期刊基本信息
创刊:
1981年 • 半月刊
名称:
光学学报
英文:
Acta Optica Sinica
主管单位:
中国科协
主办单位:
中国科学院上海光机所
中国光学学会
出版单位:
中国激光杂志社
主编:
龚旗煌
执行主编:
赵建林
副主编:
邵建达 刘文清 华灯鑫 张旭苹 刘辉
ISSN:
0253-2239
刊号:
CN 31-1252/O4
电话:
021-69916837
邮箱:
地址:
上海市嘉定区清河路390号
邮编:
201800
定价:
150元/期

本期栏目 2009, 29(10)

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光学学报 第29卷 第10期

作者单位
摘要
1 复旦大学 环境科学与工程系,上海 200433
2 解放军电子工程学院,安徽 合肥 230037
初步探索了一种基于自然光源的移动式车载被动差分光学吸收光谱仪测量系统,并在对合肥市区道路空气污染监测的实验中得到成功应用。该系统采用天顶散射光被动差分吸收光谱(DOAS)技术对道路上方空气污染进行采样分析,同时结合GPS接收机采集实时经纬度坐标。通过时间信息对两者进行关联,利用GPS接收机定位坐标,并结合合肥市交通地图,依据光谱反演污染气体NO2的柱密度结果绘制整个城市道路上方污染气体浓度图。实验监测路段的NO2垂直柱密度与背景点(解放军电子工程学院校园)监测值之差为6.4×1014 molecule/cm2-1.96×1016 molecule/cm2,由于受到车辆类型、车流量等因素的影响,监测路段总体呈现东北方向平均浓度高于西南方向。
大气光学 车载差分吸收光谱 移动监测 城市交通污染 
光学学报
2009, 29(10): 2645
作者单位
摘要
1 中国科学院 微电子研究所 纳米加工与新器件集成技术实验室,北京 100029
2 北京工业大学 激光工程研究院,北京 100022
3 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
在满足工艺要求的前提下,通过模拟光栅衍射,设计出镂空透射光栅模型,在此基础上将电子束和X射线光刻技术相结合,研究了制造2000 l /mm X射线镂空透射光栅的新工艺技术。首先利用电子束光刻和微电镀技术在镂空聚酰亚胺薄膜底衬上制备X射线母光栅掩模,然后利用X射线光刻和微电镀技术实现了光栅图形的复制,之后采用紫外光刻和微电镀技术制作加强筋结构,最后通过腐蚀体硅和等离子体刻蚀聚酰亚胺完成镂空透射光栅的制作。从此新的制造工艺结果上来看,制备的光栅栅线平滑,占空比合理,侧壁陡直,不同光栅之间一致性好,完全可以满足应用需求,充分表明了该制造技术是透射式X射线衍射光学元件制造的良好选择。
光学制造 镂空透射光栅 电子束光刻 X射线光刻 微电镀 
光学学报
2009, 29(10): 2650
作者单位
摘要
上海理工大学 理学院光电功能薄膜实验室,上海 200093
采用严格的耦合模理论,建立了镀金属膜和敏感膜的两层膜系长周期光纤光栅复特征方程,用微扰法对复数超越特征方程进行求解,结果和文献[5]给出的数据相符。理论模拟数据表明,金属的消光系数对功率密度和透射谱影响很大,低阶偶次模式在纤芯内的功率密度所占比重远大于奇次模式,其衰减峰幅度也比奇次模高,因此,金属镀层长周期光纤光栅实际应用时,需要选择偶次模作为研究对象。进一步理论分析了金属和敏感膜层参数对长周期光纤光栅谐振特性的影响,研究发现,金属膜厚、敏感膜厚和折射率对谐振波长有较大的影响,谐振波长随金属膜厚、敏感膜厚和折射率的增大向短波方向漂移。在某些区域谐振波长存在跳变现象,长周期光纤光栅实际应用时应避开此区域。
长周期光纤光栅 耦合特性 复特征方程 金属膜 敏感膜 透射谱 
光学学报
2009, 29(10): 2656
作者单位
摘要
1 清华大学 电子工程系光纤传感研究中心,北京 100084
2 黑龙江大学 光纤技术研究所,黑龙江 哈尔滨 150080
针对镀高折射率纳米膜的长周期光栅,建立了传感理论模型,研究了长周期光栅的谐振波长与纳米膜厚度及外界折射率的关系,给出不同纳米膜厚度下长周期光栅不同包层模式重组特性。研究发现,当长周期光栅外面镀上一层沿角向均匀分布的纳米膜时,随着膜厚变化会出现包层模分布的明显调制;适当选择镀膜参数和外界介质折射率,最低次包层模式HE1,2会成为镀膜层中的导模,其他的包层模式将会发生模式转换现象;对于较低次包层模式(如HE1,6),在模式转换的时候存在两步转换,而高次的包层模只有一步转换(如HE1,14)。同时给出了包层模式转换对外界折射率响应的关系:当膜层厚度增加时,长周期光栅模式转换现象移至低折射率区域。
光纤光学 长周期光纤光栅 谐振波长 特征方程 纳米膜 模式转换 
光学学报
2009, 29(10): 2665
作者单位
摘要
1 上海大学理学院物理系,上海 200444
2 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学技术国家重点实验室,陕西 西安 710119
研究一个芯子层是左手材料,其他三层由传统材料构成的四层平板光波导系统,利用图解法对各种TE偏振的导波模式的解进行详细分析。研究表明,四层左手材料光波导既能支持振荡导模,也能支持表面导模,与三层左手材料光波导相比较,此四层波导的导波模式呈现一些新的特性。对于中间传统材料层存在振荡场的情形:芯子层支持振荡导模的光波导中存在基模,并且高阶振荡导模出现模式缺失的性质;芯子层支持表面导模的光波导可以支持基模和多个高阶模式,并且存在模式兼并的性质。对于中间传统材料层存在衰减场的情形,此四层波导结构可等效为三层左手材料光波导。这些新的光波导传输性质对各种光波导器件的制作有潜在的应用价值。
光纤光学 左手材料光波导 图解法 导模 
