1 南京信息工程大学物理与光电工程学院, 江苏 南京 210044
2 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
3 同济大学物理科学与工程学院, 上海 200092
头戴显示系统在现代教育、医疗和娱乐等领域具有广泛的应用,离轴反射式头戴显示光学系统是头戴显示系统的一种设计形式,既能满足小型化和结构紧凑的需求,又能实现宽光谱成像,无需校正色差;然而,现有离轴反射式头戴显示光学系统的设计难以满足大出瞳直径和小F数相兼容的要求。针对该问题,提出基于光学自由曲面的离轴两反头戴显示光学系统,实现了大出瞳直径和小F数。该自由曲面头戴显示光学系统分别采用双曲率基面自由曲面和XY多项式自由曲面,出瞳直径为10 mm,F数为3.0,视场角为28°,出瞳距大于15 mm。该系统的成像性能满足要求且优于现有设计结果。
光学设计 头戴显示光学系统 光学自由曲面 大出瞳直径 小F数
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所大气成分与光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所大气物理化学研究室, 安徽 合肥 230031
3 南京信息工程大学物理与光电工程学院, 江苏 南京 210044
将Chernin型多通吸收光谱系统与光化学模拟烟雾箱系统相结合，用于烟雾箱内痕量气体的探测，系统的准确性及可靠性通过NO2的测量进行验证，NO2的探测结果与Thermo 42i型NO-NO2-NOx分析仪的测量结果呈较好的线性关系。对烟雾箱内β蒎烯/O3/SO2体系化学反应过程中SO2的摩尔分数做了在线测量，在36 m的吸收光程内，SO2的探测极限为22.2×10-9。研究结果表明，该Chernin型多通吸收光谱系统具有定量测量能力，能够用于烟雾箱内光化学反应过程中痕量成分的实时在线测量。
光谱学 Chernin多通池 烟雾箱
南京信息工程大学数理学院, 江苏 南京210044
在离子速度成像的实验装置中, 将波长为492～523 nm范围内的激光倍频, 以经过倍频的激光作光源, 将碘甲烷分子(CH3I)电离, 获得了碘甲烷母体分子离子(CH3I+)在76 500～81 120 cm-1范围内的高分辨双光子电离光谱; 介绍了CH3I的双光子电离机制, 根据Rydberg公式和量子数亏损成功对实验所得到的CH3I+谱中的46个谱峰做了标识, 并观察到了CH3I+谱中p, d, f系列的能级分裂. 标识结果表明, 在CH3I的双光子电离谱中除了可以观察到单光子电离谱的特征, 还可以观察到在单光子电离中禁阻的f系列跃迁.
光谱学 光电离 双光子电离 碘甲烷 Spectroscopy Photoionization Two-photo ionization Methyl iodide 光谱学与光谱分析
2010, 30(12): 3311
1 南京信息工程大学数理学院, 江苏 南京 210044
2 广西师范大学电子工程学院, 广西 桂林 541004
以中心输出波长为1315 nm的可调谐分布反馈式(DFB)半导体激光器作光源，用反射率为99.7%左右的平凹镜组成长38 cm的稳定光学谐振腔作吸收池，建立了一套基于可调谐半导体激光器的积分腔输出光谱(TDL-ICOS)系统。对TDL-ICOS实验系统和半导体激光的波长定标做了介绍；用ICOS技术获得了水汽在7612.026，7612.269和7610.224 cm-1等3个波长处的吸收光谱，探测灵敏度达2.02×10-7 cm-1。研究结果表明，ICOS是一种装置简单，易于操作的直接吸收光谱技术，具有高灵敏度和高分辨率的显著优点。
光谱学 灵敏度 积分腔输出光谱 水汽 可调谐半导体激光器
南京信息工程大学数理学院, 江苏 南京 210044
