Author Affiliations
Abstract
1 School of Electronic Engineering, Xi’an University of Post & Telecommunications, Xi’an 710121, China
2 State Key Laboratory of Transient Optics and Photonics, Xi’an Institute of Optics and Precision Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Xi’an 710119, China
Li ions affect the upconversion efficiency by changing the local crystal field of the luminescent center. Herein, in order to improve the upconversion efficiency of NaYF4:Yb3+/Eu3+, a series of NaYF4:Yb3+/Eu3+ micro-particles with different Li+ doping concentrations were synthesized by the hydrothermal synthesis method, respectively. Firstly, the structure and morphology of NaYF4:Yb3+/Eu3+ upconversion micro-particles (UCMPs) with different doping concentrations were analyzed by X-ray diffraction and a scanning electron microscope (SEM). SEM results show that the UCMPs are not only highly crystallized, but also have hexagons with different Li+ concentrations of NaYF4:Yb3+/Eu3+. X-ray diffraction shows that the crystal field around Eu3+ changes with the increase of Li+ concentration. Then, the fluorescence spectrum of NaYF4:Yb3+/Eu3+ was studied under the irradiation of a 980 nm laser. The results show that the fluorescence intensity of NaYF4:Yb3+/Eu3+ with 2% Li+ is the strongest, which is twice the intensity of NaYF4:Yb3+/Eu3+ without Li+. Finally, the fluorescence imaging analysis of NaYF4:Yb3+/Eu3+ with 2% Li+ concentration was carried out. The UCMPs are used to screen printing to evaluate the imaging effect on different sample surfaces. The results show NaYF4:Yb3+/Eu3+ (with 2% Li+) has great application prospects in anti-counterfeiting recognition.
upconversion micro-particles hydrothermal synthesis anti-counterfeiting identification screen printing Chinese Optics Letters
2020, 18(11): 110501
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
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 710119
2 西安邮电大学 电子工程学院，陕西 西安 710121
3 中国科学院大学，北京100049
切尔尼-特纳（Czerny-Turner, C-T）光谱仪是光栅光谱仪中常用的光谱仪器。其结构紧凑，无非球面镜，常被用于单色仪和光谱辐射计中。对于成像光谱仪，像散是影响其空间分辨和光能利用的主要像差。就非平行光束光栅照明像散校正方法进行了理论分析和实验验证，提出会聚和发散光栅照明C-T成像光谱仪都可以进行像散校正，其根本取决于光栅入射角和衍射的余弦平方比大于或小于1，大于1对应发散照明消像散，小于1则对应会聚照明消像散。
会聚照明 C-T成像光谱仪 像散 convergent illumination C-T imaging spectrometer astigmatism
1 中国科学院西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
2 西安邮电大学电子工程学院, 陕西 西安 710121
3 中国科学院大学, 北京 100049
紫外-可见光(200～500 nm)成像光谱仪是空间遥感的重要组成部分, 本文基于机载紫外-可见成像光谱仪的特殊性和实际应用要求, 提出了一种采用面阵CCD的摆扫式成像光谱仪, 这样既克服了传统线阵CCD摆扫式成像光谱仪空间分辨率低的缺点, 同时又弥补了推扫式成像光谱仪视场范围有限的缺点, 能够满足大视场、 宽谱段、 高分辨率成像光谱仪的应用要求; 此外, 考虑400～500 nm波段中200～250 nm波段二级光谱的影响和<290 nm的短波区和>310 nm的长波区两个波段相差3个数量级的辐射波动, 采用了分波段、 分系统的方式独立进行消杂光光谱成像。 在系统结构设计方面, 本着高性能、 低成本的设计理念, 选用了两镜同心系统作为望远系统, Czerny-Turner平面光栅结构作为成像光谱仪系统的光学设计方案; 设计了一种不使用任何辅助光学元件, 全部采用球面镜结构的成像光谱仪。 整个系统结构简单、 紧凑, 性能优良, 可行性好。 全谱段、 全视场调制传递函数值在0.6以上。
大视场 宽谱段 高分辨率 紫外 成像光谱仪 Large field of view Wide spectrum High resolution Ultraviolet Imaging spectrometer 光谱学与光谱分析
2013, 33(12): 3432
1 西安邮电学院 电子与信息工程系，陕西 西安 710061
2 中科院西安光学精密机械研究所 瞬态光学技术国家重点实验室，陕西 西安 710068
为进一步提高光存储密度，利用固体侵没透镜(SIL)与数值孔径为0．55的长工作距离物镜对飞秒激光脉冲进行聚焦，完成了PMMA及石英介质上的存储实验，并对聚焦物镜焦点与SIL底面离焦时的介质内焦点位置和系统的数值孔径进行了模拟。实验结果表明：当聚焦物镜焦点与SIL底面适当离焦时，实际聚焦在介质内的焦点深度不断加深，且系统的有效数值孔径不断增大。利用这一结果，在距PMMA表面20 μm的地方得到了点间距1μm，层间距2．5 μm的6层空间点阵；在距石英介质表面15 μm的地方获得了点间距为0．6μm，层间距为2．5μm的5层空间点阵，其存储密度可达1．1×1012bits／cm3。
飞秒激光 固体浸没透镜 三维光存储 femtosecond pulse laser solid immersion lens three-dimensional optical storage
1 中科院西安光学精密机械研究所,瞬态光学技术国家重点实验室,西安,710068
2 暨南大学理工学院,广州,510632
3 陕西敏通科贸公司,西安,710061
提出了一种用于测量液体容器液位高度的新型光纤F-P(Fabry-Perot)腔传感器,它灵敏度高,实现了全光传感和传输,特别适用于一些有害、易燃、易爆液体容器液位的测定.详细分析了该类传感器的传感原理,并给出了传感头参量设计方法.实验结果表明,光纤F-P腔传感器测量液位方法简单,并且可达到相当高的精度.文中分析了实验中的误差,探讨了传感器的稳定性及改进方法,是光纤法布里-珀罗腔传感器实用化的有效尝试.
法布里-珀罗(Fabry-Perot)腔 液位 光纤传感器
1 中国科学院西安光学精密机械研究所,瞬态光学技术国家重点实验室,西安,710068
2 暨南大学理工学院,广州,510632
针对大尺寸样品的折射率分布测量,引入自动扫描装置和适时数据处理系统,研究出一种高灵敏度的智能化反射法折射率分布测量仪,可进行快速、自动、准确的折射率分布测量.经理论分析和实验研究提出了一套合理的实验数据处理方法.并具体介绍和详尽分析了实验装置,讨论了有关理论和实验误差,给出了消除各种误差的有效方法,最终得出较为理想的实验结果.
折射率分布测量 反射法 自动扫描 适时处理
中国科学院西安光学精密机械研究所,瞬态光学技术国家重点实验室,710068
从理论和实验两方面入手,系统地研究了微透镜阵列的形成原理和制作工艺,分析了微透镜阵列的面形结构,得到了联系微透镜阵列矢高与制作工艺参量的经验公式.并且将四片微透镜阵列耦合,形成一个深紫外光刻的1:1成象的多孔径微小光刻系统.从几何光学理论出发,分析了这个光刻系统综合成象的特点,讨论了这种光刻系统的光学性能,并给出了实验测量方法.
微透镜阵列 光刻胶熔融法 离子束刻蚀法 光刻
