Cr3+激活荧光粉因其具有远红光和近红外光发射的特性而受到广泛关注。本研究合成了一系列(La,Gd, Y)2MgTiO6∶Cr3+荧光粉, 在345 nm紫外光激发下, 其发射波段为700~900 nm。采用离子取代策略对其光谱进行了调谐, 通过Gd或Y取代La位点, 发射主峰从766 nm分别蓝移至737 nm和757 nm; 150 ℃下的热稳定性从41.7%分别提升至69.1%和67%。系统研究了荧光粉的晶体结构、微观形貌、荧光寿命、热稳定性能和带隙变化等。Gd和Y离子取代会导致晶格收缩, 引起电子云重排效应变化, 最终导致发射光谱蓝移。改性后荧光粉的发射光谱与光敏色素FR(PFR)的吸收(730 nm)具有更好的匹配性, 表明其在植物生长照明中的应用前景, 这也证明通过阳离子取代策略调控Cr3+的发光性能可为未来植物生长灯用荧光粉的研发提供思路。

为满足对星敏感器在各种谱线分布下对探测能力的高精度标定, 提出了一种基于数字微镜的星模拟器光源系统设计方案, 在一定程度上解决了由星模拟器与星敏感器观星的色温不匹配对星敏感器光信号定标精度产生的问题。从理论上分析了光谱不匹配影响定标精度的原理, 设计了基于数字微镜器件的光谱可调的恒星光谱模拟系统。采用遗传算法作为光谱匹配, 通过遗传算法求解不同的光谱构造函数实现对不同光谱的模拟。最后分别对5 nm分辨率和20 nm分辨率的光谱模拟系统在3 900, 4 800, 6 500 K 3种色温下进行了测试。测试结果表明, 该星模拟器的恒星光谱模拟精度在5 nm分辨率下优于2%, 在20 nm分辨率下优于5%。

采用溶胶凝胶方法和水热法制备了水溶性荧光氧化锌量子点(ZnO-QDs)和碳量子点(C-QDs), 其量子效率分别达到38%和61%。基于所合成的ZnO-QDs和C-QDs制备了氧化锌和碳量子点复合物(ZnO/C-QDs), 并分别对其发光特性进行了研究。透射电镜(TEM)图像表明, 所合成的ZnO-QDs和碳量子点尺寸分布在3~6 nm之间, 分散均匀。光致发光光谱表明, ZnO-QDs和碳量子点的发光峰中心分别位于540 nm和450 nm, 两者发光峰的最佳激发波长为370 nm和350 nm。通过调整ZnO-QDs和C-QDs的体积比, 所制备的ZnO/C-QDs能够实现荧光光谱的连续可调, 并产生了白色荧光。

基于空间光调制器的光谱可调光源是一种新型的定标光源,旨在实现定标光源与观测场景光谱匹 配的定标新模式,进一步提高光谱定标和辐射定标精度。针对空间光调制器非光敏的特点以及这种新 型光源特殊的工作模式,采用“激光光源+光谱仪”进行了光谱预定标和光谱精 细定标,采用“标准灯-参考板+光谱仪”进行了辐射定标,实现了对该光源 系统470～945 nm范围的光谱及辐射定标。不确定度分析结果表明,波长定标的不确 定度优于0.2 nm,辐射定标的不确定度优于3.1%(k=1)。

基于光谱匹配算法是可调光源产生种类多样光谱分布的必要手段，提出Levenberg-Marquardt算法作为光谱匹配算法。利用峰值位置等间隔均匀分布的理想高斯曲线作为LED发光光谱，借助该设定的一系列曲线仿真模拟目标光谱，实验表明，利用该算法模拟太阳、沙漠、海洋和植被的相对光谱分布，相对光谱差异分别为2.17%、1.76%、2.03%、1.7%。利用实验室现有LED的发光光谱进行验证实验，匹配3种目标光谱的相对差异均小于5%。实验结果表明，Levenberg-Marquardt算法可应用于光谱可调积分球光源的光谱匹配。