1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所,安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学,安徽 合肥 230026
3 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室,安徽 合肥 230031
基于分区线性法对圆形渐变滤光片型光谱辐射计开展辐射定标研究,以解决温度范围大、工作波段宽的测量目标对该类型光谱辐射计造成的非线性问题。所提光谱辐射计的主要技术原理是将待测目标的温度区间分为多个子区间,采集目标温度区间内多个不同温度黑体对应的测量光谱,并计算各个温度下的响应度函数。在进行红外光谱测量时,将目标光谱与区间内记录的不同温度点光谱进行比对,从而确定待测目标所属温度子区间的上下限。根据子区间计算的响应度函数,通过线性插值求得待测目标的响应度函数并进行辐射定标。基于该方法的实验结果表明,待测目标理论辐亮度与使用分区线性法进行辐射定标得到的辐亮度在波长范围内的平均偏差小于1%。通过定标结果反演测量黑体的等效温度,等效温度误差小于2%。
测量 红外光谱辐射计 圆形渐变滤光片 辐射定标 黑体 分区线性标定法 光学学报
2023, 43(23): 2312001
西北核技术研究所激光与物质相互作用国家重点实验室,陕西 西安 710024
报道了瓦级高效率中红外3.8 μm连续波全固态激光器。采用自行研制的波长为2.8 μm的光纤激光器泵浦Fe∶ZnSe晶体,并通过液氮对晶体进行制冷,获得了中心波长为3.8 μm的连续激光输出。激光器的最大输出功率为0.97 W,斜率效率达到38.6%,泵浦阈值约为0.4 W。
激光器 全固态激光器 中红外激光 Fe∶ZnSe晶体 高效率
1 国网安徽省电力有限公司电力科学研究院, 合肥 230601
2 大连理工大学 光电工程与仪器科学学院, 大连 116024
为了满足变压器中绝缘纸板因过热或者放电故障产生的一氧化碳气体的在线监测需求, 提出了一种基于光纤光声传感的油中溶解一氧化碳气体检测技术。采用光声光谱气体检测技术、并结合光纤传感和膜分离技术, 设计了集成油气分离和气体检测功能于一体的光纤光声传感探头, 油中溶解的一氧化碳气体通过油气分离膜进入到光纤探头中的微型气腔; 采用两根光纤将探头连接到解调仪器, 分别传输近红外激发光和探测光; 气体吸收光能产生的光声信号被光纤法布里-珀罗传感器探测, 并被设计的光纤光声解调模块进行信号处理, 获得系统对一氧化碳气体体积分数的检测灵敏度为0.345pm/10-6。结果表明, 所设计的光纤传感系统对油中溶解一氧化碳气体体积分数检出限达到5×10-6。该研究具有精度高、抗电磁干扰、脱气简单的优势, 为变压器油中溶解一氧化碳气体的检测提供了新方法。
传感器技术 微量气体检测 光声光谱 变压器 油中溶解气体分析 sensor technology trace gas detection photoacoustic spectroscopy transformer analysis of dissolved gas in oil
1 中国科学院国家空间科学中心复杂航天系统电子信息技术重点实验室,北京 100190
2 中国科学院大学,北京 100049
3 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所,安徽 合肥 230031
以干涉高光谱成像模型为基础,提出一种结合先验约束的空谱信息同步复原模型,通过非负低秩特性和全变分(TV)正则项分别约束复原高光谱图像的谱间强相关性和空间分段平滑特性,并采用L1范数和Frobenius范数分别对干涉数据中的稀疏性噪声和高斯噪声进行建模。模拟和真实干涉数据的对比实验验证了所提方法的有效性。相比于传统的干涉数据复原方法,所提方法在准确复原目标光谱信息的同时,能够有效地消除干涉图混合噪声的退化影响,从而提高复原高光谱图像的数据质量。
光谱学 干涉成像光谱仪 光谱复原 低秩 全变分 正则化 光学学报
2022, 42(24): 2430001
1 中国科学院国家空间科学中心复杂航天系统电子信息技术重点实验室,北京 100190
2 中国科学院大学,北京 100049
3 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所,安徽 合肥 230031
提出一种基于低秩约束惩罚最小二乘(LRPLS)的基线校正方法。利用惩罚最小二乘模型综合考虑拟合基线对干涉图的保真度和平滑度的影响,同时引入有效干涉图和噪声的低秩-稀疏先验约束条件,从而构建联合低秩矩阵恢复和惩罚最小二乘的正则化框架,并采用基于增广拉格朗日乘子的迭代优化算法进行求解。在“嫦娥一号”卫星干涉成像光谱仪(IIM)数据上的实验表明,所提方法在去除基线的同时,能够保留干涉图的有效信息。相比于现有的基线校正方法,所提方法具有更好的稳定性和抗噪能力;校正后复原高光谱影像得到显著提升,对于改善干涉成像光谱仪数据质量具有较高的实际应用价值。
光谱学 干涉成像光谱仪 基线校正 光谱复原 惩罚最小二乘 低秩矩阵恢复 光学学报
2022, 42(14): 1430001
齐鲁工业大学(山东省科学院)激光研究所,山东 济南 250300
光纤布拉格光栅传感器采用中心波长的变化反映被测量的变化,因此提高光纤布拉格光栅波长的解调精度具有重要意义。传统的解调算法大多抗噪性能差、解调精度有限,且无法对重叠光谱和畸变光谱进行精确解调,限制了解调系统的发展。高精度解调算法主要解决抗噪性能差、寻峰精度低等问题,能够实现传感器网络的精准解调。本文介绍了光纤光栅的传感原理,说明了光纤光栅的主要类型和制作方法。综述了近几年高精度光纤光栅波长解调算法,分单峰检测寻峰算法和多峰检测寻峰算法两种类型阐述了每种解调算法的原理和优缺点,并对未来的光纤光栅高精度解调算法进行了简要分析和展望。
光纤光学 光纤布拉格光栅 解调精度 寻峰算法 传感器 激光与光电子学进展
2022, 59(13): 1300005
齐鲁工业大学(山东省科学院)激光研究所,山东 济南 250300
针对传统波长解调算法在光纤布拉格光栅(FBG)在线监测系统检测精度不高、效率低的问题,提出了一种基于小波降噪的FBG波长高精度解调算法。首先,对小波降噪方法处理的光谱波形进行快速运算,得到新函数。然后,获得新函数对应的中心波长。最后,搭建了一套基于垂直腔面发射激光器的FBG变压器绕组温度在线监测系统,采用小波降噪算法对波长进行解调并间接得到温度数据。实验结果表明,相比直接寻峰、多项式拟合、高斯拟合算法,小波降噪算法具有速度快、稳定性好等优点,在70~90 ℃测量范围内,测温精度达到±0.04 ℃,波长解调的最大标准差小于1.67 pm,且该算法的运行效率高于常用的高斯拟合算法,可用于工业现场环境FBG的高精度实时在线监测系统。
光纤光学 光纤布拉格光栅 波长解调 小波降噪 卷积积分 寻峰算法 激光与光电子学进展
2022, 59(5): 0506004