光学学报
2009, 29(10): 2673
作者单位
摘要
复旦大学 通信科学与工程系,上海 200433
介质/金属结构空芯光纤是一种有发展前景的太赫兹波传输媒质。介质膜在有效增加内面反射率从而降低传输损耗的同时,其材料吸收会引起附加损耗。讨论了介质材料吸收对太赫兹空芯光纤结构参数的影响。计算结果表明,相比于无吸收的理想介质,吸收介质的最优膜厚变小,最优折射率变大。综合考虑了光纤内直径、介质膜折射率和传输波长等因素,分析了介质膜的材料吸收容限。分析结果表明,吸收容限随光纤内直径减小或传输波长增大而减小。当光纤内直径很小或传输波长很大时,吸收容限可能不存在。分析结果对介质/金属太赫兹空芯光纤的设计和材料选择具有重要参考价值。
光波导 太赫兹空芯光纤 介质材料吸收 吸收容限 
光学学报
2009, 29(10): 2681
作者单位
摘要
1 武汉理工大学 信息工程学院,湖北 武汉 430070
2 武汉工程大学 材料科学与工程学院,湖北 武汉 430073
3 武汉理工大学 资源与环境工程学院,湖北 武汉 430070
提出并设计了一种基于电光聚合物的锥形波导,可用于单模光纤与电光聚合物波导器件之间的连接。锥形波导中采用了宽度锥形和折射率锥形结构。宽度锥形采用劈形形状,通过宽度和折射率的缓慢变化实现模场转换。劈形形状的宽度锥形具有较小的损耗且易于制作,折射率锥形可采用灰度掩膜光刻技术制作。研究了锥形波导的传输损耗与锥形波导的长度、波导宽度和厚度、材料吸收损耗等参数的关系及其优化,分析了锥形波导中的功率传输、模场分布与模式转换效率。结果显示锥形波导的传输损耗小于0.37 dB,光纤波导光纤的连接损耗优于1.62 dB,对插入损耗的改善达到8.78 dB,模场转换效率达到了83.7%。
集成光学 锥形波导 模式转换 电光聚合物波导 光纤耦合 损耗 
光学学报
2009, 29(10): 2686
作者单位
摘要
1 浙江大学 现代光学仪器国家重点实验室,浙江 杭州 310027
2 浙江富通光纤技术有限公司,浙江 富阳 311422
介绍了一种新颖的非零色散位移光纤结构设计方法及其MCVD+OVD制造工艺,所制备的光纤有效面积达到71 μm2以上。采用关键结构区域精确微扰方法,改进了光纤的色散特性,1550 nm处色散斜率由0.0715 ps/(nm2·km),分别减小至0.0605 ps/(nm2·km),0.0466 ps/(nm2·km),零色散波长由1500 nm附近移至1450 nm以下。测量表明,所得光纤具有优越的光学传输特性、抗弯曲性能和熔接性能,适用于C+L和S+C+L工作波长的大容量高速率长距离密集波分复用系统。光纤关键结构区域精确微扰是改进光纤性能的一种有效方法,该方法不限于MCVD工艺和非零色散位移光纤,对新型光纤的设计和生产具有积极的指导意义。
光纤光学 非零色散位移光纤 结构区域微扰 色散斜率 大有效面积 
光学学报
2009, 29(10): 2692
作者单位
摘要
1 浙江工业大学 激光与光电子技术研究所,浙江 杭州 310023
2 澳大利亚国立大学理学院,澳大利亚 堪培拉 2601
制备了一种较高浓度掺杂的CdSe/ZnS 量子点掺杂光纤。测量了不同掺杂浓度和不同光纤长度下的量子点光纤光致荧光光谱,得到了荧光峰值增益最大时的量子点掺杂浓度和光纤长度。与低浓度掺杂光纤相比,较高掺杂浓度光纤中的荧光峰值光强明显提高。荧光峰值光强随光纤长度的变化在短距离内(L<1 cm)急剧上升,之后缓慢均匀下降。波长473 nm激励光强随光纤长度的变化呈指数形式衰减,消光系数为0.26-1.02 cm-1。在给定激励光强和激励波长的条件下,光纤中可达到最大荧光辐射的量子点总数为一恒量。光纤中的荧光峰值波长存在红移,红移大小约8-15 nm,红移量与掺杂浓度以及光纤长度有关。这些实验结果可为今后量子点光纤放大器的研制提供参考。
光纤光学 量子点 光致荧光光谱 掺杂浓度 光纤长度 
光学学报
2009, 29(10): 2698
作者单位
摘要
1 中国科学院研究生院 材料科学与光电技术学院,北京 100049
2 中国科学院研究生院 物理科学学院,北京 100049
衍射投影效应明显降低了基于双相位编码的多图像加密系统的性能。提出分区复用技术来解决这一问题。待加密的多个图像被放置于各个输出平面的不同区域,于是相邻两个输出平面的秘密图像区域将错落开来,因而有效抑制了衍射投影所产生的噪声。在此基础上,重点研究了用于该系统的相位恢复算法。在完整的顺序迭代之后,对解密质量最差的图像进行逐一补偿,从而寻找到了更加符合多幅秘密图像客观特点的子循环次序。根据这一次序,用完整迭代后附加调节性迭代的方法或者完全更换迭代次序的方法,都能够在保留基本算法快速收敛优势的前提下,使多幅解密图像质量以及系统地复用容量得以整体提高。
傅里叶光学 相位恢复 光学图像加密 信息安全 
光学学报
2009, 29(10): 2705
作者单位
摘要
清华大学 精密仪器与机械学系,精密测量技术与仪器国家重点实验室,北京 100084
提出一种基于分数傅里叶变换和随机相位编码的光学加密数字水印技术,可成为一种信息隐藏及保护的有效方案。该数字水印技术对于噪音叠加和常见的图像处理操作具有较强的稳健性。该技术根据光学级联分数傅里叶变换系统,利用两个随机相位分布函数对水印信息编码并经过迭代分数傅里叶变换嵌入到变换域的载体图像中。在水印检测和提取过程中,两个相位分布函数作为密钥。随机相位编码技术的引入,进一步提高了数字水印系统的密钥空间,增强了系统的安全性。该数字水印技术基于光学分数傅里叶变换原理,可以利用光学变换系统方便地实现。
傅里叶光学 数字水印 信息隐藏 随机相位编码 
光学学报
2009, 29(10): 2709
作者单位
摘要
西北工业大学 航天学院,陕西 西安 710072
