中国科学院西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710100
对目标进行更多属性信息的获取, 是光学传感器不断追求的目标。 偏振属性探测和传统光谱成像技术相结合的偏振光谱成像技术具有分辨“异物同谱”、 实现“目标凸显”、 “动态调节”、 “耀斑抑制”的能力, 蕴藏非常重要的应用潜力。 目前的偏振光谱成像系统存在诸多的缺点, 如结构复杂、 体积大、 通道串扰、 多维信息提取繁琐等问题。 针对上述问题, 提出一种基于线性渐变滤光片（LVF）和像素化偏振调制的紧凑型偏振光谱成像方法。 涉及关键技术有: 基于高光谱分辨率需求与短焦距约束, 采用双高斯结构作为初始光学结构, 并通过参数设计进行光学系统的仿真与实现; 采用LVF作为分光元件, 进行参数设计与验证, 与像素化偏振调制探测器在像面上进行耦合, 实现光谱信息与偏振信息同步获取。 基于上述技术路线进行了样机集成, 在实验室暗室对系统样机进行光学指标测试, 最终指标为: 工作波段: 430~880 nm, 空间分辨率: 0.22 mrad, 光谱分辨率为: 10 nm, 四偏振态同步获取, 系统传递函数: 0.547, 偏振探测精度: 89.4%, 光机系统总尺寸: 45 mm×45 mm×80 mm。 在室外进行推扫实验, 成像效果良好, 中心波长不同偏振态下的单色图有较明显的强度变化; 对全局图像进行多维信息提取与融合, 不同地物的特征光谱曲线有明显的波谱差异, 满足预期设计目标。 该方法突破了传统偏振光谱成像技术路线的缺点, 为偏振光谱成像多维信息获取提供了一种新型且有重要应用价值的方法。
偏振成像光谱系统 像素偏振调制 线性渐变滤光 系统耦合 Polarization imaging spectroscopy system Pixel polarization modulation Linear Variable Filter System coupling 光谱学与光谱分析
2023, 43(7): 2082
1 中国科学院上海微系统与信息技术研究所 中科院太赫兹固态技术重点实验室，上海 200050
2 中国科学院大学 材料科学与光电子工程中心，北京 100049
3 海南师范大学 材料科学与光电工程研究中心，海南 海口 571158
采用气体源分子束外延（GSMBE）技术，研究了InP衬底上InyAl1-yAs线性渐变缓冲层对In0.66Ga0.34As/InyAl1-yAs高迁移率晶体管（HEMT）材料特性影响。研究了不同厚度和不同铟含量的InyAl1-yAs线性渐变缓冲层对材料的表面质量、电子迁移率和二维电子气浓度的影响。结果表明，在300 K（77 K）时，电子迁移率和电子浓度分别为8 570 cm2/（Vs）-1（23 200 cm2/（Vs）-1）3.255E12 cm-2（2.732E12 cm-2）。当InyAl1-yAs线性渐变缓冲层厚度为50 nm时，材料的表面形貌得到了很好的改善，均方根粗糙度（RMS）为0.154 nm。本研究可以为HEMT器件性能的提高提供强有力的支持。
InyAl1-yAs线性渐变缓冲层 磷化铟 高电子迁移率场效应晶体管 InyAl1-yAs graded buffer layer InP high electron mobility transistor（HEMT）
1 南京邮电大学电子与光学工程学院，江苏 南京 210023
2 南京邮电大学通达学院基础教学部，江苏 扬州 225127
结合多靶磁控溅射镀膜方法和自制的一维位移挡板样品台制备了基于TiO2和SiO2的可见光谱区线性渐变滤光片（LVOF）。使用商用分光光度计和一维手动平移样品台对样品进行光谱表征。重点研究了退火温度和时间对LVOF透射光谱的影响。结果表明，LVOF样品的可工作光谱范围为510~700 nm，且样品上不同位置的透射光谱峰值与样品位置呈现出良好的线性关系。在300 °C下进行1 h真空退火处理后，样品的透射率得到了显著提升，优于60%。这表明退火处理可显著提升LVOF的性能。
光学器件 线性渐变滤光片 磁控溅射 透射率 退火 激光与光电子学进展
2022, 59(23): 2323001
1 中国科学院上海技术物理研究所传感技术联合国家重点实验室, 上海 200083
2 山东大学光学高等研究中心, 山东 青岛 266237
3 中国科学院大学, 北京 100049
