1 山东大学 空间科学研究院,山东 威海 264209
2 山东大学 山东省光学天文与日地空间环境重点实验室,山东 威海 264209
3 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室,西安 710119
以ChemCam团队公布的64个飞行前定标样品的浓度和激光诱导击穿光谱数据为对象,通过使用主成分分析载荷空间距离法对特定元素分析,筛选出对该元素最敏感的激光诱导击穿光谱谱线,并以此为依据进行矿物元素种类和丰度识别,其识别精度高达92.8％.结果表明,主成分分析载荷空间距离可以作为定量分析前矿物特定元素信息和元素丰度的判断依据.该方法降低了岩石/矿物分类的难度,有利于实现未知的矿物快速、高效的鉴别分析,为火星表面岩石种类鉴别分析提供了一个有效的策略.
行星光谱学 激光诱导击穿光谱技术 主成分分析法 波长选择 矿物分析 等离子体 Planetary spectroscopy Laser induced breakdown spectroscopy Principal component analysis Feature extraction Minerals Plasma 光子学报
2019, 48(10): 1030002
1 中国科学院西安光学精密机械研究所 光谱成像技术实验室, 西安, 710119
2 中国科学院大学, 北京, 100049
从哈达码变换光谱成像仪成像原理出发, 对其光谱成像过程进行数学建模, 分析了哈达码模板调制引起光谱信息混叠和空间信息混叠的原因, 提出了一种根据光谱偏移量去除混叠的算法.采用自行研制的哈达码变换光谱成像仪进行了目标数据采集, 用提出的去混叠算法对目标数据进行复原, 得到目标的三维数据立方体, 有效去除了空间信息混叠和光谱信息混叠, 验证了算法的正确性.
光谱成像 哈达码变换 编码模板 光谱混叠 数据复原 Spectral imaging Hadamard transform Encoding mask Spectral aliasing Data reconstruction
1 西安邮电大学电子工程学院, 陕西 西安 710121
2 中国科学院西安光学精密机械研究所光谱成像技术重点实验室, 陕西 西安 710119
全息凹面光栅光谱仪具有平谱面、小型化、大孔径、高分辨率等优点。首先从信息光学的角度推导了全息凹面光栅的成像公式,在垂直于狭缝和平行于狭缝的平面上系统分析了全息凹面光栅光谱仪的成像性能;在垂直于狭缝的平面上,全息凹面光栅光谱仪具有良好的平谱面性;在平行于狭缝的平面上,全息凹面光栅光谱仪克服了传统平面光栅的谱线弯曲和色畸变,实现了谱线平直成像;此外指出全息凹面光栅光谱仪固有的弧矢场曲对视场扩展的限制。然后根据理论分析结果提出了结构对称消场曲的全息凹面光栅光谱仪的设计思想,利用ZEMAX软件优化设计了像差补偿型全息凹面光栅光谱仪。在保证相对孔径F#=3、光谱分辨率为20 nm/mm、空间分辨率小于25 μm等技术指标不变的前提下,设计了狭缝长度为0.4 mm的传统单球面镜全息凹面光栅光谱仪和狭缝长度为8 mm的像差补偿型全息凹面光栅光谱仪。结果表明,改进后的像差补偿型全息凹面光栅光谱仪成功地将视场扩大为单球面镜全息凹面光栅光谱仪的20倍。
光谱学 光谱仪 对称设计 全息凹面光栅光谱仪 宽场 平谱面
四川大学物理科学与技术学院 微电子技术四川省重点实验室,成都 610064
本文为改善反向外延生长3C-SiC薄膜中残余应力的工艺优化方法,采用LPCVD技术,将甲烷和氢气按1∶10比例混合后与n-Si(111)衬底反应,制备3C-SiC薄膜。通过X射线衍射分析仪、激光拉曼光谱仪和场发射扫描电子显微镜进行测试和分析。在该方法中,反应恒温1200℃为最优温度,反应温度过高或过低都不利于3C-SiC薄膜生长; 在反应温度为1200℃时,为增加薄膜厚度而单纯增加反应时长,缺陷浓度也会相应地增加,从而薄膜结晶质量相应降低; 但在1250℃反应温度时,增加反应时长不仅会增加薄膜的厚度,而且也会缓减薄膜中残余应力,同时改善薄膜的结晶质量。另外研究结果还表明: 1250℃时经过一个恒温的等时退火工艺后,再降温的方式可进一步降低薄膜中本征残余应力,从而改善薄膜的结晶质量和晶格失配。
立方碳化硅 异质外延 晶格失配 工艺优化 残余应力 cubic silicon carbide hetero-epitaxy lattice mismatch process optimization
