1 桂林电子科技大学材料科学与工程学院, 桂林 541004
2 桂林电子科技大学, 广西信息材料重点实验室, 桂林 541004
BiFeO3基无铅压电陶瓷常因漏电流较大而压电性能欠佳, 然而, 改善其绝缘性和电性能的方法都较为复杂, 限制了其产业化生产与应用。本工作在不针对0.7BiFeO3-0.3BaTiO3陶瓷进行组分掺杂以及气氛烧结的条件下, 仅通过简单的原料预处理(改变Fe2O3原料的干燥时间)即实现了其高绝缘性与高压电性能。研究结果表明,0.7BiFeO3-0.3BaTiO3陶瓷的晶粒尺寸和绝缘性随Fe2O3原料干燥时间的增加而增大, 同时其电性能及温度稳定性也随之增强。当原料干燥时间为192 h时, 样品晶粒尺寸最大, 绝缘性最好, 同时其压电性能(d33=203 pC/N,kp=0.33)和居里温度(Tc=460 ℃)也达到最佳。这为今后BiFeO3基陶瓷压电性能的研究提供了一个新思路。
无铅压电陶瓷 原料预处理 绝缘性 压电性能 居里温度 温度稳定性 0.7BiFeO3-0.3BaTiO3 0.7BiFeO3-0.3BaTiO3 lead-free piezoelectric ceramics raw material pretreatment insulating piezoelectricity Curie temperature temperature stability
1 中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室，上海 201800
2 中国科学院上海光学精密机械研究所航天激光工程部，上海 201800
3 中国科学院大学材料科学与光电技术学院，北京 101408
介绍了一种应用于空间超冷原子物理实验平台的二维磁光阱光机系统的集成优化设计方法，可获得高通量冷原子束流以满足后续三维磁光阱中冷原子的高装载率。二维磁光阱激光系统的主要光路包括冷却光、重泵光、推送光和缓冲光。首先，利用Zemax软件对光学系统进行设计和优化，使得成像系统的点列图均方根(RMS)半径均小于艾里斑，而且光学系统的调制传递函数(MTF)与衍射极限传递函数非常接近，系统具备优良的光学性能。在此基础上，利用Solidworks软件仿真完成了高稳定度、简单化、小型化光机结构的设计。针对4路光同时输入一个光机口的难题，提出了V-GROOVE光纤设计方案，进一步提高了所有光机组件的集成度。该系统在工程化的基础上实现了装载率约为1.89×108 /s的连续冷原子束流。
量子光学 二维磁光阱 激光冷却 原子装载 Zemax软件 Solidworks软件 中国激光
2022, 49(11): 1112001
X射线衍射(XRD)光谱是分析土壤粘粒矿物组成的重要手段, 但常规XRD分析存在前处理复杂、 耗时较长、 光谱分辨率低、 扫描不充分等问题。 为此, 该研究依托北京同步辐射装置(BSRF)的4B9A衍射实验站, 以我国东部不同气候带(即温带、 亚热带、 热带)的7种地带性森林土壤(棕色针叶林、 暗棕壤、 棕壤、 黄棕壤、 黄壤、 赤红壤和砖红壤)为研究对象, 利用同步辐射X射线衍射(SR-XRD)光谱对土壤粘粒矿物组成特征进行分析。 结果表明: (1)温带土壤(棕色针叶林、 暗棕壤和棕壤)质地以粘壤土为主, 而亚热带土壤(黄棕壤、 黄壤和赤红壤)分布在粘土和粘壤土的分界线上; 从亚热带到热带, 土壤质地呈现出粘土→壤土→砂土的变化趋势。 (2)土壤硅铝率(Sa)表现为温带土壤(5.22)>热带土壤(4.53)>亚热带土壤(4.49); 同样地, 硅铝铁率(Saf)也呈现出温带土壤(4.06)>热带土壤(3.53)>亚热带土壤(3.36)的变化规律。 (3)从温带到热带, 土壤粘粒矿物中高岭石的含量增加、 结晶度提高, 而伊利石的含量则逐渐减少; 温带土壤以2∶1型粘粒矿物为主, 而热带土壤则以1∶1型矿物为主; 在SR-XRD光谱中鉴定出了伊蒙混层、 长石两种粘粒矿物的存在, 而这两种矿物在常规XRD光谱中未被识别。 (4)与常规XRD法相比, 利用SR-XRD法分析土壤粘粒矿物组成具有以下优势: 一是前处理工作量较少, 常规XRD法需将粘粒样品制成不同类型的载玻片再进行测定, 而SR-XRD法直接测定粘粒样品即可; 二是光谱分辨率高, SR-XRD法的分辨率可达到≤100 nm, 从而能够检测到更多的衍射峰; 三是实验效率提高, SR-XRD法的优化扫描步长可达0.04°, 比常规XRD法增加1倍, 从而提高了测试效率; 四是扫描辨识度增加, SR-XRD法的看光时间可优化为4 min, 是常规XRD法的2倍, 使得样品的扫描更加充分。
SR-XRD光谱 常规XRD光谱 气候带 地带性森林土壤 粘粒矿物 Synchrotron Radiation X-ray diffraction spectrum Conventional X-ray diffraction spectrum Climatic zones Zonal forest soil Clay minerals
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
针对全球范围CO2浓度和气溶胶检测的星载激光雷达系统的可行性进行研究。由于大气后向散射信号很弱, 故星载激光雷达对杂散光很敏感。激光雷达系统由Ritchey-Chretien接收望远镜、多波段中继光学系统以及光电探测系统构成, 因此, 相比于传统成像光学系统, 其杂散光的分析与抑制技术得到改进。对光机结构建模, 基于杂散光来源分类和大量光线追迹, 提出了一种位于激光雷达后光学系统中, 而非接收望远镜中的杂散光抑制方法。仿真结果表明, 位于后光学系统中准直器镜筒上的挡光环极大地抑制了杂散光。因此, 可以舍去接收望远镜上的挡光环。
光学设计 杂散光抑制 双向散射分布函数 星载激光雷达
1 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210049
2 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所江苏省医用光学重点实验室, 江苏 苏州 215163
为了提高超分辨光学波动成像(SOFI)显微技术的实时性，提出了一种结合图像滤波的SOFI算法。对获取的多帧图像先进行滤波处理，再根据多帧图像中荧光粒子的时间自相关性进行SOFI算法处理，可快速得到高信噪比的超分辨图像。结果表明，对比不同滤波器，权衡去噪效果和图像分辨率，利用基于空间高斯滤波的SOFI算法可以在低信噪比的图像序列中快速得到信噪比较高的超分辨图像，计算速度提高2.3倍。
图像处理 超分辨 光学波动 滤波去噪 激光与光电子学进展
2016, 53(8): 081001
1 北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院，北京 100191
2 北京工商大学 计算机与信息工程学院 北京 100048
通过分析大气粒子对光线的多次散射作用，利用大气点扩散函数作为卷积核，基于暗原色图像复原理论，建立了基于多次散射的雾天成像模型，并以函数形状相似性为依据，利用广义高斯分布定量估计出大气点扩散函数核函数在图像域下的相关参数.针对传统暗原色理论以固定大小图像区域估计透射率的不足，提出了基于超像素分割获得景深一致的图像分块方案，通过区域合并，获得更为精准的天空检测效果；基于暗原色先验理论分别估计天空和非天空区域的透射率，并对天空区域的透射率进行修正，不但减少了天空色彩失真，同时也消除了复原结果的光晕现象.本文从主观和客观两个方面将所提出的去雾方法和其他算法进行了对比，结果表明，本文提出的去雾算法能够在较短的运行时间内获得对比度较高、细节信息丰富的去雾结果，具有较好的鲁棒性.
