1 安徽省气象台 大气科学与卫星遥感安徽省重点实验室，安徽 合肥230031
2 中亚大气科学研究中心，新疆 乌鲁木齐830002
3 安徽省气候中心，安徽 合肥230031
变分同化风云四号干涉式大气垂直探测仪(Geostationary Interferometric Infrared Sounder，GIIRS)中波通道亮温偏差要求满足高斯分布，因此需进行GIIRS资料偏差订正。在Harris B A等人提出的“离线”法的基础上，发展了基于随机森林(Random Forest，RF)的GIIRS偏差订正方法。在具体执行过程中，基于风云四号多通道扫描成像辐射计(Advanced Geosynchronous Radiation Imager，AGRI)云产品对GIIRS资料进行了云检测。试验结果表明，经过偏差订正的GIIRS亮温偏差满足高斯分布的假定。与“离线”法相比，RF法的订正效果更好。
高光谱GIIRS 偏差订正 “离线”法 随机森林 云检测 hyperspectral GIIRS bias correction "off-line" method random forest cloud detection
Author Affiliations
Abstract
1 College of Internet of Things Engineering, Hohai University, Changzhou 213022, China
2 College of Advanced Interdisciplinary Studies, National University of Defense Technology, Changsha 410073, China
3 Department of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240, China
In modern optics, particular interest is devoted to the phase singularities that yield complicated and twisted phase structures by photons carrying optical angular momentum. In this paper, the traditional M-line method is applied to a vortex beam (VB) by a symmetric metal cladding waveguide chip, which can host numerous oscillating guided modes via free space coupling. These ultrahigh-order modes (UOMs) result in high angular resolution due to the high finesse of the resonant chip. Experiments show that the reflected pattern of a VB can be divided into a series of inner and outer rings, whilst both of them are highly distorted by the M-lines due to the UOMs’ leakage. Taking the distribution of the energy flux into account, a simple ray-optics-based model is proposed to simulate the reflected pattern by calculating the local incident angle over the cross section of the beam. The theoretical simulations fit well with the experimental results, and the proposed scheme may enable new applications in imaging and sensing of complicated phase structures.
vortex beam M-line method planar waveguide Chinese Optics Letters
2021, 19(7): 071403
国防科技大学 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
采用传输线方法研究了微通道板的短脉冲信号放大特性。分析了单脉冲信号的波形畸变以及微通道增益的变化情况。当信号饱和参数大于1时, 脉冲前沿消耗的电荷会对脉冲后沿的放大形成影响, 造成脉冲后沿增益下降。研究了多脉冲间的互扰问题。若前一脉冲放大消耗的电荷得不到及时补充, 将影响后续脉冲的放大过程。分析了信号频率对微通道板输出特性的影响。信号单脉冲电荷量恒定的情况下, 提高信号频率将使得微通道板增益显著下降; 信号平均电流恒定时, 通道增益以及输出电流基本不随信号频率发生变化。通过脉冲激光对像增强器的辐照实验, 验证了上述分析结果的正确性。
传输线方法 短脉冲信号 增益饱和 微通道板 transmission line method short pulse signal gain saturation micro-channel plate 红外与激光工程
2018, 47(12): 1204005
