大气与环境光学学报
2023, 18(5): 494
江苏师范大学物理与电子工程学院, 江苏 徐州 221116
腔增强吸收光谱技术具有实验装置相对简单、灵敏度高、环境适应性强等特点, 是高灵敏吸收光谱技术的重要分支之一, 在其应用过程中, 腔镜反射率是影响其测量准确性的重要因素。 利用2.0 μm可调谐二极管激光器作为光源搭建了一套腔增强吸收光谱测量系统, 使用两片反射率为99.9%的高反镜作为腔镜, 以CO2气体在5 001.49 cm-1处的吸收谱线作为研究目标, 对两种简单实用的腔镜反射率标定方法进行了对比研究。 第一种标定方法利用已知程长多通池作为参考池, 通过测量谐振腔和多通参考池的输出吸收信号, 比较二者的吸收率推导出腔增强系统中的有效吸收路径, 然后通过镜片反射率和有效吸收路径的关系对腔镜反射率进行标定; 第二种标定方法根据理想气体状态方程得到气体分子数密度, 并结合数据库中的谱线线强值, 实现了对腔镜反射率进行标定。 结果表明, 方法一中积分腔与参考池测得信号的积分吸收面积之比为10.5, 经过多次测量并计算得到积分腔的有效吸收路径与镜片的反射率分别为302.65 m和99.85%, 得到大气中CO2气体的浓度为0.037 3%, 与实际大气CO2的含量相符合, 验证了此方法的准确性; 该方法的优点是不受样品浓度影响, 但因引入新的参考池, 需要两池中气体的压强和温度都保持一致, 此方法适用于开放式的腔体结构。 方法二中测得大气中CO2分子位于5 001.49 cm-1处吸收光谱, 并结合大气中CO2气体的分子数密度N为9.099×1015 molecule·cm-3, Hitran数据库中该条谱线线强为3.902×10-22 cm·molecule-1, 计算得到镜片反射率约为99.84%; 此方法优点是结构相较前一种方法更简单, 但需要已知被测气体的分子数密度, 因此在配置气体的过程中浓度、压力的误差会影响腔镜反射率的标定。 由此可见两种镜片标定方法均可精确实现对腔镜反射率的标定, 根据两种方法的特点, 在实际应用中可选取相应适合的方法作为参考。
光谱学 腔增强吸收光谱 腔镜反射率 标定方法 Spectroscopy Cavity enhanced absorption spectroscopy Mirror reflectivity Calibration method 光谱学与光谱分析
2021, 41(9): 2945
1 上海航天电子技术研究所, 上海 201109
2 国防科技大学电子科学学院, 湖南长沙 410000
雷达探测低空目标时, 镜像“目标”严重影响雷达检测与仰角测量性能。镜像“目标”对雷达仰角测量的影响一般用两点源角闪烁模型来描述, 国内外已有很多文献对低空镜像角闪烁问题展开了研究, 但未对雷达极化的重要影响给予足够关注。本文着重围绕雷达天线极化和目标极化散射矩阵对低空镜像角闪烁的影响效应, 开展了理论推导与仿真分析, 相关模型可为雷达低空镜像角闪烁抑制技术提供参考和依据。
天线极化 极化散射矩阵 镜反射 角闪烁 antenna polarization polarization scattering matrix specular multipath glint 太赫兹科学与电子信息学报
2019, 17(2): 234
1 长春理工大学 光电工程学院, 吉林 长春 130022
2 长春理工大学 空间光电技术研究所, 吉林 长春 130022
同轴两反结构作为空间激光通信光学天线时常存在接收视场小、发射效率低等缺点。同时, 因中心遮拦造成的能量损失, 也会大大降低通信系统的瞄准和捕获概率。针对此缺陷, 提出采用离轴两反天线结构并引入自由曲面设计以提高通信系统的性能。由初级像差理论推导得出离轴两反系统的初始结构, 并采用Zernike多项式自由曲面面形, 增加系统设计自由度, 提高系统平衡像差的能力。给出入瞳口径与焦距相同的同轴两反和离轴两反系统的设计实例, 并比较二者的光学传递函数MTF、点列图、衍射包围圆能量、波前误差等。结果表明: 离轴两反自由曲面天线的像质明显优于同轴两反天线, 因而该种天线结构的使用可提升空间激光通信系统的整体性能。
空间激光通信 光学天线 离轴两镜反射结构 自由曲面 space laser communication optical antenna off-axis two-mirror reflective structure freeform surface 红外与激光工程
2017, 46(12): 1222003
1 中国电子科技集团公司光电研究院, 天津 300000
2 空军驻锦州地区军事代表室, 辽宁 锦州 121000
根据航天遥感系统设计要求, 以及航天遥感光学的常用结构分析, 最终选用用离轴三镜反射镜光学系统结构。使用MATLAB软件编程计算光学系统的初始结构。并对光学系统全视场成量进行分析, 分别用MTF和点列图两种衡量标准对光学系统成像质量分析。
