以海洋一号C/D卫星中国水色水温扫描仪［COCTS （HY-1C/D）］的光学薄膜研制为例，介绍了海洋水色定量化遥感中应用的光学薄膜技术。在单片基片的不同通道区域依次镀制多块滤光膜以抑制杂散光的产生，充分研究了光束空间角频率分布带来的光谱及偏振影响，实现了5%带宽的定位精度，将通道滤光膜对偏振灵敏度的影响降到0.3%以下，采用双离子束溅射工艺来保证膜层的可靠性和光谱性能。此外，通过光学薄膜元件的偏振调控设计以及元件间的偏振补偿，实现了系统偏振灵敏度达到国际先进水平，0°扫描角时的平均偏振灵敏度小于1%。光学薄膜技术的应用有效提升了海洋水色的定量化遥感质量，结合大气校正，COCTS （HY-1C/D）获得的水色产品数据量化精度与美国的中分辨率成像光谱仪（MODIS）和可见光红外成像辐射仪（VIIRS）相当。

单位点调控作为一种重要的材料修饰手段, 近年来在催化、 能源、 环境等领域中蓬勃发展。 调控单位点, 可以有效地调控表面电荷、 电子结构、 原子空间构型, 从而实现材料整体性能的提升。 在拉曼检测领域, 表面电荷等关键因素被广泛认可并是当下研究热点。 然而, 单位点对表面电荷调控, 乃至对拉曼灵敏度影响尚无系统研究。 该研究全新提出单位点(包括单分子、 单原子、 单原子中心的配体络合物等)的表面电荷调控作用并研究其对拉曼检测灵敏度的影响。 其中, 利用经典的特异性反应: 4-氨基-3-肼基-5-巯基-1,2,4-三唑(AHMT)与甲醛生成6-巯基-5-三唑啉［4,3-b］-s-四嗪(MTT), 使得经单位点AHMT调控的Ag材料具有极低的检测限10-12 mol·L-1, 低于不经单位点AHMT调控表面电荷的10-9 mol·L-1, 实现了对甲醛分子的超低浓度检测。 还研究了单钨原子氧化物调控, 对于非特异性反应中的标准分子、 农药残留分子检测能力的影响。 其中罗丹明6G的检测限可以从10-12 mol·L-1降低到10-14 mol·L-1, 农药福美双的检测限也可以从10-9 mol·L-1降低到10-11 mol·L-1, 据此提出了单位点调控表面电荷方法的普适性。 此外, 经过Zeta电位的测试, 发现经单位点调控的Ag表面电位都有较大变化, 符合库伦正负电荷吸附理论, 这更有利于对待检测分子的捕捉, 也是拉曼检测灵敏度提升的原因, 同时也在机理上解释了单位点调控的普适性。 对深层机理方面也做了许多猜测与研究: 一方面, 由于单位点与基底材料之间存在电荷转移, 因而存在化学增强(CM)过程。 同时, 在Ag表面有显著的电磁场增强(EM), 两种增强机制和单位点体系的协同, 需要进一步通过实验、 理论等, 研究不同单位点的新物理机制； 另一方面, 单位点可能作为一种新的振动模态, 与基底中存在的表面等离子体共振(SPR)、 待测分子的共振协同作用, 使得拉曼散射共振更强, 从而提升拉曼检测灵敏度。 该实验与结论都证实了单位点调控在拉曼检测中的可行性、 必要性, 使单位点在该领域的深入研究成为可能。

基于激光测量原理及微纳相机特征, 提出了一种新的微纳遥感相机在轨指向标定方法.该方法采用光路复用和焦面复用技术, 实现了标定装置与相机系统的一体化光机电集成,可对每景遥感影像进行实时标定.将某新型微纳遥感相机作为仿真验证平台, 对本文提出的微纳遥感相机在轨指向标定方法进行验证.仿真结果显示, 使用该方法微纳遥感相机自身光轴指向标定精度不超过0.2″, 满足相机影像无控制点下平面定位精度30 m的指标要求.原理样机的研制及标定结果进一步证明了该项技术的原理与实践的可行性.该技术具有提升微纳遥感卫星定量化应用的价值.