提出了一种基于伪维格纳分布(PWVD)的融合方法。利用一维N像素的滑动窗口在各个方向上对各待融合图像进行伪维格纳变换,选择均方根最大的方向为各待融合图像的PWVD分解方向,分解形成待融合图像不同频段的能量谱图,然后,针对各待融合不同频段的能量谱图,融合原则是高频段取区域能量最大,低频段取能量方差最大,形成具有不同频段的融合能量谱图,最后,对能量谱图进行PWVD逆变换,形成融合图像。对红外与可见光图像、多聚焦图像、电子计算机X射线断层扫描(CT)图像与磁共振(MR)图像和红外与合成孔径雷达(SAR)图像进行了融合实验,并对融合图像和待融合图像进行了信息熵对比。实验结果表明,采用本文算法的融合图像保留了待融合图像的绝大部分信息。
图像处理 图像融合 伪维格纳变换 多分辨率分析 
光学学报
2009, 29(10): 2716
赵珊 1,2,*汤永利 1
作者单位
摘要
1 河南理工大学 计算机科学与技术学院,河南 焦作 454003
2 南京邮电大学 江苏省图像处理与图像通信重点实验室,江苏 南京 210003
为了有效地利用成熟的文本检索技术,提出了一种新的图像检索算法。根据人眼的视觉特性,借鉴方块编码的思想将图像分成互不重叠的子图像块,这些子图像块在很大程度上体现了原始图像中的边缘及纹理信息,对这些子图像块进行定义,从而构造对表征图像内容有意义的图像子特征;在此基础上,把图像动态映射成文本描述形式,然后以所映射的文本为关键字,利用成熟的文本检索技术来实现图像检索。该算法不仅充分利用了图像的内容信息,而且有效地引入了文本检索技术,实验结果表明该算法具有较高的检索效率。
图像处理 基于内容的图像检索 视觉特性 方块编码 文本检索 
光学学报
2009, 29(10): 2721
作者单位
摘要
1 武汉科技大学 信息与计算科学系,湖北 武汉 430065
2 武汉大学 测绘遥感信息工程国家重点实验室,湖北 武汉 430079
3 武汉大学 数学与统计学院,湖北 武汉 430072
为了保持高分辨率合成孔径雷达(SAR)图像中的纹理结构,提出了一种基于BivaShrink模型的Contourlet域 SAR图像相干斑噪声抑制算法。联合当前层和父层的Contourlet系数,通过计算局部方差一致性范数和区域能量比,自适应地确定方差估计区域的形状和大小,从而对原始图像方差进行最优估计。实验结果表明,算法在噪声的去除和结构信息等细节的保持上均不同程度的优于小波BivaShrink去噪算法和Contourlet阈值去噪算法,主观效果和数值指标都有较好改进。
图像处理 Contourlet变换 方差一致性范数 区域能量比 SAR图像去噪 
光学学报
2009, 29(10): 2726
作者单位
摘要
海军航空工程学院 信息融合技术研究所,山东 烟台 264001
对矩形和圆形区域中各像素进行亚像素划分,确定各亚像素的权值,得到基于亚像素的综合加权区域能量。融合算法首先对源图像进行金字塔分解,然后对金字塔的高频细节分量使用基于亚像素加权区域能量特征的融合规则取大,对低频粗糙分量取平均,得到融合图像的塔形分解,最后重构融合图像。仿真结果表明,新算法融合效果较常规的区域能量特征作为融合规则的多分辨率图像融合算法效果更好,从清晰度和熵的评价来看,提高了融合图像的品质。
图像处理 图像融合 亚像素 区域能量 多尺度 
光学学报
2009, 29(10): 2732
作者单位
摘要
浙江大学 光电系现代光学仪器国家重点实验室,浙江 杭州 310027
采用三次相位板进行景深延拓的波前编码系统得到非对称的点扩展函数。为了获得最终清晰的彩色图像,研究了一种基于广义极小残差法(GMRES)的迭代算法,结合Tikhonov规整化方法,并利用多通道处理过程对中间图像进行去卷积恢复。为了消除恢复图像边界的振铃效应,推导了新的光学成像过程数学模型,该模型采用反镜像边界条件并利用直积近似对卷积核进行处理。模拟数据的分析表明,采用多通道处理过程对彩色图片进行恢复时,新的算法在给出精确的反卷积结果的同时能有效地抑制噪声的放大;实验结果显示,较之经典的维纳滤波恢复结果,新算法能够更好的消除边界的振铃和图像边缘的振动波纹。
像处理 彩色图像恢复 广义极小残差法 波前编码 规整化 边界条件 
光学学报
2009, 29(10): 2738
作者单位
摘要
长春理工大学 光电工程学院,吉林 长春 130022
为了提高高分辨率遥感图像配准的精确度,将非采样Contourlet变换应用于高分辨率遥感图像配准算法中。首先对高分辨率遥感图像进行非采样Contourlet变换,利用非采样Contourlet变换的平移不变性在变换域提取图像的边缘并选择合适的阈值准确地得到图像的边缘特征点。然后利用归一化互相关匹配法和概率支撑法对特征点进行匹配。最后通过三角形局部变换映射函数实现图像配准。实验结果表明,该方法更能准确地提取高分辨率遥感图像的特征点,大大提高了正确匹配的概率,与基于小波方法的图像配准效果相比有更高的准确性和稳健性。
图像处理 图像配准 非采样Contourlet变换 归一化互相关 概率支撑匹配 
光学学报
2009, 29(10): 2744
作者单位
摘要
中国科学技术大学 近代力学系,安徽 合肥 230027
提出了一种基于伽博(Gabor)滤波的散斑条纹图平滑方法。通过加窗傅里叶运算提取散斑条纹图的条纹频率和条纹梯度方向,并利用它们确定具有频率和方向选择性的Gabor滤波器对散斑条纹图进行Gabor滤波。数值模拟和实验结果表明,该方法在滤除散斑噪声的同时能够有效的保留散斑条纹图的条纹结构,为从单幅散斑条纹图中进一步提取条纹相位场奠定了良好的基础。
图像处理 伽博滤波 散斑条纹图 散斑噪声 条纹梯度方向 条纹频率 加窗傅里叶运算 
光学学报
2009, 29(10): 2751
作者单位
摘要
空军工程大学 工程学院信号与信息处理实验室,陕西 西安 710038
