强激光与粒子束
2024, 36(4): 043025
研究了基于多通道发光二极管(LED)的光谱优化模拟方法。根据光谱的线性叠加原理,将各色LED光谱导入程序,通过编程使模型在指定色温条件下输出显色指数、光效、色容差等最佳组合,以指导多通道LED照明产品调光调色应用。实验结果表明:暖白光LED与RGB(Red,Green,Blue)光混合后,在3000~5000 K色温范围内具有最佳的光度色度参数组合;在5000~8000 K范围内,冷白光LED与RGB光的混合效果最佳。探讨了各最优光谱组合解的视觉功效及非视觉功效,对光谱的最优解进行了实验验证。
视觉光学 色度学 光度学 发光二极管 光谱优化 激光与光电子学进展
2023, 60(5): 0533001
西安理工大学陕西省超快光电技术与太赫兹科学重点实验室, 陕西西安 710048
多带太赫兹超材料吸收器是响应、操纵和调制太赫兹波的重要光子元件。本文基于周期性分裂环谐振器结构构建了一种多带太赫兹超材料吸收器。模拟和实验测试显示, 在横磁 (TM)极化情况下该超材料吸收器对 0.918 THz和 1.581 THz处的入射太赫兹波呈现出近似完美吸收。进一步, 基于器件共振吸收峰的介电敏感特性, 研究了负载不同浓度的多菌灵、三环唑、百草枯、塞苯隆 4种农药溶液后超材料吸收器的传感性能, 获得器件对 4种农药的检测灵敏度分别为: 1.06 GHz/ppm、 0.65 GHz/ppm、 0.67 GHz/ppm、 2.07 GHz/ppm。结果表明该器件可实现对微量农药的传感检测, 为今后食品质量安全控制提供了新的思路。
太赫兹 超材料 痕量农药 传感器 terahertz metamaterials trace pesticides sensor 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(11): 1107
王玥 1,3,4陈楠 1,2,3,4王博雨 1,5刘涛 1,3,4夏洋 1,2,3,4
1 中国科学院微电子研究所,北京 100190
2 中国科学院大学,北京 100049
3 北京市微电子制备仪器设备工程技术研究中心,北京 100029
4 集成电路测试技术北京市重点实验室,北京100089
5 北京交通大学研究生院,北京100044
近红外傅里叶变换光谱仪作为一种常用的科研级近红外光谱检测仪器, 广泛应用于各个科研领域。 目前的近红外光谱仪着重于光谱分辨率方面的提升, 在光谱信噪比提升方面关注较少。 光谱信噪比直接影响光谱线指数测量精度的优劣, 光谱信噪比越高, 光谱线指数测量精度越高, 越有利于对微量物质进行精细光谱比对。 因此, 提升光谱仪的光谱信噪比是十分必要的。 对比常用的钨灯光源, 激光驱动等离子体光源(LDLS)不仅在近红外区域具有高光照强度的优点, 而且其独特的高频调制输出信号在经锁相放大器调制解调后能够很好的抑制背景信号对干涉光谱所带来的影响。 高亮度与辐射调制的结合使得以LDLS作为光源的近红外傅里叶变换光谱系统在光谱信噪比方面获得显著提升。 基于上述原因, 提出利用新型激光驱动等离子体光源作为光谱信号输出源的近红外傅里叶变换光谱系统, 并与含有调制能力的钨灯光源搭建的近红外傅里叶变换光谱系统进行了信噪比的比较实验。 首先利用钨灯光源由斩波器高频调制再经过锁相放大器解调的方式, 对锁相放大器积分时间进行优化并通过计算干涉光谱信噪比进行评估, 分别对比了积分时间为0.5, 1, 5, 10和20 ms的干涉光谱信噪比与对称度, 确定后续系统中的锁相放大器最佳积分时间为5 ms, 该状态下钨灯光源所实现的干涉光谱信噪比经计算约为90:1; 其次利用激光驱动等离子体光源代替钨灯光源和斩波器, 在最佳积分时间下进行干涉光谱信噪比对比评估, 结果表明激光驱动等离子体光源的干涉光谱信噪比与传统钨灯光源相比提升111倍; 最后, 利用近红外标准片对系统进行光谱测量准确性评估, 结果表明利用该光源的近红外傅里叶变换光谱系统的近红外吸收峰值误差<0.5 nm, 具有高光谱准确性与分辨能力。