通过在感知层中加入定制化的微型光谱感知节点,近红外(NIR)光谱传感物联网(IoT)实现了NIR光谱分析技术和IoT技术的集成应用,进而可以满足IoT感知层中对物质成分传感的应用需求。近年来,中国科学院上海技术物理研究所依托成熟的InGaAs焦平面探测器技术,与山东大学联合,在NIR光谱传感IoT的研究和应用上取得了良好进展。首先,介绍了NIR光谱传感IoT的系统架构和关键技术。接着,为了实现光谱感知节点的微型化设计,重点介绍了集成多通道滤光片和集成线性渐变滤光片的两种微型光谱组件结构及其波长定标方法,并结合制备工艺对光谱组件的性能展开对比和分析。最后,基于集成式光谱组件,进一步介绍了NIR光谱感知节点、云服务器和手机客户端的研究应用情况,并对NIR光谱传感IoT的未来发展进行展望。
近红外光谱学 焦平面探测器 铟镓砷 线性渐变滤光片 物联网 中国激光
2021, 48(12): 1210001
1 中国科学院上海技术物理研究所 传感技术联合国家重点实验室，上海200083
2 中国科学院上海技术物理研究所 中国科学院红外成像材料与器件重点实验室，上海00083
3 中国科学院大学， 北京100049
提出针对线性渐变滤光片型近红外光谱组件的时空域性能改善方法，并通过研制微型化512×2元InGaAs光谱组件，结合多帧数据融合算法完成了实验验证。光谱通道采用基于多次测量的两列相邻光敏元动态组合实现，相比单个大光敏元作为光谱通道，可以改善探测器盲元引起的不良影响。波长标定和测试结果表明，该光谱组件在线性渐变滤光片的分辨率限制下，可以有效减小相邻光谱通道间的波长间隔。
铟镓砷 光谱组件 线性渐变滤光片 波长标定 近红外 InGaAs Spectral sensor Linear variable filter Wavelength calibration Near-infrared
1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室, 上海 201800
3 上海理工大学光学仪器与系统教育部工程研究中心, 上海 200093
线性渐变透过率薄膜元件是光刻系统中光可变衰减器的关键元件。采用电子束蒸发实现了近线性248 nm渐变透过率光学薄膜的设计与制备。通过对敏感度进行计算和优化,基于减反膜基础膜系实现了低敏感非规整膜系的设计。采用紫外光控-晶控组合的高精度膜厚监控措施,可使膜厚的控制精度达到0.3%,误差容忍度达到0.5%。在248 nm S偏振光照射下,采用JGS1熔融石英基片以及Al2O3和SiO2膜料制备的透射膜,在入射角为21°~35°的范围内实现了透过率从10%到97.8%的线性调控,满足光可变衰减器的性能需求。
薄膜 线性渐变透过率 薄膜制备
1 电子测试技术重点实验室, 山东 青岛 266555
2 中国电子科技集团公司第四十一研究所, 山东 青岛 266555
3 中电科仪器仪表有限公司, 山东 青岛 266555
提出了一种分区多点标定的辐射定标方法。定标原理如下:将测量目标的温度区间分为n个子区间,测量并记录目标温度区间内n+1个不同温度黑体对应的红外光谱辐射计输出数据,并分别计算各个子区间的定标系数;进行红外光谱辐射测量时,比对红外光谱辐射计输出数据和记录数据,确定待测目标所属温度子区间;使用对应子区间的定标系数进行辐射定标,以提高测量精度。使用该方法对研制的渐变滤光片型红外光谱辐射计进行辐射定标,并根据定标结果反演测量黑体的等效亮温温差。实验结果表明,该方法的辐射定标精度优于1.5 K,可应用于红外光谱辐射计的辐射定标。
测量 红外光谱辐射计 线性渐变滤光片 分区多点标定法 辐射定标
1 中国科学院上海技术物理研究所 传感技术联合国家重点实验室, 上海 200083
2 中国科学院上海技术物理研究所 中国科学院红外成像材料与器件重点实验室, 上海 200083
提出一种集成线性渐变滤光片和InGaAs焦平面的微型近红外光谱模组.作为核心分光元件, 线性渐变滤光片被紧密耦合在光敏芯片表面.相比于光栅分光方式, 模组具有紧凑的光学结构和稳定的光学特性.对此光谱模组进行波长定标实验, 并给出了标定准确性评价.实验结果表明, 该光谱模组的波长范围为900~1 700 nm, 波长准确性优于1.3 nm, 光谱分辨率小于通道中心波长的1.25%.基于此光谱模组的波长定标方法准确、可行, 可以被用于微型近红外仪等在线光谱分析领域.
光谱学 焦平面 线性渐变滤光片 波长定标 Spectroscopic InGaAs InGaAs Focal plane arrays Linear variable filter Calibration accuracy