针对含有低亮度低对比度区域的图像,提出基于局部自适应拉升窗(LASW)的复合图像增强算法。通过研究目前一系列基于局部操作的空域图像增强算法,提出全局和局部操作结合的总体思路;首先使用高提升拉普拉斯(Laplacian)反锐化掩模(UM)增强以获得较多的隐藏细节和边缘信息,然后构造局部自适应拉升窗大幅增强低对比度图像细节,同时使用自适应滤波器进行掩模平滑操作;最后根据局部增强结果进行全局修正。仿真实验表明,在绝对误差、图像熵等评价指标下,该算法使低对比度图像尤其当含有低亮度微弱局部信息时,获得了较好的增强效果。
图像处理 图像增强 局部自适应拉升窗 反锐化掩模 直方图均衡 
光学学报
2009, 29(10): 2756
作者单位
摘要
1 西北工业大学 理学院应用数学系,陕西 西安 710129
2 中国科学院遥感应用研究所 遥感科学国家重点实验室,北京 100101
提出改进的最小割(IMC)模型以避免分割出小的孤立点集,研究了改进的最小割模型与加权核K均值之间的等价关系,列举了几种常见的用于建立图割模型边权值的相似度函数,并分析了其对分割结果的影响。在此基础上,设计了一个基于图的加权核K均值图像多尺度分割方法,该方法既避免了基于图割的图像分割中图谱的求解问题,又避免了加权核K均值方法中核矩阵的选取问题,同时实现了对图像多尺度的分割。通过对该方法进行抗噪性能的分析,以及在光学图像上对实验结果进行比较,验证了所提出方法的有效性。
图像处理 图像分割 加权核K均值 多尺度分割 
光学学报
2009, 29(10): 2762
作者单位
摘要
哈尔滨工业大学 电气工程及自动化学院,黑龙江 哈尔滨 150001
考虑到contourlet变换的多尺度多方向性以及对二维图像具有比小波变换更好的稀疏表示特性,提出了一种基于contourlet变换的图像复原算法。算法采用边界优化的方法,通过类期望最大化算法在contourlet域进行迭代计算,并最终获得惩罚似然函数的最优解。实验结果表明,与传统的基于小波变换的同类图像复原算法相比,基于contourlet变换的复原算法在保持了较低的运算代价的同时,更好地保护了图像的边缘和细节信息,峰值信噪比有0.6 dB-0.8 dB左右的提高。
图像处理 图像复原 contourlet变换 边界优化 
光学学报
2009, 29(10): 2768
作者单位
摘要
北京航空航天大学 电子信息工程学院,北京 100191
针对传统稀疏孔径均匀圆周阵列的调制传递函数在截止频率区域内易出现零值而影响成像质量的问题,提出一种由两个均匀圆周阵列嵌套构成的无冗余的双圆周稀疏孔径结构。给出该阵列的光瞳函数以及调制传递函数的解析表达式。以5-3结构的双圆周阵列为例,以实际空间截止频率为像质评价准则,从子孔径直径、内环圆周半径以及内环旋转角度等几个方面详细分析了双圆周阵列的成像特性,给出不同情况下的实际截止频率值,并对双圆周阵列稀疏孔径系统进行模拟成像和图像复原。将该结构与均匀圆周阵列,Cornwell优化圆周阵列进行比较。结果表明,相同条件下,该阵列具有更大的实际空间截止频率,并且成像质量随着填充因子的减小而逐渐下降。
应用光学 稀疏孔径 调制传递函数 成像特性 
光学学报
2009, 29(10): 2774
作者单位
摘要
浙江大学 计算机科学与技术学院,浙江 杭州 310027
对非共面以及非平行度下的傅里叶变换轮廓术(FTP)物体三维形貌的测量系统进行了分析,采用两个参考平面辅助分析系统光路结构,引入了一个能使双光轴共面的等效虚拟投影出瞳中心。基于光线跟踪原理给出了相位与高度的映射关系,给出了满足平等度的系统参数特性并借助于摄像机坐标系同时获取校准平面的高度以及相应的相位数据,实现了高度和横向坐标的简易校准。实验结果表明了该方法的有效性与可行性。
傅里叶光学 傅里叶变换轮廓术(FTP) 三维测量 相位高度映射 横向坐标校准 
光学学报
2009, 29(10): 2780
作者单位
摘要
中国科学院上海光学精密机械研究所 量子光学重点实验室,上海 201800
提出了一种基于强度关联成像的新型三维衍射层析技术。利用强度关联成像技术(鬼成像)可实现无透镜傅里叶变换的特点,并结合衍射层析技术和二步相位恢复算法,使用波长为650 nm的赝热光实现了强度关联三维衍射层析。详细描述了强度关联三维衍射层析的基本原理以及具体实验结果,为在第三代同步辐射光源实现非相干X光衍射成像积累了经验。
强度关联成像 衍射层析 相位恢复 滤波背投影(FBP)算法 
光学学报
2009, 29(10): 2786
作者单位
摘要
厦门大学 物理系,福建省半导体照明工程技术研究中心,福建 厦门 361005
色温和相关色温是LED光源的重要参量。从原始光谱数据到色品坐标(u,v)再到色温和相关色温的计算过程相当复杂,需要一种优化算法来简化计算量。因此,从色温的色度学定义出发,简要分析了直接内插法、逐点法和函数曲线拟合法三种色温计算的经典算法,并分别指出了它们的优缺点,在此基础上提出了二分法这种新的色温优化算法。详细介绍了二分法的基本思想、程序流程等。利用软件编程实现这几种算法,通过普朗克黑体辐射公式计算得到一系列色温的理论光谱和白光LED仪器实际测试光谱,对比二分法和各种经典算法的速度和结果,证明了二分法是一种适合于计算机程序化实现的高精度高速度的色温算法。
光谱学 二分法 色温计算方法 发光二极管 相关色温 
光学学报
2009, 29(10): 2791
作者单位
摘要
吉林大学 生命科学学院,吉林 长春 130012
