M′-型Nd3+:GdTaO4微晶被成功合成并用于变温和变压光谱测试研究。在293~373 K的测试温度范围内，3F3/2→4I9/2跃迁的光谱位置具有高热稳定性，3F3/2(R2)→4I9/2(Z5)跃迁的温度系数仅为0.003 9 cm?傆b1·K?傆b1，3F3/2(R2)→4I9/2(Z2)和3F3/2(R1)→4I9/2(Z2)跃迁荧光的强度比具有高温度依赖性，在生理温度范围内的相对灵敏度为(0.60-0.52)(%·K-1)。在高达11.39 GPa的测试压力范围内，所有跃迁随压力呈线性移动。3F3/2(R2)→4I9/2(Z5)跃迁的光谱位置对压力非常敏感，其灵敏度为15.18 cm?傆b1·GPa?傆b1。此外，各跃迁的荧光强度和光谱宽度在升温和增压过程中的变化也被分析和讨论。与其它近红外光学传感器的对比表明，M′-型Nd3+:GdTaO4在温度和压力传感方面具有良好性能。
钕离子 稀土钽酸盐 光致发光 温度传感 压力传感 neodymium ion rare-earth tantalate photoluminescence temperature sensing pressure sensing
郑州航空工业管理学院土木建筑学院，郑州 450046
灰熵关联分析中分辨系数的确定是制约分析结果的关键因素。本文首先推导出了分辨系数的计算公式，在此基础上，通过室内配制混合型再生粗骨料，结合粗骨料路用技术要求，重点探究了废弃砖块对混合型再生粗骨料物理性质的影响；采用室内无侧限抗压强度试验分析了混合型再生粗骨料对水泥稳定碎石力学性能的影响；运用灰熵分析理论对混合型再生粗骨料性能指标与无侧限抗压强度进行关联性分析；通过非线性数据拟合的方法结合交通荷载等级和公路等级，确定出混合型再生粗骨料在基层中的适用范围；并对混合型再生粗骨料进行分级。结果表明：分辨系数取值不固定，在本文中最大值可取为1.000，最小值可取为0.141；混合型再生粗骨料替代石灰岩集料不超过20%(质量分数)，且砖块在混合型再生粗骨料中的比例与交通荷载等级相关，最大值不宜超过40%(质量分数)；经灰熵关联分析可把吸水率和压碎值作为混合型再生粗骨料分级指标，并将混合型再生粗骨料在道路工程中的应用等级分为三类。
道路工程 灰熵分析理论 混合型再生粗骨料 非线性拟合 分级标准 分辨系数 road engineering grey entropy analysis theory mixed recycled coarse aggregate nonlinear fitting grading standard identification coefficient
强激光与粒子束
2021, 33(7): 073009
中国石油大学(华东)信息与控制工程学院, 山东 青岛 266580
采用波长为1570 nm的激光器分析了天然气背景下的硫化氢气体, 通过自动化配气站产生了体积分数为0~10-4的硫化氢混合气体, 获取了92组稳定状态的光谱数据, 采用极限学习机(ELM)的回归模型反演了硫化氢浓度。把非线性迭代偏最小二乘法引入到光谱预处理中, 利用光谱特征参量与浓度参量建立了回归模型, 采用五折交叉校验的方法对模型进行了评估。测试结果显示, 光谱数据采用特征提取后的预测精度比直接用ELM进行回归的提升了25%, 且模型运算时间由0.12 s缩短到了10 ms以下。特征提取预处理缩短了ELM模型的训练时间, 提高了分析仪的分析精度和实时性。
光谱学 可调谐二极管激光吸收光谱 特征提取 非线性迭代偏最小二乘 极限学习机 交叉校验
北京科技大学计算机与通信工程学院, 北京 100083
根据模式耦合理论, 设计了一种基于三芯光纤并支持LP01、LP11a、LP11b三种空间模式传输的三模复用/解复用器。该三芯光纤由一个位于中央的三模纤芯和两个外部的单模纤芯构成。选择三模纤芯的结构参数, 根据模式有效折射率匹配原理分别设计两个外部单模纤芯的参数。通过仿真分析了LP11a模与LP01模、LP11b模与LP01模的功率转换过程, 确定最优的光纤长度为5.2 mm。在C+L波段中所设计的三模复用/解复用器能提供50 nm的工作带宽, 其模式转换效率达到90%。该基于三芯光纤的三模复用/解复用器具有结构简单、模式转换效率高、插入损耗小、带宽宽等优点。
