1 安徽理工大学电气与信息工程学院，安徽 淮南 232001
2 中国矿业大学信息与控制工程学院，江苏 徐州 221008
针对光照不均的叶部病害图像，提出一种非线性全局亮度校正的自适应增强算法。首先对原始图像进行高斯滤波和自适应均衡化预处理，将色彩空间转至HSV；使用多尺度Retinex算法估计出V分量的光照分量，结合最大类间方差分割法（OTSU）计算出的亮暗区域的最佳分割阈值和构造的非线性亮度校正函数，将亮暗区域的亮度分别自适应调整，再和原始V分量融合得到校正后的V分量；对HSV空间的S分量进行gamma校正，重组还原成RGB图像。实验结果表明，该算法能有效降低光照不均对图像的影响，在暗区域增强的同时保障了亮区域的自适应增强，提升了图像的清晰度和亮度的均匀性，相对于限制对比度自适应直方图均衡化算法（CLAHE）、非线性校正算法和彩色恢复多尺度Retinex算法（MSRCR），在平均梯度、信息熵、峰值信噪比和结构相似性方面性能更优。
图像处理 光照不均匀 OTSU Retinex 图像增强 非线性校正 激光与光电子学进展
2023, 60(16): 1610002
1 辽宁工程技术大学矿业学院, 辽宁 阜新 123000
2 中煤天津设计工程有限责任公司, 天津 300120
3 中国科学院大学资源与环境学院, 北京 100049
以煤矸石为原料制备聚硅酸氯化铝(PASC)絮凝剂, 实现煤矸石的资源化利用; 以PASC对煤泥水的去浊率为指标, 通过单因素试验探究了碱灰比、焙烧温度、酸用量、酸浸温度、液固比、酸浸时间对PASC性能的影响, 并在此基础上进行响应面实验, 进一步优化试验制备参数; 分析了PASC理化性质及微观结构, 从而探究其絮凝机理。结果表明: 在碱灰比0.9、焙烧温度900 ℃、酸用量1.75 g/g、酸浸温度49 ℃、液固比8.9、酸浸时间2.8 h制备条件下, PASC对煤泥水的去浊率可达99.08%; PASC是由聚硅酸、铝离子及羟基络合形成的无定型聚合物, 有丰富的空间网状结构, 其絮凝机理包含吸附架桥、网捕卷扫及吸附电中和作用。
聚硅酸氯化铝 煤矸石 煤泥水 去浊率 响应面 polysilicate aluminum chloride coal gangue slime water turbidity removal rate response surface
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环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
3 安徽理工大学电气与信息工程学院, 安徽 淮南 232001
大气痕量气体差分吸收光谱仪(EMI)是一种紫外可见成像光谱仪, 主要用于实现高空间分辨率的全球每日大气痕量气体浓度反演。 EMI在轨运行期间, 受空间环境影响, 元器件性能随时间推移会不断衰变。 为有效监测其衰变状况, 利用载荷对地各轨0级数据解析出在轨温度, 实现长期在轨温度监测; 通过计算各轨道星下点黑暗时的暗背景图像噪声的均值和标准差, 实现CCD(charge-coupled device detectors)暗背景噪声随时间变化趋势监测, 进一步评估空间粒子对CCD像素点的损伤; 利用多次在轨测量的内部白光光源在CCD上的响应, 评估CCD探测器在轨像素性能和辐射通量的变化; 使用EMI在轨测量的0级太阳光谱数据, 结合发射前实验室测试得到的二阶高斯函数模型, 用最小二乘法反演在轨仪器光谱响应函数(ISRF), 实现仪器光谱响应函数的在轨实时更新; 利用石英漫反射板(QVD)、 备用漫反射板(RSD)多次测量的太阳光谱, 计算石英漫反射板在轨相对衰变因子, 修正辐射定标系数, 实现漫反射板在轨衰变校正。 研究表明, EMI载荷在轨两年以来, 温度稳定, 各通道暗背景均值年增加率约0.25%~1%, 暗背景标准差震荡幅度在1.5%以内; 在轨ISRF函数变化幅度约2.3%; 内部白光源光路响应变化小于1%, 石英漫反射板年衰变率UV2通道小于1.75%, VIS1通道小于1%, VIS2 通道小于0.5%。
大气痕量气体差分吸收光谱仪 0级数据 在轨衰变 监测 Environmental trace gases monitoring instrument Level 0 data On-orbit degradation Monitoring
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环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
3 安徽理工大学电气与信息工程学院, 安徽 淮南 232001
为保障大气痕量气体差分吸收光谱仪(EMI)二级反演数据的有效性和可靠性,需长期监测仪器在轨辐射定标准确性和稳定性。首先,根据EMI在轨测量的太阳光谱和星下点辐亮度,计算了南极洲和格陵兰岛永久冰雪地面选定数据区域的表观反射率时间序列,并建立了太阳天顶角和表观反射率的4阶双向反射分布函数(BRDF)模型。然后,利用4阶BRDF模型对2018~2020年的表观反射率数据序列进行归一化处理,得到了表征EMI定标准确性和稳定性的指标。结果表明,基于BRDF模型得到的表观反射率预测值与实测值相关系数高于0.9;用BRDF模型对表观反射率进行归一化处理后,得到的仪器辐射定标不确定度范围为2%~5%;UV2、VIS1通道两年总衰减的范围为-0.5%~0.5%,VIS2通道的两年总衰减约为1.9%,即EMI在轨运行两年间的辐射响应稳定性较高。