采用偏最小二乘法(PLS)建立测定蛹虫草菌丝体中多糖、蛋白、虫草酸和腺苷含量的近红外光谱定量分析模型。选择了原始光谱建立蛹虫草菌丝体中腺苷和多糖含量的PLS定量分析模型,选择卷积光滑预处理后的光谱建立蛹虫草菌丝体中蛋白和虫草酸含量的PLS定量分析模型。测定蛹虫草菌丝体中多糖、蛋白、虫草酸和腺苷含量的最优PLS定量分析模型的交叉验证均方根误差(RMSECV)分别为0.0091,0.0222,0.0088和0.6520,预测均方根误差(RMSEP)分别为0.0079,0.0196,0.0087和0.5780。结果表明,测定蛹虫草菌丝体四种有效成分含量的定量分析模型稳健性好和预测精度高,在中药有效成分定量分析方面有很大的应用前景。
测量 近红外光谱 偏最小二乘法 蛹虫草 
光学学报
2009, 29(10): 2795
湛小梅 1,2,*韩鲁佳 1,2刘贤 1,2杨增玲 1,2
作者单位
摘要
1 中国农业大学 工学院,北京 100083
2 动物营养学国家重点实验室,北京 100083
为了研究近红外光谱模型的优化方法,提高模型的精度,利用遗传算法对64个掺加了肉骨粉的鱼粉样品近红外光谱进行变量筛选,采用偏最小二乘法回归建模,并用21个样品进行外部验证。遗传算法共选取310个波长变量,相对于全谱的1556个变量减少了80%,与全谱范围的偏最小二乘法相比,交互验证相关系数(RCV)从0.80提高到0.90,交互验证均方根误差从5.22%降低到3.62%,预测相关系数(RV)从0.91提高到0.96,预测均方根误差从3.85%降低到2.95%,模型的稳健性和预测精度都显著提高。试验结果表明遗传算法可以改善近红外光谱法预测鱼粉中肉骨粉含量的效果。
测量 近红外光谱学 遗传算法 鱼粉 肉骨粉 
光学学报
2009, 29(10): 2800
作者单位
摘要
1 中国科学院 光电技术研究所,四川 成都 610209
2 中国科学院研究生院,北京 100039
非球面顶点半径和二次常数干涉测量是对二次曲面离轴子孔径在弧矢、子午和中间焦点位置直接干涉测量,拟合得到初级像差系数,并结合位置差计算出顶点曲率半径和二次常数。详细介绍了该方法的基本原理,在此基础上将子孔径中心法线与光轴夹角分解为两个倾角分量α和β引入,改进了现有模型。提出在子孔径对称情况下,可通过调整、控制特定项的泽尼克系数值,消除β分量,进而对新的模型进行了简化,只考虑α分量的影响,给出了仅存在该分量时的非球面顶点半径和二次常数的计算公式,编写了仿真程序。在α=0.03°,β=0时,直径100 mm,F数为3的抛物面反射镜离轴子孔径的初级像差系数的理论计算和数值仿真结果最大偏差仅为0.0002 λ。研究表明:在子孔径中心法线与光轴的调整存在一定误差时,在弧矢、子午和中间焦点处的初级像差系数特征关系仍然成立。
干涉测量术 非球面检测 像差 顶点半径 二次常数 
光学学报
2009, 29(10): 2804
作者单位
摘要
江苏大学 食品与生物工程学院,江苏 镇江 212013
为了实现快速无损地检测猪肉新鲜度的目的,应用近红外光谱法测定猪肉新鲜度重要指标—挥发性盐基氮(TVB-N)的含量。猪肉原始光谱经标准偏差归一化方法(SNV)预处理后,用联合区间偏最小二乘法(siPLS)建立猪肉预处理后光谱和TVB-N含量的校正模型并与经典偏最小二乘法(PLS)模型、间隔偏最小二乘法(iPLS)模型作比较。试验结果表明,利用联合区间偏最小二乘法所建的预测模型最佳,其校正集相关系数(Rc)和交互验证均方根误差(fRV)分别为0.8332和3.75,预测集的相关系数(Rp)和预测均方根误差(fRP)分别为0.8238和4.17。研究结果表明利用近红外光谱和联合区间偏最小二乘法可以快速地测定猪肉中挥发性盐基氮的含量。
光谱学 近红外光谱术 联合区间偏最小二乘 挥发性盐基氮 猪肉 
光学学报
2009, 29(10): 2808
作者单位
摘要
中国科学院 上海应用物理研究所,上海 201800
为准确测量上海光源软X射线谱学显微光束线采用的变包含角平面光栅单色仪的转角重复精度,提出了一种新的基于相位板衍射准直技术的测量方法。该方法将半导体激光单模光纤和相位板衍射准直技术结合起来,利用面阵CCD采集图像,通过测量光斑的位移变化确定平面镜和光栅的角度变化。实验表明,该方法可以测量掠入射情况下单色仪联动时的转角重复精度,测量精度可达±0.1″,此测量精度优于同等实验条件下的商用ELCOMAT 3000自准直仪的测量精度。
测量 相位板 衍射准直 平面光栅单色仪 
光学学报
2009, 29(10): 2813
作者单位
摘要
浙江大学 信息与电子工程学系,浙江 杭州 310027
布里渊光时域反射计检测信号较微弱的自发布里渊散射光,其布里渊频移只有11 GHz左右。相干检测是一较好的方法,但其接收信号是一宽带的幅度调制信号,难以直接解调。采用实时小波变换对传感信号进行处理,设计了布里渊光时域反射计传感器实验系统,实现了25 km的分布式温度传感,在5 m的空间分辨率和1 min的响应时间下,达到40 με的 应变分辨率。
分布式光纤传感器 布里渊光时域反射计 小波变换 实时 相干检测 
光学学报
2009, 29(10): 2818
作者单位
摘要
华东师范大学,精密光谱科学与技术国家重点实验室,上海 200062
基于有差伺服调节技术,实现了外置光学谐振腔的共振频率与钛宝石激光器工作频率的锁定。该技术采用压电陶瓷作为执行元件,通过对压电陶瓷的调制,实现了对透射激光功率的调制,并由锁相放大器解调获得伺服信号,该伺服信号经过高压放大器放大后控制压电陶瓷的伸缩来调控谐振腔的腔长,从而使腔的共振频率锁定在激光频率上。当激光工作于单一频率时,谐振腔的谐振频率可以长时间地与激光频率保持锁定,锁定后腔的透射光功率相对起伏的稳定性为2%。当激光频率扫描时,谐振腔的谐振频率可以在2 GHz范围内不间断地与激光频率保持锁定。
激光光谱学 自动调节技术 光学谐振腔 腔增强光谱 
光学学报
2009, 29(10): 2822
作者单位
摘要
1 中国科学院光电技术研究所,中国科学院863计划光束控制重点实验室,四川 成都 610209
