王希群 1,2,3,4吕卓 1,2,3,4王远方舟 1,2,3,4付玉 1,3,4[ ... ]金振宇 1,3,4,*
1 中国科学院云南天文台，昆明 650011
2 中国科学院大学，北京 100049
3 云南省太阳物理与空间目标监测重点实验室，昆明 650011
4 云南省应用天文技术工程实验室，昆明 650011
针对地基大口径太阳望远镜的基于里奥滤光器的太阳窄带观测系统存在的频率漂移问题，提出了在线全视场频率漂移测量方法，并在NVST高分辨太阳光球观测实验系统进行了实测验证。实测表明，对全视场的频率漂移测量误差RMS小于0.1 pm。利用该方法测得的系统频率漂移可用于校正磁像仪的全视场频率漂移，提高太阳大气的磁场和速度场测量精度。
频率漂移 滤光器 太阳磁场测量 同步采集 在线测量 多光谱成像 Wavelength drift Filter Measurement of solar magnetic field Synchronous acquisition Online measurement Multispectral imaging
1 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
2 河南工业大学粮油食品学院, 河南 郑州 450001
3 广东星创众谱仪器有限公司, 广东 广州 510000
在近红外光谱分析过程中, 单台仪器在不同时间的波长变化及多台仪器间的波长一致与否会对化学计量学定标模型的校正及传递效果产生影响, 上述问题可以统一为波长漂移对定标模型的影响。 以分析小麦粉中粗蛋白含量为例, 首先结合不同谱区光谱数据, 利用偏最小二乘回归(PLSR)方法建立了两个定标模型。 再由计算机生成不同类型、 不同幅度的波长漂移信息, 并叠加至验证集样品光谱中, 使新光谱相对于定标集光谱产生波长漂移信息。 通过考察原定标模型对新光谱的预测与校正情况, 研究了波长漂移对PLSR定标模型的影响。 结果表明: 相对于定标集样品光谱, 验证集光谱中无波长漂移信息时, 模型的预测标准差(RMSEP)不超过0.3%, 预测相关系数不小于0.98; 验证集样品光谱在不同波长处的波长漂移信息为一恒定值时, 模型的RMSEP会随波长漂移幅度的增大而增大, 波长漂移量为-32 cm-1时对应RMSEP为3.69%, 预测相关系数变化不大; 当验证集样品光谱在不同波长处的波长漂移信息随机变化时, 基于长波区光谱所得原始模型的预测结果几乎不受影响; 当含有不同波长漂移信息的一系列样品光谱加入到定标集对长波区PLSR分析模型进行校正时, 校正后模型的RMSEP为0.3%, 几乎不受波长漂移信息的影响, 但模型的回归因子数从3显著增大到8, 其稳健性变弱; 总的来说, 当仪器存在波长漂移且幅度不大时, 模型预测相关系数几乎不受影响, 可通过对预测结果的校正来改善RMSEP, 以保证分析结果的准确性。 该研究为确定仪器设计参数及分析方法的操作规程, 提高近红外光谱分析结果的可靠性提供了实验依据。
近红外光谱 波长漂移 小麦粉 偏最小二乘回归 Near-infrared spectroscopy Wavelength drift Wheat flour Partial least square regression
1 北京信息科技大学 光电测试技术及仪器教育部重点实验室, 北京 100192
2 北京信息科技大学 光纤传感与系统北京实验室, 北京 100016
3 天津大学, 天津 300072
为了探究调制光栅Y分支（MG-Y）激光器在光纤传感应用中的温度适应性, 设计并搭建了波长稳定性为0.6pm的测试系统, 分别对MG-Y激光器内外不同温度下的波长特性进行分析, 采用25℃温度下20pm间隔的查找表进行实验。结果表明当内部温度为25℃、外界温度在-20~50℃范围内以10℃步进时, 92.30%的波长漂移量在±7pm内, 内外温差±5℃范围内波长最大漂移量为3pm; 当外界温度为25℃、内部温度在25~30℃范围内以1℃步进时, 波长调谐段切换处会出现跳模现象, 调谐段内近似线性调谐, 调谐系数区间为85~115pm/℃, 证明MG-Y激光器的最佳温度应控制在内外温差±5℃范围内, 为解决温度变化造成的波长漂移问题提供了参考。
MG-Y激光器 温度特性 波长漂移 温度控制 modulated grating Y-branch laser temperature characteristics wavelength drift temperature control
1 中国科学院半导体研究所光电子器件国家工程中心, 北京 100083
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院, 北京 100049
为了提高半导体激光二极管的输出功率和可靠性,通过在有源区两侧势垒层和波导层之间引入高禁带宽度的GaAsP,抑制有源区载流子的泄漏,极大地改善了器件的性能。研究结果表明:在10~40 ℃温度范围内器件特征温度从原来的150 K提高至197.37 K(-75.76 ℃),峰值波长随温度的漂移系数为0.207 nm/℃;条宽200 μm、腔长2000 μm的9XX nm激光二极管可靠性工作的最大输出功率高达14.4 W;器件在注入电流为7 A时取得71.8%的最大电光转换效率,斜率效率为1.21 W/A。器件在恒定电流下的加速老化测试显示激光二极管可靠性工作寿命达2000 h以上。
激光光学 激光二极管 载流子泄漏 特征温度 波长漂移 寿命
1 中国科学院半导体研究所, 北京100083
2 中国科学院大学, 北京100049