1 四川大学 物理科学与技术学院,成都610064
2 微电子技术四川省重点实验室,成都610064
本文采用Silvaco TCAD软件对GaN基InGaN/GaN量子阱蓝光发光二极管(LED)的光谱特性进行了仿真研究。研究结果表明:光谱会随着注入电压的增加而产生蓝移现象,并出现0.365 μm处的紫外光发光峰;发光效率在正向电流较小时增长很快,随着正向电流进一步增加而逐渐趋于饱和;随着量子阱中In组分和量子阱阱层厚度的增加,发光光谱出现红移现象,并且发光效率下降。仿真结果对GaN基InGaN/GaN量子阱结构蓝光LED的设计和优化提供一定的依据。
GaN基蓝光LED InGaN/GaN量子阱 In组分 阱层厚度 blue GaN-based LED InGaN/GaN quantum well In fraction well width silvaco TCAD Silvaco TCAD
1 西安邮电大学 电子工程学院，西安 710121
2 中科院西安光学精密机械研究所 光谱成像技术实验室，西安 710119
残留谱线弯曲限制了切尔尼-特纳平面光栅光谱仪在成像光谱仪中的应用.本文不同于传统的基于棱镜的光栅谱线弯曲补偿方法，提出了基于倾斜场镜的补偿方法，即在校正场曲的同时对入射到场镜不同区域，不同波长的狭缝像分别进行谱线弯曲校正，且没有改变系统的其它光学特性.对狭缝大小为7.8 mm×0.016 mm 、光谱范围0.31~0.5 μm、光谱分辨率0.4 nm、物方焦距70 mm、1∶1放大倍率的切尔尼-特纳成像光谱仪进行了优化设计，结果全谱段、全视场MTF>0.8，点列图RMS半径小于9 μm，相对谱线弯曲小于0.2%，满足设计要求.实际设计表明该方法对于可选用光学玻璃有限，且能量较弱的紫外光学系统是一种可选的优化设计方法.
光学设计 光栅光谱仪 场镜 谱线弯曲 切尔尼-特纳 紫外 石英 Optical design Grating imaging spectrometer Field lens Smile Czerny-Turner UV Silica
1 中国科学院西安光学精密机械研究所光谱成像技术实验室, 陕西 西安710068
2 中国科学院研究生院, 北京100049
编码孔径光谱成像仪根据压缩传感理论, 对物体进行光谱成像。 编码孔径光谱数据复原的特点在于能将探测器上所得到的二维编码像复原成三维的数据立方体。 两步迭代收缩阈值算法是在迭代收缩阈值算法和迭代加权收缩算法基础上加以改进而得出的, 采用两步迭代收缩阈值算法对编码孔径光谱数据进行复原, 成功地由二维编码像复原出了三维数据立方体, 具有迭代步数少, 收敛速度快的特点。
两步迭代收缩阈值 压缩传感 编码孔径 光谱数据复原 Two-step iterative shrinkage/threshold Compressed sensing Coded aperture Spectral data restoration
1 中国科学院西安光学精密机械研究所，西安 710119
2 中国科学院光电研究院，北京 100080
本文所分析的空间相机视场角比较大，引进的杂散光较难消除，故对遮光罩的设计提出了挑战。本文以点源透射比作为评价方法，以空间相机探测到的目标亮度为标准，计算出相机需要达到的杂散光抑制指标。以此指标为基础，根据空间相机自身的特性及遮光罩设计原则，设计出一个三段式二级遮光罩。在光学软件TracePro中对加上遮光罩的相机系统进行建模和仿真，由得出的点源透射比曲线证明设计的遮光罩能成功地抑制杂散光，可以满足空间相机的使用要求。
空间相机 杂散光 二级遮光罩 点源透射比 space-camera stray light two-class shield PST
1 中国科学院西安光学精密机械研究所， 陕西 西安 710119
2 中国科学院光电研究院， 北京 100190
在哈达码变换成像光谱仪中，哈达码解码是非常重要的，其中噪声对解码又带来一定的影响.介绍了哈达码变换成像光谱仪的基本原理，在此基础上重点分析了用逆滤波法对哈达码解码的算法.在实际的成像过程中，由于会不可避免地引进噪声，通过分析，初步研究了高斯模糊噪声对哈达码解码算法的影响，并给出了计算机仿真结果，对于进一步研究哈达码解码算法具有重要意义.
哈达码 逆滤波法 噪声 计算机仿真 Hadamard inverse filtering method noise computer simulation