2 中国科学院研究生院,北京 100039
为了稳定而精确地跟踪扩展目标,提取相邻两帧图像中扩展目标的所有直线边缘征,计算两帧中所有直线的相对斜率、相对倾角和相对截距进行匹配来确定跟踪位置。通过计算相邻帧之间交点描述子的欧氏距离找到最佳匹配,计算出所有交点的重点作为跟踪位置来实现扩展目标跟踪。实验中该方法在扩展目标的跟踪中有非常好的表现,其结果表明在不发生太大变形的情况下,都可以比普通的模板匹配跟踪有更好的稳定性和更精确的跟踪位置。
图像处理 目标跟踪 直线检测 欧氏距离 描述子 
光学学报
2009, 29(10): 2826
作者单位
摘要
北京航空航天大学 仪器科学与光电工程学院,北京 100191
建立单摄像机虚拟鼠标的数学模型,提出一种虚拟鼠标的现场标定方法。以二维实体靶标为中介,利用计算机屏幕生成的虚拟靶标,确定摄像机坐标系到屏幕坐标系的变换,建立空间三维控制点图像坐标到鼠标指针的映射,实现了单摄像机虚拟鼠标的现场标定。提出的方法无需高成本的辅助设备,现场操作简单。在30 cm作用距离内采用640 pixel×480 pixel图像中50个特征点,当图像噪声方差达到1 pixel时,试验中控制点映射为屏幕坐标的均方根(RMS)误差小于3 pixel。该方法应用于研发的虚拟鼠标演示程序,表明切实可行,适用于虚拟鼻尖鼠标的现场标定。
机器视觉 虚拟鼠标 单目视觉 标定 鼻尖鼠标 
光学学报
2009, 29(10): 2832
作者单位
摘要
海军航空工程学院,山东 烟台 264001
提出了一种新的基于几何代数的彩色光流场计算方法,从新的角度出发讨论了运用几何代数的概念来解决彩色图像序列的可行性和简便性。在几何代数域内对彩色图像序列用多重矢量表示,证明了彩色光流场分析时进行约束条件时的测量问题,通过多重矢量而非多通道的图像处理方法来表示图像连续特性,从而扩大了测量范围;然后依据物体色彩在运动过程中保持不变的原理,在几何代数域内推导了彩色图像序列的光流约束方程及其解法。结果表明,该算法能够显著提高各种情况下的彩色光流场计算能力。
机器视觉 几何代数 光流场 图像序列 偏微分方程 
光学学报
2009, 29(10): 2837
作者单位
摘要
1 海军工程大学 船舶与动力学院,湖北 武汉 430033
2 海军潜艇学院,山东 青岛 266071
为了满足科研与工程中对细水雾液滴尺寸测量的高精度低成本要求,对雾滴尺寸的机器视觉测量方法进行了深入研究。在自行建立的高压喷雾系统与雾滴采集装置上对细水雾液滴进行了采样,用显微镜及其CCD相机对雾滴样本进行了图像采集,用图像处理软件对采集的雾滴图像进行了处理与分析,测量并统计了5966个雾滴,得到了雾滴尺寸的频谱分布和累积分布以及雾滴平均直径和特征直径,将测量结果与相位多普勒粒子分析仪(PDPA)的测量结果进行了比较。结果表明,机器视觉方法可测量的最小雾滴直径约4.39 μm;机器视觉测量结果与PDPA测量结果相当接近,两种方法测得的细水雾液滴平均直径和特征直径的相对误差均在5%以内,雾滴尺寸均匀度指数的相对误差为0.27%。
图像处理 雾滴尺寸 机器视觉 图像采集 
光学学报
2009, 29(10): 2842
作者单位
摘要
1 中国科学院 南海海洋研究所, 广东 广州 510301
2 中国科学院研究生院, 北京 100039
采用基于第一性原理的密度泛函理论(DFT)赝势平面波方法计算了锰掺杂二硅化铬(CrSi2)体系的能带结构、态密度和光学性质。计算结果表明未掺杂CrSi2属于间接带隙半导体,间接带隙宽度ΔEg=0.35 eV;Mn掺杂后费米能级进入导带,带隙变窄,且间接带隙宽度ΔEg=0.24 eV,CrSi2转变为n型半导体。光学参数发生改变,静态介电常数由掺杂前的ε1(0)=32变为掺杂后的ε1(0)=58;进一步分析了掺杂对CrSi2的能带结构、态密度和光学性质的影响,为CrSi2材料掺杂改性的研究提供了理论依据。
光学材料 电子结构 光学性质 掺杂 第一性原理 
光学学报
2009, 29(10): 2848
作者单位
摘要
1 广西科学院生物物理实验室,广西 南宁 530003
2 广西师范大学 物理科学与技术学院,广西 桂林 541004
3 中国人民解放军第303医院,广西 南宁 530022
4 美国东卡罗莱纳大学物理系,Greenville,NC 27858-4353,USA
应用光镊拉曼光谱系统俘获单个红细胞并收集其拉曼光谱,选择I1638/I1547比值为区分红细胞氧合及去氧态指标,比较分析地中海贫血HbH-CS和健康个体单个红细胞的氧循环过程的氧合和去氧能力及去氧态群体红细胞。结果发现,在氧循环的去氧态中,地中海贫血HbH-CS 的I1638/I1547显著高于正常对照;氧合态的I1638/I1547也略高于正常对照。群体统计中,若以小于正常对照I1638/I1547的平均值为去氧态基准,则正常对照46%的红细胞达到去氧态,而地中海贫血HbH-CS仅有15 %,表明地中海贫血HbH-CS红细胞的氧合能力较强,但去氧能力显著低于正常对照,而且地中海贫血HbH-CS红细胞个体差异较大。该研究在单细胞水平上,揭示了地中海贫血HbH-CS红细胞氧合、去氧能力以及细胞个体差异性,以评价其携氧功能,为诊断治疗提供一定的理论依据。
光谱学 拉曼光谱 携氧能力 地中海贫血 单个红细胞 
光学学报
2009, 29(10): 2854
作者单位
摘要
1 华南师范大学 激光生命科学研究所,激光生命科学教育部重点实验室,广东 广州 510631
2 广东药学院第一附属医院胃肠外科,广东 广州 510224
3 福建师范大学 医学光电科学与技术教育部重点实验室,福建 福州 350007
4 中山大学第一附属医院眼科,广东 广州 510080
5 中山大学第一附属医院心胸外科,广东 广州 510080
