1 中国海洋大学信息科学与工程学院, 山东 青岛 266100
2 青岛海洋科学与技术试点国家实验室区域海洋动力学与数值模拟功能实验室, 山东 青岛 266200
极地地区的海雾给极地科考和海冰研究带来了挑战, 但由于相关监测数据较少, 因此对极地地区海雾的研究还相对匮乏。基于 CALIOP 传感器可以观测垂直方向上云雾信息的特性, 使用准同步观测的 MODIS 中分辨率成像光谱仪对北极地区的云雾信息进行分析。首先使用深度神经网络模型反演云顶高度, 再根据云高确定是否为海雾。并且就不同波段对反演结果的影响进行了分析。结果显示使用深度神经网络反演的云顶高度平均绝对误差要比传统方法的结果低 1774.280 m, 可以更好地对云顶高度进行反演, 提高了海雾检测精度。
正交偏振云-气溶胶激光雷达 中分辨率成像光谱仪 海雾检测 云顶高度 深度学习 cloud-aerosol lidar with orthogonal polarization moderate resolution imaging spectroradiometer fog detection cloud top height deep learning 大气与环境光学学报
2022, 17(2): 267
1 中国科学院热带海洋生物资源与生态重点实验室(LMB), 广东 广州 510301
2 中国科学院海南热带海洋生物重点实验站, 海南 三亚 572000
3 济宁市第一人民医院真菌实验室, 山东 济宁 272111
珊瑚礁地物光谱特征是珊瑚礁遥感研究的理论基础, 可以作为遥感定性和定量研究珊瑚礁的依据。 采用我国南海三亚湾鹿回头海域的优势物种疣状杯形珊瑚(Pocillopora verrucosa)为研究对象, 用光纤光谱仪测量其反射率光谱。 利用珊瑚反射率光谱和导数分析的方法研究了健康和白化两种状态下疣状杯形珊瑚的反射率光谱的差异。 研究分析的结果显示： 健康疣状杯形珊瑚的反射率光谱, 在波长580, 604.7和647 nm处出现了特征波峰, 在波长669 nm处出现一个显著的波谷； 白化疣状杯形珊瑚的反射率光谱明显高于健康疣状杯形珊瑚的反射率光谱, 但是其波形相对较为平缓, 在波长663 nm处存在一个相对较弱的波谷。 反射率光谱导数分析发现健康与白化疣状杯形珊瑚存在多个可区分波段, 其中主要可区分波段包括： 一阶导数, 404～425, 456～466, 513～532, 563～568和661～667 nm等； 二阶导数, 408～420, 542～556, 563～573, 615～634和687～695 nm等； 四阶导数, 402～418, 466～472, 478～481, 617～622和684～689 nm等。
三亚湾鹿回头 疣状杯形珊瑚 反射率光谱 Lu Huitou Sanya Pocillopora verrucosa Reflectance spectrum
1 中国科学院热带海洋生物资源与生态重点实验室(LMB), 广东 广州 510301
2 中国科学院海南热带海洋生物重点实验站, 海南 三亚 572000
3 山东省济宁市第一人民医院, 山东 济宁 272111
4 中国科学院三亚深海科学与工程研究所, 海南 三亚 572000
为了进一步深入研究不同形状和不同颜色珊瑚的光谱特征, 选择三亚湾鹿回头海域两种常见造礁石珊瑚（褐色片状珊瑚: 盾形陀螺珊瑚（Turbinaria peltata）和蓝灰色块状珊瑚: 精巧扁脑珊瑚（Platygyra daeda））为样本进行测量和分析。 于2015年7月22日上午采集两种珊瑚样品各7组。 样品块大小~6 cm, 并将其暂养于中国科学院海南热带海洋生物重点实验站岸基实验室珊瑚养殖缸, 养殖缸内水温控制在~26 ℃。 待样品块暂养≥4小时后用光纤光谱仪测量其反射率, 光谱采集条件为无云遮挡的晴天。 所用光纤光谱仪（海洋光学USB2000+）, 波段为200～850 nm, 光谱分辨率1.34 nm, 步长0.6 nm, 视场角为25°。 珊瑚样品置于缸内的平台上, 过滤后恒温~26 ℃的海水持续注入以保证缸内水温恒定; 多余的海水自动从养殖缸上壁溢出以排除因光线折射入水体后引起的“汇聚现象”; 养殖缸内壁采用黑色尼龙布贴壁, 以避免玻璃缸壁光线反射对测量结果的影响。 光纤光谱仪的探头与样品间距保持在5 cm, 每个样品重复测量10次取平均值以代表该样品的光谱反射率。 测量光源为太阳光, 每次测量前校正一次光谱仪, 选用可见光波段的反射率光谱进行数据分析。 反射率光谱导数分析可以放大光谱间的差异, 四阶导数光谱法在提高检测灵敏度、 改善分辨率和加强抗干扰力等方面具有独特的优点, 故此对所测珊瑚光谱反射率数据进行反射率光谱数据一阶导数、 二阶导数和四阶导数分析, 根据盾形陀螺珊瑚和精巧扁脑珊瑚反射率光谱导数之间的差异确定两种珊瑚光谱的敏感可区分波段。 分析结果发现, 可见光范围内两种珊瑚反射率差异明显; 后者反射率光谱明显高于前者, 仅~700 nm出现类似较高反射率。 盾形陀螺珊瑚反射率介于4%～15%之间, 波峰和波谷明显。 400～450 nm反射率相对较低约为4%～5%; 480 nm后急升至~10%, 502, 578, 604和652 nm附近为明显波峰; 随后激增至700 nm的~36%。 