1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所，吉林 长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
3 长春希达电子技术有限公司，吉林 长春 130103
LED显示屏的图像显示质量一直是显示行业内重点关注的问题，而LED显示屏的白平衡参数决定了其复现和还原的显示图像的亮度和色调，是影响图像显示质量的重要因素。一般情况下，显示屏的白平衡由红、绿、蓝三基色的亮度配平比例确定，而且该配平比例相对稳定；但是对于LED的各个基色来说，环境因素的变化会引起基色参量的变化，从而导致显示屏白平衡的漂移，严重影响图像显示质量。本文基于色度学理论和LED显示特性，构建了特定LED显示颜色空间模型；并在设定颜色空间探究不同温度环境各个基色仅在亮度变化条件下对白平衡参数的影响，重点研究了在温度波动条件下白平衡的漂移规律以及显示图像产生的色调的畸变情况；通过归纳不同波动参数定量分析温度变化对LED显示屏白平衡主要参数的影响，为高清LED显示控制系统提供较有价值的图像修正理论依据，有助于提升高端LED显示产品的显示质量。
LED显示 温度波动 白平衡 LED display temperature fluctuation white balance
1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院大气光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
3 先进激光技术安徽省实验室, 安徽 合肥 230037
4 脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥, 230037
激光在大气传输过程中, 由于湍流折射率的随机起伏会引起波前畸变、光斑漂移、闪烁等一系列光学湍流效应, 因此严重制约了遥感成像系统和激光通信技术的发展。通过分析大气光学湍流对多个领域的影响, 指出了探测大气光学湍流廓线的重要意义。要想获取光学湍流的时空分布规律并准确评估光学湍流对光学成像或激光传输系统的影响, 就必须对光学湍流进行准确的测量。以光学湍流特征参数为视角, 介绍了目前国内外探测大气湍流廓线分布的方法和研究进展, 总结了各技术方法的测量原理及优缺点。最后对拟开展的差分波前激光雷达探测大气湍流廓线的方法进行了简要介绍, 该技术具有空间分辨率高且不存在聚焦焦移的探测优势。初步的仿真研究结果表明该雷达系统对大气光学湍流廓线的探测具有可行性。
大气湍流廓线 温度起伏 折射率起伏 激光雷达 湍流效应 turbulence profile temperature fluctuation refractive index fluctuation lidar turbulence effects
1 中国科学院 安徽光学精密机械研究所 中国科学院大气光学重点实验室, 合肥 230031
2 中国科学技术大学 研究生院 科学岛分院, 合肥 230026
常用温度脉动仪测量湍流的频谱，频谱范围多在20 Hz以下，无法呈现大气温度起伏的高频特征。介绍一种宽频带低噪声温度脉动仪的设计方法，研制出相应的仪器，并进行了真实大气温度起伏测量实验。结果表明，大气温度起伏具有丰富的高频信息，温度起伏功率谱在更宽的频率范围内存在幂率不变性，部分温度谱在高频部分出现拐点，以更陡的幂率下降，湍流谱的形状以及拐点出现的位置和湍流强度有一定的关系。拓宽了温度起伏功率谱的研究范围，为光波传输的理论研究和技术应用提供了高频湍流谱信息，为非Kolmogorov湍流研究提供了测量手段。
温度脉动仪 宽频带 湍流 温度起伏 micro-temperature sensor broadband turbulence temperature fluctuation 强激光与粒子束
2019, 31(8): 081001
1 上海卫星工程研究所,上海 200240
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
差分光谱仪是一种基于空间测量的精密光学仪器,整个寿命周期内对光机系统及探测器有较高的温度稳定性要求。为保证光路的精度,需要光学安装板 温度梯度小于2℃;为降低温度波动对信号的干扰,整轨温度波动要求小于2℃。光谱仪周边有多台载荷不同程度的遮挡,热环境复杂,给热控设计 带来较大困难。结合光谱仪热控需求及结构特点,详细分析了轨道外热流,采用对地面作为光学箱散热面、光学底板等温化设计、 以向阳面为电子学散热面、电子学箱与光学箱隔热等热控措施,实现了光谱仪高稳定性温控要求。热平衡试验与在轨数据表明, 光谱仪热控设计合理可行,能够满足在轨探测的温度指标。为后续型号光学遥感仪器高精度、高稳定的热控设计打下良好的基础。
星载差分吸收光谱仪 温度波动 温度梯度 热设计 热仿真 在轨验证 spaceborne differential optical absorption spectro temperature fluctuation temperature gradient thermal design thermal simulation on-orbit verification 大气与环境光学学报
2019, 14(2): 103
1 中国科学院 上海应用物理研究所, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室, 吉林 长春 130033