用近红外可调谐分布反馈(DFB)半导体激光器作光源,用反射率为99.7％左右的平凹镜组成的稳定光学谐振腔作吸收池,建立了一套腔增强吸收光谱(CEAS)系统。根据系统工作时激光器与谐振腔的工作状态,将CEAS技术分为三类：控制波长法,控制腔长法及同时扫描波长和腔长法。以二氧化碳(CO2)和甲烷(CH4) 为主要样品气体,用控制腔长法和控制波长法CEAS技术对CO2分子在1.573 μm附近的吸收光谱做了测量; 用扫描腔长和波长法CEAS技术对CH4气体在1.316 μm附近的吸收光谱做了测量; 考察了三种方法的探测灵敏度和在定量分析方面的能力。实验结果表明,CEAS技术是一种装置简单,操作方便,灵敏度高,稳定性好的定量吸收光谱技术,探测灵敏度达1.15×10-7 cm-1。
光谱学 灵敏度 腔增强吸收光谱 可调谐半导体激光器
南京信息工程大学物理系, 江苏 南京 210044
近年来, 多维阶高测量问题倍受关注, 两波长或波长扫描方式的塔尔博特效应被应用于多维阶高测量。研究表明, 基于塔尔博特(Talbot)效应的阶高测量方法具有仪器结构紧凑、无需机械扫描、稳定性高和测量范围大等优点。因没有光栅或检测器件的任何机械移动, 可避免由此导致的相位问题及测量误差。取代相位信息, 该方法采用衍射条纹的最大衬比度来判定塔尔博特像, 测试中均采用占空比为12的龙基(Ronchi)光栅作为周期结构衍射物, 利用不同波长塔尔博特像的像距来确定物体阶高。因为测量的是条纹衬比度而非绝对强度, 所以阶高测量精度依赖于条纹衬比度, 最大衬比度的获取与判定是非常重要的。在分析对比的基础上指出, 采用非龙基型光栅, 如正弦振幅光栅或相位光栅, 能使成像条纹分布更合理, 有效地提高成像条纹的衬比度。研究还表明, 所采用周期结构衍射物的空间周期越小, 分辨率就越高, 从而给出了分辨率同衍射物空间周期的定量关系。
测量 阶高 波长扫描 塔尔博特效应 分辨率
中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光谱实验室, 安徽 合肥 230031
研究了因掺杂硝酸铜而具有不同吸收系数的丙酮液体作为主振荡功率放大(MOPA)系统相位共轭镜时,液体中受激热散射(STS)与受激布里渊散射(SBS)之间的竞争及其相位共轭输出特性。结果显示,随着吸收系数的增加,受激热瑞利散射(STRS)将抑制受激布里渊散射或受激热布里渊散射(STBS)而成为主导过程,且其增益随着吸收系数的增加而增加,能量相对起伏随着吸收系数的增加而降低;由于阈值效应,弱抽运时受激热瑞利散射与受激布里渊散射一样将丢失原始波前中较弱的相位信息;在适当的吸收系数和抽运条件下利用吸收液体中的受激热瑞利散射获得高品质相位共轭是完全可能的。
非线性光学 相位共轭 受激热散射 受激布里渊散射
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所国家863计划大气光学重点实验室,安徽,合肥,230031
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光谱学实验室,安徽,合肥,230031
利用近红外可调谐半导体二极管激光用直接吸收光谱技术和波长调制光谱技术初步观测了CO2在1.31 m附近的吸收.从实验结果可以看出,在4.5torr压力下,可探测最小吸收线强度为3.769×10-27μcm-1/(molecule·cm-2),相应的信噪比是16.8.
光谱学 波长调制 二次谐波 高灵敏度探测 吸收光谱 spectroscopy wavelength modulation second harmonic high sensitivity detection absorption spectroscopy
中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光谱学实验室, 安徽 合肥 230031
为满足高灵敏度探测的需要,研制了可调谐近红外半导体激光光谱仪.本光谱仪集成了光学、机械、电子、计算机,实现了高度的集成,初步的实验结果表明,其可满足实验室的实验需要和外场实验的需要.本光谱仪可以用于汽车尾气排放、泄漏气体探测、燃烧过程控制、温室气体测量和大气测量.
激光技术 可调谐二极管激光吸收光谱 谐波探测 波长调制 系统集成
