1 河北大学 质量技术监督学院，河北 保定 071000
2 计量仪器与系统国家地方联合工程研究中心，河北 保定 071000
土壤中重金属的污染严重影响了农业和食品安全，因此，对重金属污染的高效、准确的检测是目前亟需解决的问题。采用激光诱导击穿光谱技术（Laser induced breakdown spectroscopy，LIBS）对土壤中Ni元素进行定量分析时发现，土壤中波长为373.68 nm的Ni元素的特征峰会受到Al元素在373.39 nm处谱线的影响，因此，将纯铝基底土壤光谱与压片土壤光谱进行了对比测量。提出了以纯Al作为基底，采用纯Al基底谱线扣除土壤背景中Al元素谱线的方法，来消除土壤背景中Al元素对Ni元素干扰，该方法被称为背景扣除法。实验确定了两种土壤样品的最佳延迟时间均为1.0 μs，透镜到样品的距离（Lens to sample distance，LTSD）分别为97 mm和96 mm。采用内标法对两种土壤样品中的Ni进行了定量分析，得到纯Al基底土壤样品中Ni元素的定标曲线拟合效果较好，相关系数R2为0.997，最大标准偏差（Relative standard deviation，RSD）为4.34%，采用基底背景扣除法后的纯铝基底土壤样品中Ni元素检测的相对误差降低到4%。实验结果表明：采用LIBS技术对土壤中重金属元素含量测量时，在元素特征谱线有限的情况下，为避免谱线干扰，提高检测精度，采用背景扣除的方法能够有效消除元素间的谱线的干扰。
激光诱导击穿光谱技术 谱线干扰 背景扣除法 定量分析 laser-induced breakdown spectroscopy spectral line interference background subtraction quantitative analysis 红外与激光工程
2021, 50(1): 20200136
1 燕山大学电气工程学院, 河北 秦皇岛 066004
2 Department of Telecommunications and Information Processing, Ghent University, Ghent B-9000, Belgium
3 燕山大学信息科学与工程学院, 河北 秦皇岛 066004
三维荧光光谱分析法以其灵敏度高、 选择性好、 操作简单和可用于多组分混合物分析等优点成为诸多研究者在海面溢油鉴别中的热点选择。 但三维荧光光谱中存在的瑞利散射会对光谱的准确检测产生较大的影响, 因此有效地消除瑞利散射对后续光谱的定性鉴别和定量分析具有重要意义。 采用仪器校正法、 空白扣除法、 Delaunay三角形内插值法和缺损数据重构(MDR)法对海面溢油三维荧光光谱中的瑞利散射进行校正。 首先以海水的SDS胶束溶液作为溶剂, 将航空煤油和润滑油按不同相对体积分数比配制8个校正样本和3个测试样本; 然后利用FS920稳态荧光光谱仪采集11个样本的三维荧光光谱数据, 并分别采用仪器校正法、 空白扣除法、 Delaunay三角形内插值法和缺损数据重构(MDR)法消除瑞利散射的干扰; 再利用核一致诊断法估计出最佳的组分数; 最后利用平行因子分析(PARAFAC)对混合油样本的三维荧光光谱数据进行定性鉴别和定量分析。 研究结果表明: 采用发射波长滞后激发波长以消除瑞利散射的仪器校正法会丢失部分有效光谱信息; 采用空白扣除法无法彻底消除瑞利散射, 在光谱中仍然存在散射干扰, 利用PARAFAC解析后得到的激发、 发射光谱会出现失真, 且预测的浓度值偏差较大; 采用Delaunay三角形内插值法消除瑞利散射后, 利用PARAFAC解析所得到的激发、 发射光谱与真实光谱吻合度较高, 且预测的浓度值偏差较小; 而采用MDR消除瑞利散射后, 利用PARAFAC解析所获得的激发、 发射光谱与真实光谱吻合度最高, 且相较于其他几种方法预测的浓度值偏差最小, 得到的样本回收率为98.9%和100%, 预测均方根误差均小于等于0.130。 根据定性鉴别、 定量分析的结果, MDR能够在保证原有特征光谱不失真的基础上有效消除瑞利散射带来的影响, 是一种消除三维荧光光谱数据中瑞利散射较为理想的方法。
三维荧光光谱 瑞利散射 空白扣除法 Delaunay三角形内插值法 缺损数据重构法 Three-dimensional fluorescence spectra Rayleigh scattering Background subtraction method Delaunay triangle interpolation method Missing data recovery method 光谱学与光谱分析
2020, 40(9): 2791
中国科学院 半导体研究所 集成光电子学国家重点实验室,北京 100083
基于电吸收调制器的工作原理和等效电路模型对调制器的高频响应特性进行分析,提出了一种采用频率响应扣除法提取有源区本征响应的仿真新方法．该方法能简单地去掉封装网络、夹具及光探测仪器等带来的影响,用该方法得到了待测InGaAs/InAlAs 材料电吸收调制器准确的的高频本征响应特性。
电吸收调制器 本征频率响应 扣除法 曲线拟合
中国科学院半导体研究所 集成光电子学国家重点实验室, 北京 100083
在光电子器件散射参量定义的基础上建立了基于直接扣除法的半导体光放大器频率响应测量系统,测量中通过扣除激光器和探测器系统的频率响应,得到放大器固有的频率响应。对InGaAsP体材料行波腔半导体光放大器样品进行了测量,得到了放大器在不同注入光功率和不同偏置电流下的频率响应曲线。这些曲线很好地反应了半导体光放大器的增益饱和和噪声特性,进一步分析发现半导体光放大器对低频调制信号的放大能力弱于对高频信号的放大能力,分析认为其原因在于半导体光放大器的载流子寿命有限导致低频信号长时间消耗载流子时,载流子数量无法及时恢复,从而使得增益降低。
半导体光放大器 频率响应 直接扣除法 增益饱和效应
中国科学院半导体研究所集成光电子学国家重点实验室,北京 100083
在高速通信中应准确分析激光器高频调制响应需要计及寄生网络的影响。推导了激光器测试系统散射参数与本征响应传输函数之间的关系,提出用激光器散射参数扣除求取激光器本征响应和模拟激光器整体小信号调制响应的新方法。结合激光器的等效电路和速率方程分析,避免了单独测量寄生网络和估计有源区电路参数。对法布里珀罗型激光器样品测试发现,仿真与实验的结果吻合。这一模拟方法简便快捷,准确性好。
光通信 调制响应 激光器 寄生参数 散射参数测量 扣除法
