Author Affiliations
Abstract
1 Advanced Photonics Center, Southeast University, Nanjing 210096, China
2 Key Laboratory of Optoelectronic Technology of Jiangsu Province, School of Physical Science and Technology, Nanjing Normal University, Nanjing 210023, China
3 School of Physics and Electronics, Central South University, Changsha 410012, China
4 Collaborative Innovation Center of Light Manipulations and Applications, Shandong Normal University, Jinan 250358, China
We investigate femtosecond laser trapping dynamics of two-photon absorbing hollow-core nanoparticles with different volume fractions and two-photon absorption (TPA) coefficients. Numerical simulations show that the hollow-core particles with low and high-volume fractions can easily be trapped and bounced by the tightly focused Gaussian laser pulses, respectively. Further studies show that the hollow-core particles with and without TPA can be identified, because the TPA effect enhances the radiation force, and subsequently the longitudinal force destabilizes the trap by pushing the particle away from the focal point. The results may find direct applications in particle sorting and characterizing the TPA coefficient of single nanoparticles.
laser trapping multiphoton processes ultrafast nonlinear optics Chinese Optics Letters
2020, 18(8): 081901
1 江南大学理学院, 江苏 无锡 214000
2 江苏省轻工光电工程技术研究中心, 江苏 无锡 214000
为研究食用靛蓝的降解过程,使用紫外-可见吸收光谱法建立食用靛蓝的光降解率模型。食用靛蓝吸收光谱中611 nm处的吸光度随光照时间增加而递减,光照8 h后,611 nm处的吸光度接近于0。基于不同浓度食用靛蓝的吸收光谱,通过指数拟合分别建立了食用靛蓝在611 nm处的吸光度-质量浓度预测模型和500~700 nm范围内吸收峰面积-质量浓度预测模型。结果表明:吸收峰面积-质量浓度预测模型的效果更好;将完全降解后的食用靛蓝溶液作为干扰物,与新配制的食用靛蓝溶液混合来验证吸收峰面积-质量浓度预测模型的适用性,模型的平均相对误差为2.7%。将不同光照时间后的食用靛蓝在500~700 nm范围内的吸收峰面积代入该模型中,可获得食用靛蓝的含量,进而可推算出不同光照时间后食用靛蓝的降解率,得到食用靛蓝降解率与光照时间之间的指数关系。所建立的降解率模型的测量精度高,可方便地检测食用靛蓝的降解率。
光谱学 紫外-可见吸收光谱 食用色素 食用靛蓝 降解 光谱分析 激光与光电子学进展
2018, 55(1): 013007
1 江南大学 理学院, 无锡 214122
2 .江苏省轻工光电工程技术研究中心, 无锡 214122
3 江南大学 物联网工程学院, 无锡 214122
为了快速测定白酒年份酒中乙酸的体积分数, 采用3维荧光光谱结合交替拟合残差算法, 首先将不同体积分数的乙酸乙醇水溶液的3维荧光光谱作为校正集, 然后将白酒的3维荧光光谱作为预测集, 利用交替拟合残差算法进行解析分辨, 采用标准添加法来验证结果的准确性。结果表明, 预测体积分数与真实体积分数的相关系数为0.9926, 平均回收率为101.97%;3维荧光光谱结合交替拟合残差算法可以快速有效地测定白酒年份酒中乙酸的体积分数。这一结果对白酒年份酒中单体体积分数的检测是有帮助的。
光谱学 3维荧光光谱 交替拟合残差算法 白酒年份酒 乙酸 spectroscopy 3-D fluorescence spectra alternate fitting residue algorithm Chinese aged liquor acetic acid
1 江南大学理学院, 江苏 无锡 214122
2 江苏省轻工光电工程技术研究中心, 江苏 无锡 214122