图像处理 图像增强 暗原色先验 多次散射 超像素 去雾 光晕现象 透射率 Image proceessing Image enhancement Dark channel prior Multiple scattering Superpixel Atmosphere point spread function Dehazing Halo effect Transmission
1 南京林业大学江苏省纸浆造纸科学与技术重点实验室, 江苏 南京 210037
2 武汉大学印刷与包装系, 湖北 武汉 430079
光谱图像中的反射率光谱数据维数高, 且与光源、 设备均无关, 能够比较全面、 真实、 客观地描述图像中物体的颜色信息。 针对三色相机的光谱图像获取系统中三维色度数据重建多维光谱数据产生的光谱信息丢失、 以及伴随而生的颜色信息丢失问题, 提出了迭代Tikhonov正规化的光谱重建方法。 首先依据色度学理论中色度值与反射率光谱之间的关系, 构建反射率光谱重建方程建立起相机所获三维色度数据与高维反射率光谱数据的映射关系; 然后, 通过反射率光谱重建方程的病态分析, 在Moore-Penrose伪逆矩阵求解思想的基础上构建迭代Tikhonov正规化方法求解反射率光谱, 并利用训练样本数据通过L-曲线方法训练获取迭代Tikhonov正规化的最优正规化参数, 以有效控制并改善反射率光谱重建方程求解的病态、 减少重建光谱的光谱信息丢失。 实验通过选取样本数据对光谱重建方法进行验证。 验证实验的结果表明所提出的光谱重建方法改善了三色相机的光谱图像获取系统中重建光谱的光谱信息丢失程度, 使得重建光谱的光谱误差和色度误差较其他光谱重建方法均有明显降低。
光谱重建 三刺激值 正规化 Spectral recovery Tristimulus Regularization
西北大学化学与材料科学学院, 合成与天然功能分子化学教育部重点实验室, 陕西 西安 710069
研究建立了一种简单、 快速、 高灵敏测定药物卡托普利的新方法。 该方法基于卡托普利诱导未修饰的银纳米粒子的快速团聚, 从而使银纳米溶胶从亮黄色变为红色, 在395 nm处的吸光度呈线性降低。 探讨了银纳米粒子的团聚机理。 在优化条件下, 该方法测定卡托普利的线性范围为1～35 μg·mL-1, 检出限为0.7 μg·mL-1。 应用于卡托普利药片含量的测定, 获得了满意结果。
银纳米粒子 卡托普利 团聚效应 吸收测定 Silver nanoparticles Captopril Effect of aggregation Absorption determination 光谱学与光谱分析
2013, 33(4): 1104
南开大学 现代光学研究所 光学信息技术科学教育部重点实验室，天津 300071
提出一种在个体眼光学结构基础上根据波前数据设计波前眼镜的新方法。建立了个性化的眼光学结构，并将眼球和镜片视为统一的镜-眼光学系统，用光学设计的优化方法给出镜片的结构数据，并分析了±7°视场和眼球旋转±20°时，该镜-眼系统的成像情况。与波前拟合的方法相比，该方法设计的波前眼镜离焦差为(-0057±0015) m-1，像散差为(0015±0013) m-1，散光轴位差为(0100±0316)°。镜-眼系统的矫正视力均大于125，其中8只被试眼的视力可达15以上。10只被试眼在转动±20°情形下的0°视场成像相比于直视的情况均略有下降，而7°视场的成像质量相比于直视的情况下降则更为明显。由该方法给出的验光结果客观可信，可用于对佩戴波前眼镜后人眼的视觉质量的预先评估。
光学设计 波前像差 波前眼镜 视觉矫正 optical design wavefront aberration wavefront-guided lens visual correction
1 南开大学现代光学研究所， 天津 300071
2 光学信息技术科学教育部重点实验室， 天津 300071
3 天津宇光光学公司， 天津 300384
提出了一种客观验光的波前角膜接触镜的设计方法。采用角膜地形图数据，最优化拟合得到角膜接触镜的后表面面型结构；采用眼波前像差数据，运用波前在介质中传播的衍射光学的角谱理论，结合泪液透镜的作用，最优化设计角膜接触镜的前表面面型结构；根据角膜接触镜前后表面的结构，计算得角膜接触镜的最优矫正光焦度。为8只具有不同程度离焦和像散的近视眼设计了波前角膜接触镜，对角膜接触镜光焦度的分析表明，接触镜后表面为球面面型设计的，其接触镜的光焦度等于人眼的光焦度与泪液镜光焦度之和，而对于镜片后表面为环曲面面型设计的，其接触镜光焦度与全眼光焦度匹配，验证了结果的合理性。
波前像差 角膜接触镜 光焦度 优化 中国激光
2011, 38(s1): s116001
