太赫兹波在电磁波谱中介于微波和红外辐射之间, 具有指纹特性、 安全无损、 强穿透性等特点, 因此太赫兹光谱技术在药品成分和组成检测领域具有广泛应用价值。 针对高纯度物质识别研究中存在部分弱吸收峰不易识别, 以及混合物的太赫兹光谱中吸收峰强度降低而导致吸收峰位信息模糊化的问题, 提出了一种基于离散极大值法的光谱吸收峰位识别方法, 即伴随拐点法。 伴随拐点法首先利用目标检测物太赫兹吸收系数谱图的一阶和二阶导数确定吸收峰位的伴随拐点和基线谱, 其次将原始吸收光谱与基线谱进行差分运算得到差谱, 最后根据离散极大值法确定吸收峰位, 从而实现特征吸收峰的识别。 为验证伴随拐点法的有效性, 采用伴随拐点法对四种硝基呋喃类样品光谱进行吸收峰提取, 并将吸收峰位识别结果与仿真结果进行比较。 实验结果证明, 伴随拐点法能有效识别目标检测物的强吸收峰和弱吸收峰。 该方法不仅在含峰目标物的太赫兹特征吸收峰识别问题中具有广泛的应用前景, 还适用于其他光谱的谱峰峰位检测。

三阶砷化镓电池具有较高的光电转换效率, 是卫星帆板的主要材料。 利用卫星帆板的散射光谱特性, 可以辅助判断帆板姿态以及卫星工作状态, 对空间目标识别具有重要意义。 搭建了空间目标表面材料散射光谱测量系统, 对太阳能电池样片散射光谱进行测量。 测量系统主要由REFLET 180S 和FieldSpec@4 光纤光谱仪组成。 REFLET 180S能提供暗背景、 稳定光源和高精度转台, 光源光谱范围400~1 800 nm, 转台角分辨率为0.01°。 FieldSpec@4光谱仪具有高的光谱分辨率(3 nm@700 nm, 10 nm@1 400/2 100 nm)。 针对电池样片强镜反特性, 选择标准平面反射镜作为定标体, 测量入射角为5°, 15°, 30°, 45°和60°, 反射角为镜反射方向±2°, 角度间隔为0.1°。 测量结果发现三阶砷化镓电池在可见光波段(600~900 nm)散射光谱存在三个明显吸收峰, 并且随着入射角的增加, 吸收峰出现向左“迁移”特性; 在近红外波段(900~1 800 nm)散射光谱出现类周期性震荡特性, 而硅电池散射光谱并没有这些特性。 三阶砷化镓电池结构复杂, 将其物理结构简化为DAR层和三个半导体吸收膜层: 顶电池GaInP层、 中电池GaAs层和衬底Ge层。 基于薄膜干涉理论, 利用等效光学导纳法, 对三阶砷化镓电池散射光谱进行建模。 仿真光谱基本拟合出可见光波段的吸收特性以及近红外波段的周期性震荡特性, 说明利用薄膜干涉理论建立反射率模型的正确性。 利用光谱仿真模型, 分析不同膜层对三阶砷化镓散射光谱的影响。 结果表明: DAR层主要作用是降低光谱反射率, 对光谱形状影响不大; Ge层对散射光谱没有影响, 主要作用是增加光的透射率和吸收效率; GaInP层和GaAs层对散射光谱形状起主要作用, GaAs层是造成近红外波段干涉特性的主要原因; GaInP层是引起可见光波段吸收特性的主要原因, 同时对近红外波段干涉曲线的振幅和频率起调制作用。 研究结果可为卫星太阳能帆板和电池碎片识别提供数据支撑。