1 太原学院 材料与化学工程系，山西 太原 030032
2 哈尔滨工业大学 材料科学与工程学院，黑龙江 哈尔滨 150001
为了实现在无外加电源情况下对紫外光的长时间探测，基于WO3纳米片制备了具有自供能特性的紫外探测器。采用水热法在FTO玻璃衬底上成功制备了WO3纳米片阵列，并通过SEM、XRD等手段对样品进行分析，研究结果显示，长度约为2 μm、厚度约为200 nm的单斜相WO3纳米片均匀致密地生长并覆盖在整个衬底表面。制备的WO3纳米片的光吸收范围集中在紫外波段，对330~440 nm的光具有强的吸收能力。以WO3纳米片为工作电极制备了紫外探测器，测试结果表明，WO3纳米片紫外探测器能够在无外加偏压的情况下有效探测紫外光，且具有自供能特性。探测器的光电性能表现出高光响应电流（约为171 μA）和快速响应特性（上升时间约为25.7 ms，下降时间约为38.7 ms），并在多次紫外光开/关下保持良好的稳定性与重复性。
紫外探测器 三氧化钨 纳米片 水热法 ultraviolet detector WO3 nanosheets hydrothermal method 光学 精密工程
2023, 31(13): 1871
1 太原学院 材料与化学工程系，山西太原030032
2 哈尔滨工业大学 材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨150001
为了获得具有多波段响应的ZnO基宽光谱光电探测器，将ZnO与其它窄带隙半导体耦合构建异质结，并基于此制备了光电探测器。本文采用水热法结合连续离子层吸附反应法在FTO衬底上成功制备了ZnO纳米棒/Bi2S3量子点异质结材料。通过扫描电子显微镜和能谱仪表征了ZnO纳米棒/Bi2S3量子点异质结的表面形貌和元素组成。结果表明，Bi2S3量子点均匀且致密地附着在整个ZnO纳米棒上。此外，基于该ZnO纳米棒/Bi2S3量子点异质结制备的探测器能够在无外加偏压条件下工作，即具有自供能特性。与ZnO纳米棒探测器相比，ZnO纳米棒/Bi2S3量子点探测器在紫外光照射下的光电流增大了0.065 mA，这主要是因为两者形成的异质结能够有效抑制光生载流子的复合。此外，ZnO纳米棒/Bi2S3量子点探测器对可见光也具有优异的探测能力，其对波长为470 nm的蓝光和530 nm的绿光的探测均表现出良好的循环稳定性。
异质结 紫外探测 可见光探测 ZnO纳米棒 Bi2S3量子点 heterojunction UV photodetection visible light photodetection ZnO nanorods Bi2S3 quantum dots 光学 精密工程
2022, 30(16): 1915
悬浮颗粒物的质量比后向散射系数（）主要受颗粒物的成分、大小等因素影响，研究其变化特性对于揭示水体中颗粒物种类、时空分布以及提升水色遥感定量化精度等具有重要意义。本文利用Mie理论，对海水中常见的具有不同粒径分布、相对折射率及表观密度的多种藻类和无机矿物颗粒的质量比后向散射系数进行了模拟计算。研究发现：当粒径分布斜率ξ相同时，无机矿物颗粒的平均约为藻类颗粒的2倍；ξ为4.0时，无机矿物颗粒和藻类颗粒在532 nm处的平均分别为（9.12±3.18）×10-3 m2·g-1和（4.09±0.48）×10-3 m2·g-1；藻类颗粒具有较低的主要原因是其折射率实部较低。黄东海实测数据研究结果表明：的空间变异性低于后向散射系数，当无机颗粒质量浓度在总颗粒物中占主导时，平均为8.46×10-3 m2·g-1；而有机颗粒物占主导时为3.63×10-3 m2·g-1，前者为后者的2.3倍。实测随有机颗粒物质量浓度占比的增大呈乘幂函数形式减小，结合模拟结果，发现研究区水体颗粒物的粒径分布斜率ξ的变化范围为3.6~4.2，对于有机颗粒占主导的远岸水体，ξ约为3.9，而在长江入海口附近水域，悬浮颗粒物的质量比后向散射系数因受粒径分布变化的影响具有较大的变化幅度。。
海洋光学 质量比后向散射系数 Mie理论 粒径分布 颗粒物组成 黄东海 激光与光电子学进展
2022, 59(13): 1301002
1 中国科学院理化技术研究所光化学转换与功能材料重点实验室, 北京 100190
2 中国工程物理研究院流体物理研究所光电技术与装备研发中心, 四川 绵阳 621900
3 四川大学物理学院, 四川 成都 610065
4 中国科学院大学, 北京 100049
全息记录介质中光敏剂的用量非常少,但对记录波长的选择起到决定性的作用。针对最常用的532 nm激光器,设计并合成一系列环戊酮类光敏剂,研究它们的光谱特性、敏化引发单体聚合的反应动力学及其在光致聚合物型全息记录介质中的应用性能。结果表明,含有BTMI(2,5-bis(2-(1,3,3-trimethylindolin-2-ylidene)ethylidene)cyclopentanone)的样品具有最优的全息记录性能,在总曝光量为64 mJ/cm 2的情况下单光栅衍射效率达到90%,折射率调制度为4.14×10 -4,Bragg光栅选择角的半峰全宽为0.90°。在单个激光脉冲(波长为532 nm,脉宽为150~200 ps,能量密度为25 mJ/cm 2)的曝光下,该样品能够获得衍射效率为7%的全息光栅,说明可以实现信息的快速记录。通过配方的优化,BTMI有望应用于制备快速且高密度的全息存储介质。
全息 全息存储 光致聚合物 感绿光敏剂 衍射效率 单脉冲曝光
采用微球自组装及倾斜真空热蒸镀技术制作了三维手性壳状银纳米结构,采用Z扫描技术研究了该样品在532nm波长、4ns脉宽的Nd:YAG 激光入射下的非线性饱和吸收特性。研究结果表明,当入射激光强度达到 2.5×109 W/cm2时,其非线性吸收系数可达-1.45×10-5 cm/W,该结果比文献报道的悬浮液中的胶体银纳米颗粒的非线性吸收系数(-1.5×10-9 cm/W)大四个数量级。实验还发现,该样品的非线性吸收系数随着入射激光的偏振方向改变而出现明显的变化。文中对其非线性吸收的增强机理及偏振依赖性进行了分析讨论。