航天遥感 离轴 三镜反射光学系统 像质 aerospace remote sensing off-axis three reflective optical system modulation transfer function (MTF) MTF imaging quality
1 中国科学院光电技术研究所自适应光学重点实验室, 四川 成都 610209
2 中国科学院大学, 北京 100049
基于两镜反射式望远镜系统，以主镜为基准，分析了当非球面次镜由于偏心、倾斜、主次镜间距产生变化时对望远镜系统波前像差的影响。根据理论分析，提出了一种望远镜系统误差校正的方法。该方法先后以轴上视场光斑的半径和全视场光斑的平均半径作为成像质量的评价指标，利用随机并行梯度下降算法对次镜的位置进行调整，最终使全视场光斑半径的平均值收敛到极值，即认为成像质量达到最佳。针对里奇-克列基昂(R-C)结构望远镜系统进行了仿真分析。结果表明，次镜位置调整后能够使视场内所探测的光斑半径的平均值收敛到极值。该方法使望远镜系统误差的校正具有外在标准，能够使望远镜在观测过程中进行校正。
成像系统 两镜反射式望远镜 次镜 平均半径 随机并行梯度下降算法
1 中国地质大学地球科学学院, 湖北 武汉430074
2 同济大学海洋地质国家重点实验室, 上海200092
采用Nicolet 550型傅里叶变换红外光谱仪, 对不同世代水热法合成KTP晶体的不同晶面进行了镜反射法红外光谱测试, 与助熔剂法合成KTP晶体的红外光谱测试结果进行了比较, 并估算了不同世代样品中羟基的浓度。 测试主要针对水热法合成KTP晶体比较发育的(100)、 (011)和(201)晶面, 分基频区和指纹区两个区段进行。 研究结果表明, 水热法合成KTP晶体中OH-的伸缩振动存在明显的方向性特征, 其中［100］方向吸收明显, 并且其频率比助熔剂法合成KTP提高约30 cm-1。 样品中的羟基浓度依世代逐代下降, 羟基的存在抑制了KTP晶体的生长, 提高原料纯度对于提高晶体质量有重要意义。
水热法 镜反射 羟基浓度 伸缩振动 Hydrothermal Reflection Consistence of OH- Stretching vibration 光谱学与光谱分析
2010, 30(5): 1198
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 激发态物理重点实验室, 吉林 长春130033
2 中国科学院研究生院, 北京100039
3 中国科学院声学研究所, 北京100080
理论分析了高功率垂直腔面发射激光器(VCSEL)的器件特性与其分布布拉格反射镜(DBR)反射率的依赖关系, 并计算了具有不同有源区直径的VCSEL的输出特性.分析了具有不同有源区直径的VCSEL在不同DBR反射率条件下的连续输出特性曲线, 发现DBR反射率的改变会对有源区直径不同的VCSEL产生不同程度的影响.为了验证理论分析的结果, 进行了器件测试实验.实验结果表明, 有源区直径为500μm的VCSEL, 当其N-DBR反射率分别为99.7%及99.2%时, 在连续注入电流为6A时, 其输出功率分别为2.01W和2.09W；而有源区直径为200μm的VCSEL, 当N-DBR反射率为99.7%及99.2%时, 连续注入电流为3A时, 其输出功率分别为0.64W及1.12W.器件测试结果有效验证了理论分析的结论.
半导体激光器 垂直腔面发射激光器 分布布拉格反射镜反射率 semiconductor lasers vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) distributed Bragg reflector (DBR) reflectivity
1 同济大学物理系精密光学工程技术研究所,上海,200092
2 天津津航技术物理研究所,天津,300192
基于三级像差理论提出了一个求解两镜反射系统的初始结构的方法.在仅仅知道系统的焦距长度f,两镜之间的间隔d和后工作距离l'2时,利用该方法能够方便而有效地计算出系统的初始结构参数.该方法的显著优点是以两镜之间的距离作为求解系统初始结构的条件,在系统的几何尺寸受到限制时,非常方便和有效.同时,由已知参数可以方便地计算主镜遮拦比和次镜放大率.最后分析了4种典型的两镜反射系统,并给出了设计实例,结果表明,此方法是相当精确的.
两镜反射系统 三级像差理论 初始结构 几何尺寸 Two-mirror reflecting systems Third order aberration theory Initial structure Geometrical dimensions
对γ射线探测器中狭长型塑料闪烁体镜反射方式下的光收集问题进行了研究，建立了一种光传输与收集的解析模型，并结合实例计算了光收集效率。
闪烁体 镜反射 光收集效率