半导体激光器(LD)的工作波长是随温度变化的, 对LD进行温控是扩展全固态激光器(DPSSL)正常工作温度范围的常用方法, 但常用的控温方法在-50 ~70 ℃的宽温区范围存在体积大、能耗高、效率低等问题。通过实验测试得到GaAs量子阱激光器的波长温度漂移系数为0.25 nm/℃, 分析了Nd:YAG晶体吸收谱的多峰特性。提出采用高温时工作波长为808 nm的GaAs 量子阱激光器作为泵浦源, 利用Nd:YAG晶体的795.7 nm和808 nm的两个吸收峰, 通过分段加热控温降低温控功耗的方案。实验结果显示: 全固态激光器在两个吸收峰处得到的输出脉冲特性基本相同, 在温度较低时, 分段控温的加热功率减小了4.7 W, 接近不分段最大加热功率的一半。
全固态激光器 波长漂移 温控 DPSSL wavelength drift Nd:YAG Nd:YAG temperature control 红外与激光工程
2019, 48(4): 0405004
1 中国科学院福建物质结构研究所 光电材料化学和物理重点实验室, 福建 福州 350002
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了研究泵浦带宽和波长飘移对全固态激光器的影响, 进行了光谱分析和热效应分析, 该分析是在准三能级Tm: YAG激光器上进行的。提出光谱模型和晶体热模型, 用来研究不同泵浦带宽下Tm激光器的效率和热效应。在Tm激光实验中, 结构紧凑、高效率的键合Tm激光器得到验证, 中心波长输出在2 013.2 nm。这一激光器的泵浦源是0.1 nm窄线宽的光纤耦合激光二极管, 其输出波长是784.9 nm。最大输出功率为7.96 W, 斜率效率为62.5％, 光-光转换效率为53.3％。当耦合透过率为3%时, 激光功率从1.87 W增大到14.93 W, 激光波长从2 013.25~2 014.53 nm飘移。当耦合透过率为5%时, 输出波长从2 013.91 nm飘移到2 014.26 nm。尽管晶体的最高温度会稍有上升, 但0.1 nm窄带宽泵浦可以有效提高激发效率, 因此具有更高的激光效率。通过综合考虑泵浦带宽和波长飘移以及增益介质的光谱分布, 该研究可以扩展到其他固体激光器来选择泵浦源, 有助于实现高效的激光系统。
泵浦线宽 波长飘移 热效应 2 μm激光器 激发效率 pump bandwidth wavelength-drift thermal effect 2 μm laser excitation efficiency 红外与激光工程
2019, 48(4): 0405002
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, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
为评估差分吸收二氧化氮激光雷达中激光器的稳定性对反演浓度的影响，以NO2的吸收谱和激光雷达方程为基础，分析了波长漂移和能量波动对距离分辨差分吸收激光雷达浓度反演带来的相对误差。采用两台Nd:YAG激光器的354.7 nm波长分别泵浦两台染料激光器的方式，产生差分吸收探测所需的两个波长λon (448.10 nm)和λoff(446.80 nm)，搭建探测大气NO2实验系统，并就波长漂移和能量波动对NO2浓度反演影响进行了实验验证。实验结果表明：在没有稳频条件下，当λon和λoff波长漂移≤0.005 nm时，引起的浓度相对误差为≤3%；能量波动对反演浓度没有影响，但能量降低减小探测距离，当能量下降≤5%时，探测距离≤100 m，实验结果与理论计算基本一致。最后，开展了大气NO2浓度实验观测，获得实验期间水平及垂直高度0.5～3 km内NO2浓度的分布廓线，系统稳定可靠。本方法为实用化NO2差分吸收激光雷达的设计及应用提供了理论依据及技术支持。
激光雷达 差分吸收光谱 二氧化氮 波长漂移 能量波动 lidar differential absorption spectrum NO2 wavelength drift energy fluctuation
上海电力学院电子与信息工程学院, 上海 200090
应变和温度等外界因素的变化会使光纤布拉格光栅(FBG)反射波的中心波长发生漂移。在应变传感测量中，根据中心波长的漂移量无法直接得到对应的应变量，这种应变和温度交叉敏感的问题严重制约着FBG传感器的测量精度和应用，阻碍了传感监测技术的实用化。为了消除温度的影响，各国研究人员根据不同算法、材料、封装结构等提出了多种解决方案。根据对温度的不同处理方法，将这些解决方案分为温度分离法和温度补偿法，并分析了每种方法的优缺点。
光纤光学 光纤布拉格光栅 温度补偿 波长漂移 交叉敏感 激光与光电子学进展
2017, 54(4): 040006
西北工业大学 理学院, 陕西省光信息技术重点实验室, 教育部空间应用物理与化学重点实验室, 西安 710072
设计了一种基于焦耳热的新型光纤布喇格光栅电压传感器以用于小电压的精确监测.实验中通过真空蒸镀法在光栅周围镀上一层金属镍, 并将光栅密闭封装在充满气凝胶的铜管中.电压传感通过所镀金属镍层在通电过程中产生的焦耳热引起栅区温度升高, 导致光纤光栅反射谱中心波长漂移, 从而实现电压与光纤光栅中心波长漂移量的变换.实验表明, 封装后的直流电压灵敏度达到520 pm/V2, 并可用于较低频率的交流传感, 且系统结构简单、精度高、易于实现.
电压传感 布喇格光纤光栅 焦耳热 金属封装 波长漂移 Voltage sensor Fiber Bragg grating Joule heat Metallic packaging Wavelength drift