银纳米结构 非线性饱和吸收 Z扫描技术 Silver nanostructures Nonlinear saturation absorption Z-scan technique
1 上海交通大学机械与动力工程学院, 上海 201100
2 上海交通大学材料科学与工程学院, 上海 201100
3 东华大学机械工程学院, 上海 201600
为实现窄搭接焊的在线检测, 运用三维激光线阵相机获得焊后带钢的表面形貌, 通过OpenCV分离图像通道获得焊缝的灰度图和高度图。针对焊缝图像信息量大, 对比度低, 边缘模糊等特点, 通过卷积增强焊缝特征, 结合积分图提出改进的图像分割算法, 能快速准确提取焊缝边缘。结合形态学, 数字图像处理方法, 提出一种层次性的缺陷提取方案, 在保证运算时间短的同时有较高的准确性。针对焊缝缺陷特征分类缺陷, 并在图像中对每种缺陷进行标识。结果表明, 该方法能有效用于企业实际生产中。
窄搭接焊 图像处理 卷积 表面缺陷 narrow lap welding image processing convolution surface defects
Author Affiliations
Abstract
College of Physical Science and Technology, Sichuan University, Chengdu 610064, China
Aiming to overcome the low converging rate and susceptibility to the environment in focusing the coherent light through the turbid medium, four-element division algorithm (FEDA) optimization is proposed. Full levels of comparisons with the currently employed element-based algorithms, stepwise sequential algorithm (SSA), and continuous sequential algorithm (CSA) show that FEDA only takes one third of the measurement time to find the optimized solution, which means that FEDA is promising in practical applications, such as for deep tissue imaging.
290.0290 Scattering Chinese Optics Letters
2017, 15(10): 102901
利用在2012年9月13日到9月15日渤海辽东湾高浊度水体的现场观测的遥感反射比评估同期地球同步水色卫星(GOCI)遥感反射比，结果表明GOCI的Rrs（λ）与现场观测结果谱型一致，总体偏低。其中555 nm波段一致性最好，平均相对百分比偏差（RPD）达到5%，865、745、412 nm显著低估，412 nm的RPD达到约60%。412 nm的均方根误差（RMSE）是865 nm波段的近10倍，并且呈现基于波段的指数变化趋势。格林尼治标准时间(GMT) 416（当地时间1216）的对比效果优于其他时段的观测结果。评估结果表明GOCI对混浊水体较好的观测效果，同时还需要进一步完善其大气校正算法。
海洋光学 地球同步水色卫星 遥感反射比 辽东湾 真实性检验 光学学报
2014, 34(s1): s101005
采用2012年4月长江口外围区域实验获取的固有光学特性数据，分析了该区域水体中粒子的散射特性的水平和垂直变化及其影响因素。对12个站位的分析结果表明，该区域水体粒子散射和后向散射均非常强烈，表层、5、10、20、30 m水层488 nm的后向散射系数和后向散射比平均值分别为0.0617、0.0683、0.0642、0.0606、0.1294 m-1和1.77%、1.92%、1.94%、1.98%、2.15%。各水层水体的颗粒物折射率平均值为1.14，除个别站位外，折射率介于1.1~1.2之间，表明该水域粒子以无机矿物质颗粒物为主，尽管颗粒物吸收光谱在676 nm的吸收峰表征了色素颗粒物的影响较为显著。研究结果表明，受长江泥沙输入和底质再悬浮等影响，实验区域水体散射和后向散射强烈，存在明显的层化效应，水中粒子以无机矿物质颗粒物为主。
海洋光学 散射特性 长江口 折射率 粒子谱分布 光学学报
2014, 34(s1): s101001
利用南海北部PY30-1石油平台上的HyperSAS所测量的遥感反射比Rrs和CE318所测量的气溶胶光学厚度AOT，对中分辨率成像光谱辐射仪(MODIS)传感器(Agua and Terra)进行中国南海区域的卫星数据检验。对比了412、443、531、547 nm波段的遥感反射比和869 nm的气溶胶光学厚度。遥感反射比的比对结果表明， 现场观测值略高于卫星观测值，但两者的一致性较好，其中Terra卫星的443 nm波段，Aqua卫星412 nm和443 nm波段的遥感反射比平均相对偏差小于10%。大气气溶胶光学厚度的比对结果表明，现场观测值和卫星观测值有良好的一致性，其中Aqua卫星的对比结果优于Terra卫星，两者的平均相对偏差都小于10%，Aqua卫星对比结果的平均相对偏差为-0.181%， Terra卫星对比结果的平均相对偏差为8%。
遥感 海上固定平台 遥感反射比 大气气溶胶 中分辨率成像光谱辐射仪 检验 光学学报
2013, 33(s2): s201001
