器件物理工业和信息化部重点实验室
哈尔滨工程大学
青岛创新发展中心
出处
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
北大核心
2025年第1期30-37,共8页
基金
国家自然科学基金项目(12103015)
哈尔滨工程大学博士研究生科研创新基金项目(KCWL202301)资助。
文摘
液晶回音壁模式(WGM)传感技术结合了液晶材料的高敏感性和光学WGM的高精度特性,在物质检测、环境监测和生物医疗等领域具有广阔的应用前景。为提升传感测量的精度和灵敏度,除了改善传感器的结构特性以外,如提高品质因子、实现窄线宽、提升波长移动范围等,准确标定WGM光谱谱线是一个重要内容。然而,实际应用中,WGM光谱的非规则分布给谱线标定带来了挑战。本文针对此问题提出了一种基于Savitzky-Golay(SG)滤波和高斯平滑的WGM非规则光谱标定方法,并提出了光谱标定的对称性、高线性和合理性三原则。将WGM光谱标定分为规则和非规则两类。对于规则光谱,具有良好的洛伦兹线型和高斯包络轮廓,可以选择最高强度谱线或中心波长,或者具有相同自由光谱范围(FSR)的相邻模式谱线作为谐振波长。而对于非规则光谱,可以分为三类:(1)光谱缺峰和强度突变,主要由于谐振条件的损耗变化所致;(2)光谱非规则劈裂,液晶微腔中可能存在微小的缺陷或杂质,导致光谱的非对称劈裂;(3)混合型变化光谱,受到复杂测量环境的影响,可能出现多种不规则变化。通过SG滤波和高斯平滑处理,有效地恢复光谱的对称性,提升拟合线性度,实现光谱标定。为验证该方法的有效性,根据不同类型光谱标定情况,分别设计了利用液晶WGM对不同生物分子的传感实验,包括胰蛋白酶(浓度0.75~2.00μg·mL^(-1))、pH(4.55~6.86)、DNA(浓度90~490μg·mL^(-1))等。实验结果表明,采用本文方法和三原则进行液晶WGM光谱标定和谐振峰选取,传感灵敏度的线性度均在0.99以上,具有较好的可靠性和稳定性。该研究创新之处在于提出了针对液晶WGM光谱非规则分布的有效标定方法和三原则,为提高液晶WGM传感测量的准确性和有效性提供了有效解决方案和重要的理论和方法支持,具有重要的应用和理论意义。
关键词
液晶
回音壁模式
光谱标定
Savitzky-Golay滤波
Keywords
Liquid crystal
Whispering gallery mode
Spectral calibration
Savitzky-Golay filtering
分类号
O433.1 [机械工程—光学工程]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于傅里叶频谱的光纤扰模性能评价方法
逄昱宸
彭子夫
耿涛
孙伟民
严云翔
《天文学进展》
北大核心
2025
0
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
基于液晶回音壁模式传感的光谱标定方法研究
麻镇宇
李晓强
刘永军
严云翔
《光谱学与光谱分析》
SCIE
EI
CAS
北大核心
2025
0
在线阅读
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职称材料
已选择
0
条
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