光纤光学 模式耦合 模式复用/解复用器 多芯光纤 少模光纤
东北大学 计算机科学与工程学院，辽宁 沈阳 110819
针对可穿戴设备中光电容积脉搏波检测呼吸速率准确性不高和实时性不够的问题，提出了一种基于时频谱的自适应信号分解算法。该算法采用瞬时中心频率估计方法获得脉搏波时频谱和瞬时心率估计值，对脉搏信号进行相干解调提取呼吸信号成分，进而利用呼吸信号成分检测呼吸速率。实验结果表明，与传统连续小波变换方法相比，本文提出的自适应信号分解算法的呼吸速率计算时间提高了84.68%。通过中位数误差及四分位距误差的方差分析，表明该算法比连续小波分解算法和自回归模型算法具有更好的计算精度，中位数误差均值分别提高了96.001%和97.978%，四分位距误差均值分别提高了75.014%和52.732%。
光电容积脉搏波 呼吸速率 可穿戴设备 近红外 时频谱 pulse oximeter signal respiration rate wearable equipment near-infrared time-frequency spectrum
1 上海市第一康复医院, 上海 200090
2 同济大学附属同济医院, 上海 200065
利用太赫兹光谱技术, 对人肾癌组织进行检测, 分别比较了肿瘤组织和肿瘤旁正常组织对太赫兹波的响应。通过对新鲜含水和经冷冻真空脱水组织的测量分析, 分别获得了不同样品在0.2~1.2 THz波段的吸收系数和折射率。结果显示, 生物组织中含水量对太赫兹波吸收信号强度有很大的影响。同时, 不同组织的细胞结构和成分也是影响太赫兹信号强度的重要因素。比如癌细胞和正常细胞的结构的不同, 因此对太赫兹电磁波的吸收以及它们在太赫兹波段的折射率都有显著的不同。结果显示太赫兹光谱技术在生物组织检测和临床医学如肿瘤疾病诊断方面具有广阔的应用前景。
太赫兹技术 肾癌组织 频谱分析 terahertz technology renal cancer spectroscopy analysis 红外与激光工程
2016, 45(5): 0525001
1 中国科学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 中国科学院大学, 北京 100049
为了提取淹没在噪声中的弱吸收信号，对波长调制光谱测量中的相敏检测技术进行研究，提出了一种数字化相敏检测实现方案。采用正交矢量型结构实现相敏检测过程，通过硬件电路设计和上位机程序编写，完成吸收信号谐波分量的获取。对空气中的O2进行检测，针对O2位于764 nm附近的一对吸收谱线，成功提取了吸收信号的二次谐波分量。结果显示，系统的检测极限体积分数为0.50%（光程为1 m）。
光谱学 信号处理 可调谐半导体激光吸收光谱 波长调制 相敏检测 二次谐波信号 中国激光
2013, 40(11): 1115001
中国科学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
可调谐半导体激光吸收光谱（TDLAS）具有高分辨、高灵敏度和快速测量等特点，在环境检测、工业过程检测等方面具有很好的应用前景。但是TDLAS系统在长期连续工作时，存在激光输出波长随环境温度变化而发生漂移的问题。针对这一问题，研究了激光输出波长随环境温度变化特征及其对光谱处理的定量影响。为了消除激光输出波长的漂移，设计了基于ADμC841的温度补偿电路。根据环境温度实时调整激光器的温度，对激光器进行谱线锁定，在温控实验箱中进行了实验，当环境温度为20 ℃～60 ℃时，激光器的波长漂移量为4.1 pm。
光谱学 可调谐半导体激光吸收光谱 光谱处理 波长漂移 温度补偿