精巧扁脑珊瑚反射率介于6%～16%之间; 400～420 nm波长附近反射率值相对较低, 为~6%; 420～470 nm急剧升高至~15%, 486 nm附近出现宽大波峰, 为该珊瑚的特征峰; 486, 577, 607和650 nm处也存在四个明显波峰; 随后剧增至700 nm的~37%。 光谱反射率导数分析结果表明盾形陀螺珊瑚和精巧扁脑珊瑚可区分波段为: 一阶导数483.7～492.6, 496.2～500和533.5～540.5 nm。 二阶导数414～422.7, 499.4～504, 520.2～523.3, 534.2～536.6, 557.5～561和671.8～675 nm。 四阶导数414～417.6, 427.4～430.3, 433.4～436.5, 452.3～455.5和657.1～659.1 nm。
三亚湾鹿回头 盾形陀螺珊瑚 精巧扁脑珊瑚 反射率光谱 Lu Huitou Sanya Bay Platygyra daeda Turbinaria peltata Reflectance spectrum
1 中国科学院热带海洋生物资源与生态重点实验室(LMB), 广东 广州 510301
2 中国科学院海南热带海洋生物重点实验站, 海南 三亚 572000
3 山东省济宁市第一人民医院, 山东 济宁 272111
以南海三亚湾鹿回头海域八种常见造礁石珊瑚优势种的反射率光谱为代表, 用光谱仪测量它们和此海域常见底质石莼以及碎石的反射率光谱。 通过反射率、 导数光谱法研究了三亚鹿回头海域造礁石珊瑚、 石莼和碎石的光谱差异。 石莼于561.4 nm处出现反射率高达48%左右的显著波峰, 在500～700 nm波长范围和造礁石珊瑚反射率差异较大; 碎石反射率明显高于造礁石珊瑚反射率, 整体差异显著。 导数分析结果表明造礁石珊瑚、 石莼和碎石可区分波段为: 造礁石珊瑚与石莼主要为一阶导数在485～487, 505～510, 515～529, 559～578, 587～593, 598～603和667～670 nm等波段。 二阶导数在494.4～505.7, 524～534.5, 543.6～561.4和567.2～579.7 nm波段。 四阶导数在515.8～430, 621～627.1, 628.8～635.6, 639.3～645, 661.8～669.8和678.4～682.4 nm等波段。 造礁石珊瑚与碎石一阶导数反射光谱, 主要为400～413.7, 414～418, 484.8～486.9, 506～509.6, 514.5～528.9, 576.9～587.6和602.7～653.4 nm波段。 二阶导数主要为, 451.6～461.6, 564.5～570.7和677～685 nm。 四阶导数主要为, 412.6～425.3, 459.8～467, 467.7～470.6, 535.6～540.8, 583.8～591.4, 654.4～659.8和670.8～680 nm等波段。
三亚湾鹿回头 造礁石珊瑚 石莼 碎石 反射率光谱 Lu Huitou Sanya Bay Scleractinian coral Ulva Coral rubble Reflectance spectrum
1 哈尔滨工业大学 工信部空天热物理重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 中国洛阳电子装备试验中心, 河南 洛阳 471003
文中对天基和地基两种观测平台下高超声速滑翔飞行器的点源红外可探测性进行了分析; 通过双温度模型的N-S方程和气固耦合模型获得流场参数和壁面温度, 并基于逐线法获得气体的物性参数; 基于视在光线法求解辐射传输方程来获得HTV-2飞行器的点源本征辐射特性, 并考虑大气透过率、背景以及路径辐射参数下计算不同平台的可探测性。结果表明: 目标的中长波辐射强度强烈依赖于本体辐射, 气体辐射可以忽略; 3~5 μm谱带内的本征辐射较8~12 μm高近一个量级; 在固定探测器灵敏度(10-12 W/cm2)下, 最大探测距离强烈依赖于波段和探测角度。3~5 μm谱带内地基和天基观测的理想最大探测距离分别为450 km和1 450 km, 8~12 μm谱带分别为300 km和550 km。
探测距离 红外辐射 高超声速 热力非平衡 HTV-2 HTV-2 detection distance infrared radiation hypersonic flows thermal nonequilibrium 红外与激光工程
2018, 47(11): 1104001
1 中国科学院热带海洋生物资源与生态重点实验室(LMB), 广东 广州 510301
2 中国科学院海南热带海洋生物重点实验站, 海南 三亚 572000
3 济宁市第一人民医院医学真菌实验室, 山东 济宁 272111
4 中国科学院三亚深海科学与工程研究所, 海南 三亚 572000
