陈慧盈 1,2,3陈新华 1,2,3,*潘俏 1,2,3朱嘉诚 1,2,3沈为民 1,2,3
1 苏州大学光电科学与工程学院，江苏 苏州 215006
2 江苏省先进光学制造技术重点实验室，江苏 苏州 215006
3 教育部现代光学技术重点实验室，江苏 苏州 215006
浸没光栅是星载温室气体监测成像光谱仪光学系统中的核心分光元件，能够实现更高的光谱分辨率和更紧凑的结构尺寸。推导了浸没光栅的色散率公式，并对比了采用浸没光栅和普通平面光栅时的光谱分辨率。针对温室气体O2-A带的探测需求，利用有限元计算方法开展了浸没光栅槽形结构的优化设计，得到了兼有高衍射效率和低偏振灵敏度的全反射型浸没光栅槽形参数，并分析了光栅结构参数和等效介质层的制造公差。设计结果表明，在750~770 nm波段范围内，该浸没光栅-1级平均衍射效率高于92%，偏振灵敏度低于1%。
衍射光栅 浸没光栅 全反射 等效介质层 衍射效率 偏振灵敏度 光学学报
2023, 43(22): 2205003
红外与激光工程
2023, 52(1): 20220283
1 长江水利委员会 长江科学院 水利部岩土力学与工程重点实验室, 武汉 430010
2 中交第二航务工程局有限公司, 武汉 430040
沉管对接端止水墙采用机械拆除困难大, 采用爆破拆除更为经济高效, 然而在距重要结构近且施工技术要求高等情况下采用爆破拆除仍较困难。结合襄阳鱼梁洲东线沉管隧道对接端止水墙爆破拆除实例, 介绍了在水深大、壁厚薄且施工作业面狭窄、距被保护建筑物近以及存在一级水保生物等复杂条件下的止水墙爆破拆除施工作业技术。两道止水墙爆破拆除前均采用地质钻在宽度为1.2 m, 水下最大深度超过18 m的止水墙顶布设炮孔。东汊止水墙按照设计炸药单耗1.28 kg/m3进行爆破, 达到了预期拆除效果, 且与爆源相邻的地连墙永久支护最大峰值振速为8.16 cm/s, 离爆源较近的首节待浮运沉管最大峰值振速为3.7 cm/s, 水击波最大超压峰值为0.786 MPa, 均未造成影响。在总结东汊爆破并考虑东津止水墙实际情况的基础上优化了东津的爆破方案, 设计炸药单耗由1.33 kg/m3调整为1.02~1.33 kg/m3, 不仅达到了预期的拆除效果, 爆破振动和水击波也进一步减弱, 地连墙永久支护最大峰值振速为7.49 cm/s, 离爆源最近的暗埋段主体最大峰值振速为5.03 cm/s, 水击波最大超压峰值为0.592 MPa, 且均未造成影响。
沉管隧道 止水墙拆除 振动 水击波 immersed tunnel water stop wall removal vibration water hammer wave
光栅是光栅光谱仪的核心部件, 其分光能力直接决定了仪器的光谱分辨率。基于浸没式光栅的光栅光谱仪使用浸没式光栅作为分光元件。推导了浸没式光栅的光谱分辨率方程, 光谱分辨率要求一定时, 与使用普通反射光栅相比, 使用浸没式光栅能够在实现高光谱分辨率的同时大幅减小仪器的体积和重量。介绍了浸没式光栅的常用材料、浸没式光栅在星载和地基高光谱分辨率光栅光谱仪上的应用以及浸没式光栅的制作方法。设计和研制了70 mm硅浸没式光栅, 实测光栅效率>57%、光栅偏振<3.2%, 各项指标实测结果满足技术要求。
浸没式光栅 光栅光谱仪 光谱分辨率 光栅效率 immersed grating grating spectrometer spectral resolution grating efficiency
浙江大学生物系统工程与食品科学学院, 浙江 杭州 310058
探讨了采用浸入式可见/近红外光谱技术对雨生红球藻叶绿素含量快速检测的可行性。 通过选择最优的预处理方法, 比较全波段偏最小二乘回归（PLS）建模和连续投影算法（SPA）提取特征波长后PLS建模的结果, 选出最优模型。 SPA-PLS模型对叶绿素a与叶绿素b含量预测效果均优于全波段PLS模型, 叶绿素a, b的RPD值分别达到2.946 1和1.902 3。 表明, 光谱在预处理后结合建模算法能够实现叶绿素a, b含量较好的预测, 叶绿素a的预测效果要好于叶绿素b。
浸入式 可见/近红外光谱 雨生红球藻 叶绿素a 叶绿素b Immersed Visible/near-infrared spectroscopy Haematococcus pluvialis Chlorophyll a Chlorophyll b 光谱学与光谱分析
2017, 37(11): 3375
1 中国科学院大学，北京 100049
2 中国科学院上海技术物理研究所，上海 200083
3 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室，上海 200083