采用氧合血红蛋白吸收带的平均漫反射光谱比率(R540/R575)对离体的人正常胃、未分化胃腺癌、胃鳞状细胞癌和低分化胃腺癌的上皮粘膜组织进行鉴别诊断。实验采用带积分球附件的分光光度计测量组织样品在400 nm-600 nm的漫反射光谱。实验结果表明,在相同的波长范围内,人的未分化胃腺癌、胃鳞状细胞癌和低分化胃腺癌的上皮粘膜组织的漫反射光的强度较人正常胃的上皮粘膜组织的漫反射光强度要显著地低的,尤其是在氧合血红蛋白的吸收带540 nm和575 nm波长处,人正常胃、未分化胃腺癌、胃鳞状细胞癌和低分化胃腺癌的上皮粘膜组织的平均漫反射光谱比率分别是(94.2±2.4)%,(109±3.0)%,(103±2.8)%和(98.6±2.6)%。
医用光学与生物技术 漫反射光谱 组织光学 紫外可见光分光光度计 积分球附件 胃癌粘膜组织 
光学学报
2009, 29(10): 2860
史建亮 1,2,*任戈 1
作者单位
摘要
1 中国科学院光电技术研究所,四川 成都 610209
2 中国科学院研究生院,北京 100049
在与传统的光机系统设计方法对比下,构建了光机系统集成分析仿真的基本框架。以望远镜镜面为研究对象,选择Patran,Matlab/Simulink和Zemax作为软件环境,分别建立各自的独立模型,探讨了光机系统集成化分析的实现策略。在简要研究模型创建、模型简化等技术的基础上,编制了结构控制接口工具,实现了光机系统结构和控制的集成分析。在研究动态数据交换(DDE)技术的基础上,探讨了大数目光线追迹问题的解决方案,实现了Matlab和Zemax的动态数据交换和光机系统的光控集成分析,达到了光机系统光机控制集成分析的目的。
光机系统 集成分析 接口 动态数据交换(DDE) 
光学学报
2009, 29(10): 2866
作者单位
摘要
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心,四川 绵阳 621900
2 深圳大学 光电工程学院,广东 深圳 518060
3 中国科学院西安光学精密机械研究所,陕西 西安 710119
根据神光Ⅲ激光器的运作方式和靶室结构,配套建设的X射线条纹相机在结构和性能上同以往有很大不同,建成后不仅应用于高时间分辨的实验诊断,也将用于神光Ⅲ主机各束激光同步性能的检验。设计的X射线条纹相机将全部采用模块化组件,拥有优于10 ps的时间分辨、15 lp/mm以上的空间分辨以及100 eV-10 keV能区的光阴极响应。相机在结构方面采用了非常独特的密闭气室结构,变像管、CCD,所有的电气控制设备都寄宿在气室内并保持常温和一个大气压的工作状态。整个相机系统内嵌了计算机工控设备,通过一根以太网线获得相机所有功能的远程控制。相机其它的特性还包括拥有完善的安全互锁系统以确保相机远程控制的安全;满足严格的EMI/EMP屏蔽要求以避免神光Ⅲ主机高能量激光发射带来的电磁干扰,并可采用光纤引入紫外时标光建立信号的绝对时间基准。
激光光学 X射线条纹相机 诊断技术 气室 公共诊断搭载平台 
光学学报
2009, 29(10): 2871
作者单位
摘要
1 曲阜师范大学 物理工程学院,山东 曲阜 273165
2 曲阜师范大学 激光研究所,山东 曲阜 273165
为了消除传感头随温度变化的线性双折射对光学电流互感器性能的影响,提出了光学平衡桥式电流互感器的概念,并给出了设计原理。推导了与温度有关的线性双折射导致的线偏振光方位角变化量的解析式,并计算了用1/2波片来消除线性双折射影响时波片光轴的方向。给出了光学平衡桥的工作原理和信号处理的方法,推导出计算电流的表达式。进行了实验研究,螺线管电流为2 A,温度在20 ℃-65 ℃范围变化时,所设计互感器的输出误差在2.96%以内。提出的光学平衡桥式电流互感器,解决了原有方法存在的线性双折射随温度变化对测量精度影响的难题,有利于促进光学电流互感器的实用化进程。
光学测量 电流互感器 光学平衡桥 法拉第效应 线性双折射 1/2波片 
光学学报
2009, 29(10): 2876
作者单位
摘要
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 
光学学报
2009, 29(10): 2881
熊志勇 1,*李宏建 1,2王俊西 1袁明 1[ ... ]李雪勇 1,2
作者单位
摘要
1 中南大学 物理科学与技术学院,湖南 长沙 410083
2 中南大学材料科学与工程学院,湖南 长沙 410083
基于几何光学模型及其原理,推导出在不同弯曲情况下可弯曲式有机电致发光器件的出光率表达式,分析了器件出光率受基板曲率、厚度及有机层折射率的影响,并与平整有机电致发光器件的出光情况作了比较。结果表明:当器件向外弯曲时,出光率随着基板曲率与基板厚度的增大而增大,随着有机层折射率的增大而减小;当器件向内弯曲时,出光率随着基板曲率与基板厚度的增大而减小,随着有机层折射率的增大而减小。对于平整器件,其出光率随有机层折射率的增大而减小。
几何光学 出光率 有机电致发光器件 柔性基板 曲率 全反射 
光学学报
2009, 29(10): 2885
作者单位
摘要
国防科技大学 光电科学与工程学院光电工程系,湖南 长沙 410073
为了减小异面腔四频差动激光陀螺(DLG)腔长变动导致的零漂,对DLG的色散平衡进行了研究。利用气体激光的经典理论,推导了DLG零偏与工作点和轴向磁场的函数关系,给出了色散平衡的理论证明。利用在DLG增益管上缠绕通电线圈,给增益介质施加大小可控的轴向磁场,通过驱动腔平移镜上的压电换能器调节腔长来改变工作点,做出了零偏随腔长和线圈电流的变化曲线。结果表明,零偏对腔长变化的灵敏度是轴向磁场的函数,当增益曲线的塞曼分裂量等于非互易分裂量时零偏对腔长变动不敏感。色散平衡技术减小了腔变动对DLG的影响,有利于提高DLG精度.