以海南三亚湾鹿回头附近海域常见的8种优势造礁石珊瑚的反射率光谱代表该海域珊瑚的反射率光谱, 用光纤光谱仪测量它们和此海域常见底质团扇藻、 砂的反射率光谱。 利用反射率、 导数光谱法分析研究了该海域造礁石珊瑚、 团扇藻和砂反射率光谱的差异。 分析表明500～ 700 nm和珊瑚反射率差异相对较大; 珊瑚反射率光谱明显低于砂反射率光谱, 反射率谱线整体差异显著。 导数分析结果显示造礁石珊瑚、 团扇藻和砂的可区分波段为: 石珊瑚与团扇藻的一阶导数, 主要为415.1～425.6, 482～487, 514.5～529, 577～587.6和631.9～644 nm等波段。 二阶导数主要为, 413～418.7, 427.4～432.5, 462.3～470.6, 494.4～503.6, 551.6～561.4, 590～594和639～643 nm波段。 四阶导数主要为, 412.2～418.4, 420.5～425.3, 470.9～480.2, 481.3～486.9, 540.8～545.7, 560～568.3和635.6～639.6 nm等波段。 石珊瑚与砂的一阶导数, 主要为400～413.7, 514.5～529.6, 576.9～587.6和602.7～667 nm波段。 二阶导数主要为, 420.5～430.7, 446.9～458.8, 467.3～472.3, 537～544.3, 556.8～561.4, 582.8～587.2和637.6～649.4 nm。 四阶导数主要为, 414.4～418.7, 419.5～430.3, 486.9～495.8, 534.2～540.1, 579～583.1, 622.7～627.5, 640～645和665.4～672.8 nm等波段。
三亚湾鹿回头 珊瑚 团扇藻 砂 反射率光谱 Lu Huitou Sanya Bay Coral Padina Pavonica Coral sand Reflectance Spectrum 光谱学与光谱分析
2018, 38(11): 3483
Author Affiliations
Abstract
1 College of Photonic and Electronic Engineering, Fujian Normal University, Fuzhou 350007, China
2 Department of Physics and Electronic Information Engineering, Minjiang University, Fuzhou 350108, China
A tunable dual-band infrared polarization filter is proposed and investigated. Based on the perfect absorption characteristic of the metal-dielectric-metal sandwich structure, the reflection spectrum performs as a filter. The filter consists of three layers. The top layer is a compound metal nano-structure array comprised of rectangular strips. The middle and bottom layers are a dielectric spacer and metal film, respectively. The calculated results show that the filter properties are closely related to the polarization of the incident light. Different dual-band wavelengths are filtered while the incident light has different polarizations, which are parallel or vertical to the x axis. Moreover, it is found that the resonant wavelength strongly depends on the length of the rectangular strip (which causes the resonant effect) and is independent of other strips. Therefore, the filter wavelengths can be tuned freely by adjusting the length of the corresponding rectangular strip. In addition, the calculated results show that all of the intensities at the filter wavelengths are closed to zero, which implies that the filter exhibits good filtering performance.