为了探测地球大气中的温室气体含 量，设计了4种空间分辨率为2 km、地面刈幅宽度为500 km、轨道高 度为690 km的气体探测仪光学系统。4个波段的中心波长分别 为1.606 m (弱CO2)、1.660 m (CH4)、 2.064 m (强CO2)和0.765 m (O2)； 光谱分辨率分别为0.08 nm/20000、0.08 nm/20000、 0.1032 nm/20000和0.045 nm/17000。 整个光学系统由浸没式平面衍射光栅、利特 罗式光学结构以及前置系统构成。该系统在奈奎斯特频 率处的调制传递函数(Modulation Transfer Function, MTF)值 接近80%，且单个像元尺寸内集中了接近90%的衍 射能量，可以实现高光谱探测。
光学设计 浸没式衍射光栅 温室气体探测 光谱仪 高光谱分辨率 宽刈幅 optical design immersed diffraction grating greenhouse gas detection spectroscopy high spectral resolution wide swath
1 中国工程物理研究院研究生院, 北京 100088
2 中国工程物理研究院应用电子学研究所, 四川 绵阳 621900
3 中国工程物理研究院高能激光科学与技术重点实验室, 四川 绵阳 621900
4 衢州学院电气与信息工程学院, 浙江 衢州 324000
介绍了一种工作在准连续状态下的直接液体冷却的侧面抽运Nd∶YAG多薄片激光谐振腔, 装置中选用20片Nd∶YAG薄片作为增益介质, 由激光二极管阵列在其侧面进行抽运, 流动的硅氧烷溶液作为冷却液在其端面进行冷却, 振荡激光以布儒斯特角穿过多层薄片和冷却液实现增益。设计了层流冷却流场并通过数值模拟验证了其对来流不均匀性的耗散能力。根据之前报道的层流冷却能力测量实验建立数值模型, 模拟了流场的冷却效果, 实验结果证明了模型的置信性, 进而基于模型对激光器中薄片的热安全性进行了评估。在抽运能量为49.9 J时, 获得了15.7 J的最大脉冲能量输出, 对应光-光效率和斜率效率分别为31.4%和39.2%; 在抽运脉宽为250 μs, 重复频率为100 Hz, 平均抽运功率为5 kW时, 获得了1440 W的平均输出功率。
激光器 薄片 谐振腔 直接液体冷却 浸入式激光器
1 上海师范大学商学院，上海200234
2 上海航天控制技术研究所，上海201108
给出了浸没探测器的有效通光口径计算式，包括透镜折射率n1小于等于浸没介质折射率n2（n1≤n2）和透镜折射率n1大于浸没介质折射率n2（n1＞n2）两种情形。
浸没透镜 有效通光口径 红外探测器 immersed lens effective optical aperture infrared detector
昆明理工大学 信息工程与自动化学院, 昆明 650500
通过ANSYS有限元分析, 仿真出铁芯的热点位置和温升范围。设计了一种FBG传感器安装于变压器铁芯的上下轭表面, 通过Bragg光栅波长随温度变化的数学模型计算, 实现了对变压器铁芯的温度实时在线监测。SFZ11-10000/35型35kV变压器的温升试验表明, 铁芯上下轭最高温度达到65.3℃和52.9℃, 上轭高于下轭12.4℃。铁芯作为变压器内部的储热部件, 在开动风机降温初始阶段, 温度仍然表现出少许上升, 随后温度趋于平稳, 铁芯的温度变化呈现出趋势平稳, 降温缓慢的特点。实现了对于油浸式变压器铁芯表面温度的光纤光栅监测, 并分析其原因, 为变压器正常工作时铁芯的热特征分析提供了数据支持。
铁芯 光纤Bragg光栅 在线监测 有限元分析 油浸式变压器 iron core fiber Bragg grating online monitoring finite element analysis oil immersed transformer
1 中国科学院上海技术物理研究所 红外物理国家重点实验室, 上海 200083
2 中国科学院空间主动光电重点实验室, 上海 200083
基于化学溶液法制备了尖晶石结构氧化物锰钴镍氧Mn1.56Co0.96Ni0.48O4(MCNO)薄膜材料, 研究了其电学性质及红外器件的探测性能, 包括器件的响应率, 时间常数和探测率.制作了厚度为8μm的MCNO薄膜及红外热敏探测器件, 测量了材料的阻值-温度曲线.制作了基于半球形锗透镜的浸没式MCNO薄膜探测器, 具有时间常数较小(～18ms), 响应率高(～4.4×103V/W)和探测率高(～5×108cm·Hz0.5/W)的优点.
尖晶石氧化物 薄膜 热敏探测器 浸没式 spinel oxides thin films thermal-sensitive detector optical immersed