光学测量 异面腔四频差动激光陀螺 色散平衡 零漂 工作点 
光学学报
2009, 29(10): 2892
作者单位
摘要
1 南昌大学 物理系,江西 南昌 330031
2 中国科学院 半导体研究所,北京 100083
将五光子晶体单模波导平行、邻近放置构成定向耦合器,依据自映像原理,数值分析了输入光场对称入射时,该系统中光的传播行为。基于此结构,设计了1×3光分束器,其器件长度可短至14.26 μm。仅仅通过对称地改变耦合区中两个介质柱的有效折射率,使光场在横向发生重新分布,便可实现输出能量的均分或自由分配。通过非对称地改变耦合区中的一个介质柱,可实现3个输出端的输出能量的自由分配。该光分束器具有微小尺寸和各输出端输出能量的比例可自由调制的特点,在未来集成光回路中具有广泛的应用价值。
光学器件 光子晶体波导 定向耦合器 光分束器 能量均分 
光学学报
2009, 29(10): 2898
作者单位
摘要
1 南京师范大学 物理科学与技术学院,江苏省光电技术重点实验室,江苏 南京 210097
2 河南科技大学 理学院,河南 洛阳 471003
基于对光纤传输特性和胶体光子晶体制备方法的研究,提出了用外加电场控制的方法制备光子带隙位于通讯波段的FCC结构的胶体光子晶体,并用光纤系统测试胶体光子晶体的带隙特性。采用RSOFT模拟了胶体光子晶体的带隙,分析了带隙位于通讯波段时所需的胶体微球的基本参量(微球折射率和直径) 。采用自组装的方法,用步进电机控制玻璃基片向上的拉升速率,速率为5 μm/s,同时外加一电场。用扫描电镜观测胶体晶体的表面形貌,并设计了单模光纤系统测量胶体光子晶体的带隙特性。测试的透射谱线表明胶体光子晶体的带隙中心波长为1552 nm。测试结果和模拟结果具有很好的一致性,误差只有2 nm。
材料 胶体光子晶体 带隙 电场 光纤 
光学学报
2009, 29(10): 2905
作者单位
摘要
北京交通 大学理学院光信息所,北京 100044
通过分析单模光纤SMF中的LPG对的传输特性及几个因素对干涉透射谱的影响,并结合前期工作,主要研究光子晶体光纤(PCF)中的LPG对在1665 nm附近U波段传输特性。结合光栅耦合强度与波长的关系以及拍长与波长的关系,对PCF中LPG对的参数进行选择设计,得到双谐振波长的干涉谱,级联LPG对构成的MZI干涉光谱在两个谐振波长处由于耦合强度不同而不同。
光纤光学 光子晶体光纤 级联长周期光栅 双谐振 干涉 
光学学报
2009, 29(10): 2909
作者单位
摘要
兰州物理研究所 表面工程技术国家级重点实验室,甘肃 兰州 730000
研究了一维光子晶体缺陷膜的滤波特性,重点研究了影响其滤波特性的因素及其影响规律。并对利用一维光子晶体技术开展多通道滤光片设计的可行性进行了研究。结果表明,利用光子晶体的滤波特性,可以设计出传统光学薄膜设计方法难以实现的多通道窄带滤光片,并根据实际需要,设计了一种双通道窄带滤光片。
光学设计 一维光子晶体 滤光片 光学薄膜 缺陷模 
光学学报
2009, 29(10): 2914
作者单位
摘要
长春理工大学 激光技术研究所,吉林 长春 130022
建立了空心锥状双高斯光束的模型。在空心高斯光束模型的基础上,由初始光场的光强分布,利用柱坐标下的柯林斯公式,导出了空心锥状双高斯光束经过傍轴光学系统的解析传输变换式由传输变换式计算分析了空心锥状双高斯光束在自由空间的可控传输特性,及在1,10和60 m的截面光环的光强分布。用KNbO3双轴晶体进行实验,获得了空心锥状双高斯光束,外锥折射的锥角等于入射光会聚角。实验表明,当空心光束处于锥状发射状态时,空心光束的光环内黑斑面积随传输距离的增加而增加,实验结果与模型吻合较好。该研究为进一步设计制备基于空心锥状双高斯光束的新型激光元件提供了理论依据和设计参量。
物理光学 空心锥状双高斯光束 柯林斯公式 外锥折射 
光学学报
2009, 29(10): 2920
作者单位
摘要
南通大学 理学院,江苏 南通 226007
根据用相位板产生可控制光学双阱的实验方案,制作了具有不同相位差的相位板,测量了不同相位差相位板衍射光强分布和从双阱到单阱演变过程中的衍射光强分布,得到了理论与实验一致的结果。进一步分析实验结果发现:相位差Δφ≠π的相位板,产生非对称光学双阱,在原子光学实验中也有很重要的应用,从而拓展了光学双阱在原子光学实验中的应用范围。
原子光学 冷原子囚禁 光学双阱 
光学学报
2009, 29(10): 2924
作者单位
摘要
长春理工大学 光电信息学校,吉林 长春 130022
根据军用光学仪器的使用要求,在多光谱ZnS基底上镀制增透膜,要求薄膜在可见与近红外波段400-1000 nm及远红外波段7-11 μm的平均透射率均大于90%。采用电子束真空镀膜的方法并加以离子辅助沉积系统,通过选择ZnS和YbF3作为高低折射率材料,利用最新OptiLayer软件三大模块的功能辅助,调整镀膜工艺参数,改进监控方法,减少膜厚控制误差,在多光谱ZnS基底上成功镀制符合使用要求的增透膜。所镀膜层在可见与近红外波段400-1000 nm的平均透射率大于91%,远红外波段7-11 μm的平均透射率大于90%,能够承受恶劣的环境测试,完全满足军用光学仪器的使用要求。
光学薄膜 双波段增透膜 真空镀膜 离子辅助沉积 
光学学报
2009, 29(10): 2929
作者单位
摘要
云南曲靖师范学院 物理系,云南 曲靖 655000
在低真空及亚高温(200-300 ℃)下,通过热氧化法在Si单晶基底上合成了呈准直阵列的椎形结构的氧化铌(NbOx)非晶结构纳米薄膜,薄膜经热处理后室温下在可见光区具有很好的光致发光。实验研究了退火温度与发光强度规律,对铌氧化物纳米薄膜的光致发光(PL)机制进行了初步分析和讨论。变功率光致发光(PL)实验有力地支持了初步讨论结果。
材料 光致发光 热氧化法 Nb氧化物薄膜 非晶纳米材料 
光学学报
2009, 29(10): 2934
作者单位
摘要
聊城大学 物理科学与信息工程学院,山东 聊城 252059
采用激光脉冲沉积法在Si(100)衬底上生长ZnO薄膜,衬底温度分别为室温,200 ℃,300 ℃,400℃和500 ℃。用X射线衍射仪、拉曼光谱、扫描电子显微镜对薄膜的微结构进行了测量,并测量了室温下薄膜的光致发光特性。结果表明,300 ℃时,ZnO具有最佳择优取向,随着衬底温度升高,衍射峰半峰全宽减小,薄膜晶粒尺寸增大,400 ℃时,薄膜具有各向等大的晶粒尺寸。同时拉曼谱结果显示,薄膜内部的缺陷随衬底温度变化无明显差别,应力表现为张应力,400 ℃时应力最小,紫外发光峰在衬底温度为400 ℃时最强,而黄绿光带最弱。在减少薄膜缺陷,提高择优长向和晶粒尺寸的同时,使晶粒横向尺寸和纵向尺寸尽可能相同,可极大提高薄膜的发光特性。
薄膜光学 半导体材料 ZnO薄膜 光致发光谱 衬底温度 
光学学报
2009, 29(10): 2938