大气光学 大气痕量气体差分吸收光谱仪 大气表观反射率 双向反射函数分布模型 辐射定标精度 辐射定标稳定性
1 安徽理工大学电气与信息工程学院, 安徽 淮南 232001
2 中国科学技术大学研究生院科学岛分院, 安徽 合肥 230026
利用 OMI 每日 L3 级 O3 柱总量数据对中国区域 2005-2020 年间臭氧柱总量变化趋势开展研究, 构建了相关数据库, 并基于数据筛选和数据挖掘分析了该期间中国区域臭氧柱总量与纬度和经度的相关性。结果表明, 在 2005-2020 年间, 中国区域上空的臭氧柱总量随纬度增大而增大, 而其与经度的关系受纬度值影响。当纬度大于特定阈值时, 臭氧柱总量随经度增大而增大; 而当纬度小于该值时, 臭氧柱总量由西向东基本保持稳定。研究结果对于揭示中国区域臭氧柱总量变化规律、进一步分析全球臭氧变化趋势具有重要意义。
臭氧柱总量 时空分布 经纬度 变化趋势 total ozone column amount temporal and spatial distribution longitude and latitude variation trend 大气与环境光学学报
2021, 16(6): 495
强激光与粒子束
2020, 32(12): 121006
基于碲镉汞液相外延材料表面固有的宏观缺陷，采用化学机械抛光（ CMP）方法对材料表面进行抛光平坦化，利用光学显微镜、白光干涉仪、激光共聚焦显微镜等分析方法对化学机械抛光前、后的材料表面进行分析表征。研究结果表明，化学机械抛光工艺能有效去除外延材料表面固有的竖纹、花纹、斜纹等宏观缺陷，同时可明显改善外延材料表面平整度及粗糙度， 0.5 mm×0.5 mm范围内薄膜表面平整度值降低到 20 nm以下，粗糙度值降低到 4 nm以下，提高了碲镉汞外延材料表面质量。化学机械抛光后的长波材料经标准器件工艺制备出的焦平面器件可达到较好长波器件水平。
碲镉汞（MCT） 化学机械抛光（CMP） 液相外延 粗糙度 平整度 HgCdTe(MCT) chemo-mechanical polishing(CMP) liquid phase epitaxy(LPE) roughness flatness
1 中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院研究生院, 北京 100088
在强背景下的窄线宽激光回光探测研究中, 采用光谱滤波的方式可以滤除背景光, 提高探测系统的信噪比; 对于光栅滤波系统而言, 考虑到信号光经过大气信道传输后会引起波前相位畸变, 而这会对系统的滤波性能产生一定影响, 故而有必要对其进行深入研究。针对光栅光谱滤波在激光大气传输探测方向的应用, 从激光大气传输理论和光栅衍射原理出发, 建立了光栅在入射光场为大气扰动光场时的光谱光强分布仿真模型, 分析了大气相干长度以及系统结构参数对系统性能的影响, 给出了光栅光谱滤波技术系统及大气适用条件, 当大气相干长度r0>0.05 m时, 得到了亚纳米级的光谱滤波线宽(半峰全宽FWHM为0.3 nm), 有效光谱的透射率也超过了0.90, 并通过大量仿真实验进行了验证。
光栅 光谱滤波 窄线宽 高效率 双光栅 大气湍流 中国激光
2018, 45(10): 1005002
东北师范大学 物理学院, 吉林 长春 130024
采用自蔓延燃烧法制备了不同镨掺杂浓度的12CaO·7Al2O3∶Pr3+(C12A7∶Pr3+)X射线影像存储荧光粉。在232 nm激发下, 发现Pr3+掺杂摩尔分数为0.3%的荧光粉位于486 nm的蓝光发射峰呈现最大的发光强度。对C12A7∶0.3%Pr3+样品进行真空热处理后, C12A7笼中的O2-基团数量减少, 同时类F+色心的空笼子的数量增多, 导致陷阱数目增加和光激励发光强度增大。热释发光实验表明: C12A7∶0.3%Pr3+样品中存在两个深陷阱, 陷阱深度分别约为0.69 eV和0.80 eV; 经过真空热处理后的C12A7∶0.3%Pr3+荧光粉, 陷阱深度变深, 陷阱数目增多, 光存储性能变好。当吸收的X射线剂量为5.2 Gy时, 可以实现分辨率较高的X射线成像。实验结果表明, 镨掺杂C12A7荧光粉在计算机X射线摄影领域有潜在的应用前景。
光致发光 荧光粉 稀土离子 热释发光 photoluminescence phosphor rare earth ion thermoluminescence
1 中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
基于双多层电介质膜(MLD)光栅色散补偿构型设计的光谱合成激光器(SBC)既实现了多路光纤激光高光束质量共孔径合束输出, 又降低了单路光纤激光的线宽要求, 逐渐成为多纤光谱合成的重要技术途径之一。介绍了基于双MLD光栅光谱合成的基本原理, 简要分析了其涉及的关键技术。回顾了高功率可合成窄线宽光纤激光器、高功率高效率短波长光纤激光器、大色散高衍射效率MLD光栅和高集成度密集组束等主要关键技术的研究进展。介绍了中国工程物理研究院应用电子学研究所在基于双MLD光栅光谱合成关键技术研究方面的最新研究进展。对双MLD光栅光谱合成光源的发展潜力进行了展望。
光纤激光器 光谱合成 双MLD光栅 窄线宽 密集组束 fiber laser spectral beam combining dual-MLD-grating narrow linewidth dense combining 红外与激光工程
2018, 47(1): 0103002