为了确保光栅单色器温度起伏引起的能量漂移不影响光束线的表观能量分辨率, 建立了单色器高精度的恒温环境。结合上海光源梦之线设计, 根据光栅衍射方程推导出单色器温差与能量漂移之间的关系; 据此设计了沿光束方向温度起伏较小的单色器恒温环境, 测试了温度控制系统不同条件下的长期温度稳定性, 并通过长时间多次测量氮气K边吸收谱的方法, 得到了相应的能量漂移。结果显示: 温度控制系统未启动的情况下, 棚屋内最大温度变化约为0.62 K, 测得的能量漂移约为49 meV; 温度控制系统使用独立冷水机时, 最大温度变化约为0.20 K, 相应的能量漂移约为17 meV。实验表明, 建立的单色器恒温环境满足设计要求, 使得单色器温差引起的能量漂移对梦之线表观能量分辨率的影响得到有效控制。
光栅单色器 温度起伏 能量漂移 气体吸收谱 能量分辨率 grating monochromator temperature fluctuation energy drift gas absorption spectra energy resolution
华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室, 上海 200062
通过将光学腔与外围热屏蔽层之间的热传递模型等效为多级电阻电容(RC)积分电路,计算得到光学腔的温度对外界环境温度变化的响应特性。用此方法探讨了当热屏蔽层的质量被限定时,热屏蔽层与光学腔的距离、热屏蔽层的层数和厚度对光学腔的温度响应特性的影响。分析结果表明,热屏蔽层与光学腔的距离从40 mm减小至5 mm,可使光学腔的温度响应时间增加1倍;当热屏蔽层的层数从1层增加至3层,且增加光学腔的最内层热屏蔽层的厚度,可使光学腔的温度对快速的环境温度变化的敏感度减小1个数量级以上。通过优化后的光学腔的热屏蔽层设计,有望提高锁定于光学腔的稳频激光的频率稳定度。
激光光学 激光稳频 光学法布里-珀罗腔 温度响应时间 热辐射
1 上海电机学院 电气学院, 上海 201306
2 上海电机学院 机械学院, 上海 201306
研究了利用弛豫型铁电三元聚合物薄膜P(VDF-TrFE-CFE)的热释电性质,以温度波动作为初始能量形式进行热电能量的采集。由于该聚合物薄膜在发生由温度变化诱导的纳米极性区极化机制转换时,介电常数表现出明显的非线性变化,所以可以结合Ericsson循环实现热电能量采集。实验结果显示,最佳能量采集温度区间为20~ -20 ℃,利用不同温度下的单极性电滞回线进行Ericsson循环模拟,两种模拟方式分别实现能量采集最大值和最小值,并从微观角度给出了两种模式的解释。同时研究了温度波动和外加电场对能量采集的影响。在外加电场100 kV·mm-1、温度波动为40 ℃的情况下,能量采集值达到3 483 mJ·cm-3。与单晶材料相比,能量采集值提高了10倍。当工作温度降低至室温时,材料具有柔性,在能量采集方面具有应用潜力。
能量采集 热释电效应 三元聚合物 聚(偏氟乙烯-三氟乙烯-氯代偏氟乙烯) 温度波动 energy harvesting pyroelectricity terpolymer P(VDF-TrFE-CFE) temperature fluctuation
北京工业大 学电子信息与控制工程学院 北京市光电子技术实验室，北京 100124
由MEMS技术制备的特气室温红外探测器的噪声主要包括温度噪声、机械热噪声和背景噪声。从理论上建立了器件的基本热模型,推导得到器件的等效热熔和等效热导分别为8.1μJ/K和1.0×10-3W/K,温度噪声约为1.73×10-10W/Hz1/2;通过器件的工作机理和能量均分原理,推导得到热机械噪声的等效噪声功率约为9.96×10-9W/ Hz1/2,器件的背景噪声约为3.22×10-11W/Hz1/2,从而得出器件的归一化探测率约为9.03×106cm.Hz1/2/W。实验表明,器件的噪声中热机械噪声为主要噪声源,大小主要由浓硼硅薄膜的机械性能和器件结构决定,可以通过增大薄膜厚度,减小薄膜面积,从而增加薄膜的特征频率的方法来减小器件受外界振动的影响,但以降低器件的灵敏度为代价。另外环境振动噪声也对器件的影响很大。为了减小外界气压和温度变化的影响,提出了一种新型的双腔结构来减小和平衡外界环境变化引入的噪声。
红外探测器 温度噪 热机械噪声 等效噪声功率 微机电系统 infrared detector temperature-fluctuation noise mechanical-thermal noise Noise Equivalent Power(NEP) MEMS
中国科学院安徽光学精密机械研究所，安徽 合肥 230031
用微温传感器测量了发电厂烟道内的温度起伏频谱，得到烟道内折射率结构常数C(2，n)的分布及外尺度。结果表明：烟道内的温度谱可用von Karman谱表示，外尺度基本不随离烟道壁的距离变化，C(2，n)强度随离烟道壁的距离增加而增加。在处理平均风速值时，要考虑结构常数分布对加权函数的影响。由C(2，n)计算出的光闪烁强度远小于实测的光闪烁强度，因此，光束通过烟道气流的闪烁主要原因不是来自温度起伏。
大气光学 烟道 温度起伏谱 闪烁 atmospheric optics duct spectrum of temperature fluctuation scintillation
1 四川大学电子信息学院,成都,610064
2 成都精密光学工程研究中心,成都,610041
分析了温度变化对谐衍射透镜的焦距、谐振波长、衍射效率等性能的影响,建立了相应的数学表达式,并对其进行了数值模拟.提出了漂移函数的概念,以表征焦距和谐振波长随温度的变化程度.另外,还给出了各谐振级次的衍射效率随温度变化的相关规律.最后比较了在相位匹配数不同、但设计波长相同时,温度变化对衍射效率的影响,发现相位匹配数越大,衍射效率对温度变化越敏感.
谐衍射透镜 温度变化 漂移函数 衍射效率 Harmonic diffractive lenses Temperature fluctuation Shifting function Diffraction efficiency
