1 广东海洋大学深圳研究院，广东 深圳 518120
2 广东海洋大学广东省船舶智能与安全工程技术研究中心，广东 湛江 524088
3 广东海洋大学机械工程学院，广东 湛江 524088
4 广东海洋大学智慧海洋传感网及其装备工程技术研究中心，广东 湛江 524088
提出并制备了一种基于聚二甲基硅氧烷（PDMS）增敏的级联双腔温度传感器，该传感器由PDMS腔和空气腔级联而成，且级联双腔的光程相近，从而干涉谱产生游标效应。此外，空气腔的两端均为PDMS，当温度增加时，空气腔两端的PDMS因膨胀同时挤压空气腔，大幅提高了空气腔的温度响应。在PDMS膨胀和游标效应的双重作用下，该传感器具有非常高的温度灵敏度。实验结果表明，在40~42 ℃范围内，传感器的温度灵敏度约为20.55 nm /℃，相比单个PDMS腔提高了37倍。该传感器具有结构紧凑、灵敏度高、稳定性好等优点，具有很好的应用前景。
光纤光学与光通信 光纤传感器 法布里-珀罗干涉仪 游标效应 聚二甲基硅氧烷 光学学报
2023, 43(19): 1906001
1 宁波职业技术学院应用力学研究所，宁波 315800
2 宁波大学机械与力学学院,宁波 315211
针对考虑几何和材料非线性的石英晶体板厚度剪切振动和弯曲振动的方程组，利用扩展伽辽金法对该方程组进行转化和求解，分别获得了强烈耦合的厚度剪切振动模态和弯曲振动模态的频率响应关系，绘制了不同振幅比和不同驱动电压影响下的频率响应曲线图。数值计算结果表明可以选取石英晶片的最佳长厚比尺寸来避免两种模态的强烈耦合。驱动电压的变化将引起石英晶体谐振器厚度剪切振动频率的明显改变，必须将振动频率的漂移值控制在常用压电声波器件的允许值之内。扩展伽辽金法对石英晶体板非线性振动方程组的求解为非线性有限元分析和偏场效应分析奠定了基础。
石英晶体板 非线性振动 频率 拓展伽辽金法 有限元分析 quartz crystal plate nonlinear vibration frequency extended Galerkin method finite element analysis
1 广东海洋大学智慧海洋传感网及其装备工程技术研究中心, 广东 湛江 524088
2 哈尔滨理工大学测控技术与通信工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150080
提出并制备了一种基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)膜封装空芯光纤的级联双腔温度传感器。该传感器由空气腔(FP1)和PDMS腔(FP2)级联而成,且PDMS腔长度远小于空气腔长度,从而使该传感器满足游标效应产生条件[FP1腔与复合腔FP3(由FP1和FP2组成)的光程接近]。当外界温度变化时,PDMS膜向两侧膨胀,导致FP1腔和FP3腔的干涉谱向相反的方向移动。实验结果表明,FP1腔和FP3腔干涉谱产生了游标效应,干涉谱包络明显;在50~60 ℃范围内,温度灵敏度达到1.32 nm/℃,该结果与理论分析结果相符。该传感器具有体积小、结构轻、灵敏度高、制备简单等优点,在化学、生物、医疗等领域具有潜在的应用价值。
光纤传感器 游标效应 法布里-珀罗干涉仪 高灵敏温度检测
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院 研究生院，北京 100039
3 长春奥普光电技术股份有限公司，吉林 长春 130031
变焦距光学系统通过调整光学系统参数，改变光学系统的焦距来保证光学系统动态成像的需求。本文从变焦距光学系统的基本原理出发，简单描述了光学补偿与机械补偿变焦光学系统的设计，阐述了常见变焦距光学系统的类型与结构。指出了传统变焦距光学系统存在的问题，结合DSP和步进电机在变焦距光学系统中的最新应用，概述了靶场光测设备的变焦距光学系统的最新动态，分析了电机直传技术在靶场光测设备应用的可行性，意在为新一代数字变焦光学系统提供理论参考。
变焦距光学系统 靶场 步进电机 varifocal optical system range DSP DSP stepping motor