东南大学能源与环境学院, 江苏 南京 210096
可调谐二极管激光吸收光谱技术一般采用双线法同时测量气体的温度和物质的量分数。然而在频分和时分复用这两种方式下,双线法易存在频率串扰和降低时间分辨率等问题,在实际应用中有一定的局限性。针对此问题,提出了基于波长调制光谱技术的免标定单线测量法,只用一条吸收谱线即可实现对气体温度和物质的量分数的同时测量。以燃烧过程中的主要产物CO2为目标气体,选择中心频率为5007.787 cm
-1的吸收谱线R(50)进行实验验证。从扣除背景的峰值归一化二次谐波信号的线型中提取温度信息,再利用扣除背景的一次谐波归一化二次谐波信号提取CO2的物质的量分数。实验结果表明,免标定单线法与热电偶测量的温度最大相对偏差小于2.5%,物质的量分数的最大相对偏差小于2.8%。验证了用免标定单线测量法同时测量CO2的温度和物质的量分数是可行的。
光谱学 单线法 免标定 波长调制 温度 物质的量分数
1 北京信息科技大学 光电信息与仪器北京市工程研究中心, 光电测试技术北京市重点实验室, 北京 100016
2 北京信息科技大学 生物医学检测技术及仪器北京实验室, 北京 100192
利用800 nm飞秒激光在未经载氢处理的HI1060光纤中制作了长周期光纤光栅(LPFG)。采用逐线刻写方式实现了谐振波长为1 548.4 nm的LPFG, 谐振强度为12 dB, 栅区长度小于4 mm。使用不同折射率的氯化钠溶液、蔗糖溶液和酒精溶液分别对LPFG的折射率特性进行了测试和研究。实验中随着三种溶液折射率增加, LPFG的谐振波长发生红移, 该LPFG在氯化钠溶液、蔗糖溶液和酒精溶液中的折射率灵敏度分别为175.34、175.31和331.89 nm/RIU。实验结果表明, 这种基于飞秒激光制作的LPFG对液体折射率变化有较高的灵敏度, 可用于液体折射率传感测试。
飞秒激光 逐线法 长周期光纤光栅 液体折射率 femtosecond laser line-by-line method LPFG liquid refractive index
基于斜率检测的相位偏折术能够快速、简单、准确地测量光学元件面形和透射光学元件畸变波前。借助点光源显微测量系统对参考点坐标的准确测量提出了空间直线预标定的方法,利用它得到了相机中CCD面阵上每个像素对应每条光线的方向向量,通过每条光线的方向向量和被测面方程,追迹得到了被测面的世界坐标,从而求出被测面上各点斜率,采用波前重建算法,实现了光学元件面形的准确重建。实验结果显示,拟合面形去掉Zernike多项式前4项的RMS数据与干涉仪的测量结果最大相差仅约10 nm,并且实验中重建的面形与利用张正友提出的标定方法坐标计算重建的面形几乎相同。因此,空间直线预标定法切实可行,可以实现高精度的反射光学元件面形测量,且测量系统简单,具有应用价值。
光学检测 斜率 偏折术 空间直线法 预标定 optical measurement slope deflection spatial straight line method pre calibration
浙江工业大学 应用物理系, 浙江 杭州 310023
基于配焦椭流面的光学自由曲面设计具有几何意义明确、设计灵活和优化思路清楚等优点, 但也存在表面不光滑的弊端。为了将每个椭流面片尽可能地光滑拼接, 从边缘一点为起始位置开始构建自由反射面, 先在θ方向构建光滑的椭流面, 然后通过调整能量分配的方法, 减小曲面在φ方向的不连续性。通过仿真验证, 此方法可在2 min内完成对40 000个椭球面片的计算处理, 构建的曲面保证能量在目标面上均匀分配的同时在连续光滑性上也有很大提高。
几何光学 矩形均匀照明 配焦椭流面 非成像光学 自由反射面 geometrical optics rectangular uniform illumination foci mapping ellipse flow-line method nonimaging optics free-form reflector
1 军械工程学院 电子与光学工程系, 河北 石家庄 050003
2 重庆绿色智能技术研究院, 重庆 400714
石墨烯因具备宽波段高透光性和良好的导电性而有望成为光学窗口的电磁屏蔽材料。采用AuCl3掺杂方式增加少层石墨烯薄膜的载流子浓度, 降低表面电阻值。并通过拉曼光谱对掺杂前后石墨烯薄膜进行表征、对比, 得到石墨烯薄膜层数、缺陷、掺杂类型及连续性方面的信息。利用各向异性介质的平面波传输线模型, 着重考虑化学势对石墨烯电导率的影响, 得到宽波段掺杂石墨烯的屏蔽效能曲线。实验采用屏蔽室法对转移在PET表面的石墨烯薄膜进行屏蔽效能测试, 结果表明寡层(1～2层)掺杂石墨烯的平均屏蔽效能在6.7 dB左右, 与计算值符合较好。
石墨烯 化学气相沉积 掺杂 传输线理论 屏蔽效能 graphene CD doping transmission line method SE
1 中国科学院上海技术物理研究所， 上海 200083
2 中国科学院大学， 北京 100049
通过FPGA设计了基于恒比定时时刻鉴别直接实现机载激光雷达时间测量系统的方案。详细阐述了时刻鉴别尤其是恒比定时时刻鉴别的原理及性能特点，对传统恒比定时时刻鉴别误差进行了估算，并设计了恒比定时时刻鉴别的简易电路。最后给出了通过抽头延迟线法实现机载激光雷达时间测量的初步方案，对后期提高该时间测量系统的精度提出了改进意见。
机载激光雷达 恒比定时 时间测量 抽头延迟线法 airborne LIDAR constant-fraction discrimination time measurement tapped delay line method