130.0130 Integrated optics 130.7408 Wavelength filtering devices 130.3990 Micro-optical devices Chinese Optics Letters
2015, 13(3): 031301
1 上海理工大学环境与建筑学院, 上海 200093
2 上海松申水环境净化有限公司, 上海 201615
为克服光催化材料可见光利用效率低的缺陷, 通过三聚氰胺高温缩聚的方法合成了石墨型氮化碳(g-C3N4)材料。采用XRD, SEM, UV-Vis技术对氮化碳材料的微观结构和光学性能进行了表征, 并通过降解罗丹明B溶液研究了缩聚温度和不同光源对光催化效率的影响。结果表明, 合成的氮化碳层片状结构保存良好, 尽管材料表面在高温下断裂形成了不规则的块体颗粒;随着煅烧温度的升高, 催化剂在紫外光和可见光部分的吸收都显著增强, 这可能是由于材料表面的岩石状块体颗粒提高了材料的比表面积, 同时降低了光的反射又提高了对光的吸收。在罗丹明B的光降解测试中, 催化剂在可见光和太阳光照射下均表现出了良好的催化效果, 缩聚温度为580 ℃时效果最好, 分别为94.8%(60 min)和91.1%(90 min)。该方法制备的石墨型氮化碳催化剂对利用清洁能源进行环境净化应用具有极大的潜在价值。
石墨型氮化碳 光催化 罗丹明B 可见光和太阳光 Graphited carbon nitride materials Photocatalysis Rhodamine B Visible-light and sunlight
1 浙江工业大学信息工程学院，杭州 310023
2 浙江大学光电信息工程系，杭州 310058
随机 Hough变换和随机圆检测算法是图像中检测圆轮廓的快速方法，但在实际应用中分别在速度和精度上有不足。将上述算法中的随机采样分布、采样累积分布和采样次数阈值归为采样约束问题，将代理点计算出的参数与真实参数的偏差归为参数校准问题。经分析上述问题，将改进的随机圆检测算法作为快速识别方法，将随机圆 Hough变换作为校准方法，结合两者的优点提出一种基于识别 -校准框架的高效圆检测算法。实验数据证明，在噪声和不理想圆轮廓条件下，该框架能够很好地平衡检测速度与精度，从而体现出算法的高效性。
Hough变换 随机圆检测算法 随机 Hough变换 采样约束 参数校准 Hough transform randomized circle detection algorithm randomized Hough transform sampling constraints parameters refinement
1 洛阳理工学院材料科学与工程系, 河南 洛阳471023
2 中国科学技术大学高分子科学与工程系， 安徽 合肥230026
3 南京林业大学化学与材料系， 江苏 南京210037
4 惠州学院化学工程系， 广东 惠州516007
设计、 合成并用红外光谱、 1H NMR、 元素分析表征了三种用于双光子吸收材料的二苯乙烯衍生物， 4,4′-双（二苯氨基-反式-苯乙烯基）联苯（BPSBP）， 4,4′-双（二乙氨基-反式-苯乙烯基）联苯（BESBP）和4,4′-双（9-咔唑基-反式-苯乙烯基）联苯（BCSBP）。 实验结果表明三者最强的单光子吸收出现在350～400 nm之间， 且单光子吸收和荧光光谱中表现出明显的溶剂化显色效应， 揭示了分子内对称电荷转移的本质， 双光子荧光光谱则揭示了单光子和双光子吸收具有相同的发射机理。 利用双光子上转换荧光法测试发现， 三种双光子吸收材料在800 nm飞秒激光的激发下具有较大的吸收截面， 分别为892， 617和483 GM， 这表明在双光子领域有潜在的应用价值。
二苯乙烯衍生物 双光子吸收 上转换荧光 吸收截面 Stilbene derivatives Two-photon absorption Upconvertion fluorescence Cross-section 光谱学与光谱分析
2009, 29(9): 2462