利用MPB软件和MEEP软件对一维光子晶体带隙结构及透射谱进行了仿真与实验研究。讨论了不同介质填充比和介质相对介电常数对光子晶体带隙结构的影响。仿真结果表明, 当高相对介电常数介质的填充比增大时, 或高相对介电常数增大时, 光子晶体带隙的中心频率缓慢减小, 带隙宽度呈先增大后减小的趋势, 存在一极大值点。采用高相对介电常数介质薄板［钛酸钡（BaTiO3）粉末混合聚二甲基硅氧烷（PDMS）胶体］和泡沫薄板周期性排列组成一维光子晶体。实验上制得了高低介质相对介电常数分别为4.5和1, 填充比为1∶1, 晶格常数为10 mm, 周期数为5的光子晶体, 并测量出该光子晶体的微波透射谱。测量结果表明, 在8~12 GHz的微波频段, 该光子晶体的带隙中心频率为9.3 GHz,带隙宽度为500 MHz。
材料 光子晶体 平面波法 时域有限差分法 光子带隙
中国科学院安徽光学精密机械研究所 遥感研究室,合肥 230031
采用新的方法对波长范围1～3μm的红外探测器绝对光谱响应率进行定标。红外探测器的光谱响应率定标是在两套定标系统上利用两种参考探测器实现的。首先在红外光谱比较系统上利用一个平响应的腔式热电堆探测器作为参考探测器,测量待测红外探测器相对于标准探测器的连续光谱响应率;然后在可见-近红外定标系统上,利用低温辐射计和激光器在几个单立波长上进行绝对光谱响应率测量。这样,通过计算就能得出待测红外探测器在每个波长上的绝对光谱响应率。采用上述方法对TS-76探测器进行光谱响应率定标,联合不确定度小于0.95%。
辐射定标 光谱响应率 红外光谱比较系统 不确定度 radiometric calibration spectral responsivity IR SCF uncertainty
中国科学院安徽光学精密机械研究所 遥感研究室, 安徽 合肥 230031
介绍了一种高精度的光电探测器线性测量系统,讨论了线性测量的方法,确定以光束叠加法为线性测量系统的基础。设计了测量系统,以944 nm激光器为光源,测量了Si陷阱探测器和InGaAs陷阱探测器的非线性因子。实验结果表明,利用该系统在0.1～200 μW的入射光功率范围内。Si陷阱探测器非线性因子平均值小于0.009％,联合不确定度小于3.18%; InGaAs陷阱探测器非线性因子平均值小于0.6％,联合不确定度小于6.87％。实验结果证明该系统可以作为高精度光电探测器线性测量装置。
光学测量 陷阱式光电探测器 非线性因子 不确定度
中国科学院 安徽光学精密机械研究所 遥感室，合肥 230031
对近红外辐射功率光谱绝对响应率的定标技术进行了研究。设计了一种制冷扩展波长型的InGaAs探测器，为了使其能够作为功率传递的标准探测器工作在(1．2～2．5)μm波长范围，对探测器的光谱响应率进行了测量。首先在1260 nm波长下进行绝对功率传递的标定试验，然后用基于红外单色仪的光谱比较系统(SCF)测量了探测器的相对光谱响应率。结合2个步骤的数据，最终可以得到探测器的绝对光谱响应率。
光谱响应率 近红外探测器 探测器定标 spectral responsivity near-infrared detector detector calibration
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所遥感研究室,安徽,合肥,230031
2 中国科学院研究生院,北京,100039
3 解放军炮兵学院信息工程系,安徽,合肥,230031
从红外遥感信息定量化的发展要求出发,分析了测辐射热计、热电堆探测器和热释电探测器的响应特性,选择薄膜热电堆探测器TS-76作为传递标准探测器.搭建高精度光谱响应率定标系统,使用宽波段可调谐激光器和绝对低温辐射计对TS-76探测器的线性、空间均匀性以及重复性进行了标定.按照国际通用不确定度评估规范,对光谱响应率测量结果进行不确定度分析和评估,联合不确定度小于1.5%,并根据实验结果提出实现高精度中远红外辐射定标的技术方案,证明基于热电堆探测器的红外辐射定标技术可以有效缩短标准传递的链路,提高定标的精度.
红外遥感 薄膜热电堆 红外探测器 红外辐射定标
中国科学院安徽光学精密机械研究所遥感研究室,合肥 230031
在比较国际上基于低温辐射计的红外辐射定标技术的基础上，提出了以红外光源结合单色仪为辐射源，及以腔式热电堆探测器和低温辐射计为标准探测器的红外辐射定标方案。介绍了其结构和工作原理并给出了初步的定标结果。
红外辐射定标 低温辐射计 腔式热电堆探测器 单色仪