提出了一种基于小波分解和因子模型分析白酒荧光光谱， 对白酒香型进行分类和年份预测的方法。 白酒的三维荧光光谱包含了其所含荧光物质信息， 对其进行小波分解， 其分解系数与特征峰的强度相关。 选取高斯小波对三维荧光光谱进行分解， 可以避免对二维荧光光谱进行分解时需要选取特定激发波长的问题。 对样品的三维荧光光谱进行小波分解后， 选取第4层近似系数构建正交因子模型， 通过因子载荷系数对白酒进行鉴别。 结果指出， 贡献率较小的因子蕴含着样品的独特信息， 在相似样品的比较中， 不容忽视。 在对10个品牌的白酒进行香型分类时， 先将样品的三维荧光光谱进行高斯小波分解， 使用第4层近似系数进行因子分析， 得到贡献率由大到小的多个因子。 根据因子的载荷系数， 对样品进行聚类分析。 结果表明， 加入贡献率较小的因子可以将正确率提高至90%。 通过对因子载荷系数与年份的相关性分析得出， 贡献率排在前六位的因子和白酒年份关系较大， 而排在后面的因子和白酒年份的相关性较小， 因此可以选取前六位的因子建立白酒年份预测模型。 通过选取不同贡献率的因子对白酒年份进行预测， 其平均误差可降低至0.9年。
连续小波分解 正交因子模型 年份预测 三维荧光光谱 白酒 Continuous wavelet decomposition Orthogonal factor model Year prediction Three-dimensional fluorescence spectrum Chinese wine 光谱学与光谱分析
2018, 38(8): 2511
1 江南大学理学院, 江苏 无锡 214122
2 江苏省轻工光电工程技术研究中心, 江苏 无锡 214122
3 江南大学物联网工程学院, 江苏 无锡 214122
使用英国爱丁堡FLS920P荧光光谱仪, 对甲醇、 乙醇的紫外吸收光谱和荧光光谱进行实验检测, 得到二者的光谱特征参数。 分别采用密度泛函理论(DFT)和单激发组态相互作用(CIS)对二者分子的基态和激发态结构进行优化, 并比较两种分子在不同能态下的差异。 应用含时密度泛函理论(TD-DFT)的不同泛函结合极化连续介质模型(PCM)在6-31++G(d, p)水平上分别计算了二者的紫外吸收光谱和荧光光谱, 与实验结果吻合。 分析了甲醇、 乙醇荧光产生机理, 同时分析了不同泛函对于计算光谱的影响。 结果表明: 甲醇、 乙醇在紫外波段有微弱吸收, 在紫外激发下能产生拉曼峰和微弱的荧光峰。 甲醇、 乙醇的吸收光谱是由里德堡激发产生, 产生荧光的轨道跃迁为σ→π。 泛函OLYP能够较好地重现实验吸收能, 而泛函MPWK能够较好地重现实验发射能, 并且发现不同的纯泛函计算跃迁能也具有差异性。 结果可为醇类分子的分子特性研究提供参考。
荧光光谱 密度泛函 紫外吸收光谱 甲醇 乙醇 Fluorescence spectra Density functional theory Absorption spectra Methanol Ethanol 光谱学与光谱分析
2018, 38(4): 1133
1 江南大学理学院, 江苏 无锡 214122
2 江苏省轻工光电工程技术研究中心, 江苏 无锡 214122
提出了一种基于时间分辨荧光光谱分析法同时测定己酸乙酯和乙酸乙酯混合液中各组分浓度的方法。 实验测得两种单体物质的荧光发射光谱重叠度达到78%。 对于荧光发射光谱重叠度很高的物质使用普通荧光方法结合算法也很难进行定量分析。 而通过量子化学计算结果, 对两种单体的分子结构分析, 得到己酸乙酯的荧光寿命长于乙酸乙酯。 通过时间分辨荧光光谱测量得到己酸乙酯和乙酸乙酯的荧光寿命分别为10和53 ns。 两种物质的荧光发射光谱重叠严重, 但是其荧光衰减曲线有明显的差别, 所以提出使用时间分辨荧光光谱法对两种物质进行定量分析。 通过分析两种物质不同体积比下的荧光衰减曲线的变化趋势, 建立两种物质体积比的预测模型, 并对其进行检验。 实验结果表明: 该方法能够实现混合溶液中各组分体积比的测量, 其测量的平均残差控制在1%以内, 具有一定的实用价值。
时间分辨荧光光谱 荧光寿命 定量分析 己酸乙酯 乙酸乙酯 Time resolved fluorescence spectra Fluorescent lifetime Quantitative analysis Ethyl caproate Ethyl acetate
1 江南大学理学院, 江苏 无锡 214122
2 江苏省轻工光电工程技术研究中心, 江苏 无锡 214122
为对某品牌芝麻香型白酒的年份进行测定, 应用FLS920多功能荧光光谱仪, 测得1984年到2012年间11个年份白酒样品的三维荧光光谱。提取三维荧光光谱的平均荧光强度, 数值矩阵的标准差和相对荧光强度的最大值三个特征参数以构建多项式函数, 分别结合偏最小二乘回归校正以及二次最优回归校正建立白酒年份的预测模型。利用上述两个模型分别对1989年、1994年、1996年、2002年、2003年、2005年、2006年、2009年、2011年的白酒进行年份预测, 得到相应的预测年份。其与白酒实际年份间的平均绝对误差分别为0.68年以及0.56年。研究结果表明, 上述方法能够有效地对白酒年份进行测定。非线性校正模型与线性校正模型相比, 能够更为准确地反映白酒的真实年份。通过三维荧光光谱结合回归校正的多项式函数对年份白酒进行研究, 研究结果可为白酒年份的测定提供一种新的方法。
光谱学 三维荧光光谱 年份白酒 多项式函数 偏最小二乘回归 二次最优回归 激光与光电子学进展
2016, 53(12): 123002