美国宝石学院19世纪30年代起, 首先建立了一套成熟的钻石颜色分级系统。 传统上, 钻石颜色分级靠目视以及与成套标准比色石比较确定。 目视分级结果被一些因素如检验环境、 钻石尺寸, 分级人员等所影响。 因此经常出现对一个样品, 即使是同一个人在相同环境分级检测也容易出现分级偏差。 为了避免上述问题, 利用检测设备来评估钻石颜色, 成为钻石领域的一个研究热点。 可是目前没有达到评估钻石颜色分级的要求。 该研究给出了一个有意义的方法来定量表征钻石的颜色。 该方法使用显微微区定位检测方法来定量评估钻石颜色, 同时该方法可以避免钻石尺寸大小对钻石颜色分级的影响。 可见光分光光度计原理被使用在该方法。 该方法由样品系统、 微区定位显示系统、 信号收集与计算系统组成。 D65光源被使用, 并且色温保持在(6 500±200) K; 高分辨率CCD探测器作为信号采集设备。 该方法准确检测了几套不同大小和颜色的带国家（中国）标准证书的钻石样品, 结果表明, 该方法能够快速、 准确的测量钻石的颜色坐标, 并自动转换为钻石分级系统对应的颜色分级级别, 同时靠使用微区定位检测技术, 对圆钻型钻石测试能够排除钻石尺寸引起的颜色分级偏差。 该方法对钻石分级是一个有益的潜在技术。

基于目前常用的光谱杂散光测试与修正方法,详细介绍了光谱杂散光矩阵修正法的核心内容——仪器的光谱杂散光矩阵的标定。在实验室搭建了杂散光矩阵测量装置,标定了前向临边成像光谱仪初样机的杂散光矩阵,在外场实验中验证了基于仪器杂散光矩阵的杂散光修正方法的精度。

第二代地球静止轨道(GEO)气象卫星用于定量化气象预报, 中国已经成功研制出该卫星。卫星上扫描辐射计的探测波段从第一代风云二号的四个增加到现在的十四个, 十四个波段中有八个是红外波段, 覆盖了短波到甚长波的红外波段。这八个红外波段由三个组件来实现, 分别是短波双波段组件(MS-IR), 水汽双波段组件(WV-IR)和长波四波段组件(LW-IR)。 MS-IR组件内包含两个8×1 光伏型的MCT探测器芯片, 及相对应的两个用于光电输出的电压信号转换和放大的CMOS低温放大器。 WV-IR包含两个4×1 MCT探测器芯片。 LW-IR包含两个4×1和一个4×2 MCT探测器芯片。这些组件具有较高的电学和光学特性, 如MS-IR 的D*可达1×1012 cmHz1/2 W-1。 WV-IR的 D*优于8×1010 cm·Hz1/2 W-1。这八个波段的响应谱均实现了定量化控制, 即响应谱控制在给定的内部和外部限制边内。对组件进行了狭缝扫描测试, 结果表明组件内部没有明显的光学串扰。没两个波段间的配准精度优于0.01 mm。文中描述了这些组件的结构以及达到的性能, 如电性能, 芯片配准, 光学串扰和光谱响应。

高分辨率卫星成像全链路仿真是卫星发射前效果评估的主要手段,零视距标准图是验证成像仿真链路基础环节准确性的必要标准。地面设备获取零视距图像时,由于存在成像视场受到限制、观测角度与卫星不一致、工作量大、难以定量化等问题,难以直接获取垂直对地观测的零视距标准图。通过建立地面零视距标准图测量系统,利用轨道逐行拍摄、几何校正、图像拼接,得到较大幅宽垂直向下图像。并且通过同步辐射校正法进行定量化,得到零视距反射率图像。最终,在距离地面2.6 m的观测平台上,获取了面积为10 m×10 m,分辨率为亚米级的零视距标准图(反射率图)。与地面实测反射率对比,结果表明零视距标准图(反射率图)误差小于5%,可为亚米级高分辨率卫星成像仿真链路基础环节的精度验证提供标准。

在同一组件中多芯片多波段的应用中, 由于芯片的中心距越来越小, 导致某些相邻波段通常被集成制备到一个芯片上。为减小波段串扰, 本文针对一体化双波段芯片集成封装组件的低温光谱定量化展开研究, 通过制备一体化双波段芯片集成封装组件, 并通过波段间物理隔离、金属区物理遮盖等措施将两波段的光束隔离。测试结果表明隔离前后, 芯片间光谱串光现象有了明显改善, 波段间串扰从8%降到了4%以内, 光谱带外响应从65%降低至078%。为了避免低温工况下物理隔离条与芯片的热失配问题, 隔离条采用与芯片衬底完全一致材料。双波段芯片集成封装组件的高低温冲击试验表明, 其在有效抑制组件内串扰的同时, 也解决了组件内关键部件的热失配问题。