傅里叶变换光谱仪 激光等离子体 近红外光谱技术 锁相放大 信噪比 Fourier transform spectrometer Laser plasma Near infrared spectroscopy Lock-in amplifier Signal-to-noise ratio 光谱学与光谱分析
2022, 42(6): 1666
利用激光诱导击穿光谱技术(LIBS)结合广义回归神经网络(GRNN)算法对不同类别的日用陶瓷进行了分类识别。首先采集了不同产地的日用陶瓷样品的LIBS光谱数据,再筛选出陶瓷坯体主要元素的特征谱线,建立了GRNN分类模型。结果显示,对LIBS光谱进行有效数据的提取能够大大增加建模效率,平均建模时间从改进前的16.31 s缩短至0.36 s。为了优化分类模型的性能,对光谱数据进行了归一化处理,再利用马氏距离筛除了异常光谱,结合主成分分析(PCA)进行了数据降维,在保证模型效率的情况下,测试集单次预测正确率可以达到100%,平均预测正确率为99.74%。实验结果表明,LIBS技术结合GRNN分类算法能够实现日用陶瓷的有效分类。
光谱学 激光诱导击穿光谱技术 日用陶瓷 分类 广义回归神经网络 主成分分析 中国激光
2022, 49(21): 2111001
利用生理参数变化及情绪变化研究了声光融合效应问题,系统探讨了西方大调、小调音乐、3种单色光源(波长分别为623,537,445 nm)与2种不同色温(色温分别为3000,6000 K)白光对人体的影响。实验结果表明,人们对音乐的生理响应强于灯光的刺激作用,双因素刺激下的生理感知度比单因素更强烈,且音乐在声光融合环境中起主导作用。音乐和灯光双环境因素同时刺激情绪时,会产生交互作用,且两情绪正相关的环境刺激叠加可以增强情绪的感知,为音乐灯光表演秀或沉浸式互动照明的设计提供了理论支撑和意见。
视觉光学 声光融合 生理参数 情绪评价 照明应用 灯光 音乐 激光与光电子学进展
2022, 59(7): 0733003
固态氧化物电解池(SOECs)因较高的能量转化效率在电化学还原CO2, 实现“碳中和”社会方面备受关注。与非对称电池结构相比, 对称SOECs的空气极和燃料极是相同或相近的材料, 可以减少界面种类, 改善电极与电解质的热膨胀匹配性, 简化电池的制备工艺。本研究合成了钙钛矿氧化物LaxSr2-xFe1.5Ni0.1Mo0.4O6-δ (LxSFNM, x=0.1、0.2、0.3、0.4), 作为固体氧化物电解池的对称电极用于评估纯CO2的电化学还原性能。掺入La3+可以有效提高反应催化活性, 其中L0.3SFNM为电极的电解池表现出最高的电化学性能, 800 ℃下, 在空气中的极化电阻为0.07 Ω?cm2, 在50% CO-50% CO2中的极化电阻为0.62 Ω?cm2。单电池L0.3SFNM@LSGM|LSGM|L0.3SFNM@LSGM在800 ℃和1.5 V电压下的电解电流密度为1.17 A?cm-2, 在初始的50 h CO2短期电解测试中表现出优异的稳定性, 是一种理想的对称电极材料。
对称固体氧化物电解池 钙钛矿结构 电极材料 symmetrical solid oxide electrolysis cells perovskite electrode materials
光子学报
2021, 50(11): 1111001
1 哈尔滨工业大学物理学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
2 哈尔滨工业大学可调谐激光技术国家级重点实验室, 黑龙江 哈尔滨 150001
激光吸收光谱 (LAS) 技术具有定量性好和操作便捷的优势, 已成为目前最为广泛使用的激光光谱气体检测技术, 但在许多实际应用中, 传统的 LAS 在光程精确测定、多点气体检测和大动态范围检测等方面的指标仍不能满足需求。介绍了一种基于光学调频连续波 (FMCW) 技术的气体光谱检测方法, 该方法将 FMCW 技术引入到 LAS 中, 在充分利用 FMCW 精确定位能力的同时, 挖掘光学 FMCW 信号中的吸收光谱信息。详细介绍了光学 FMCW 气体光谱检测技术的基本原理, 总结了本课题组采用该技术在多通池内气体吸收光谱和光程同步测量、多点式气体检测和大动态范围气体检测三个方面的最新研究进展, 并对下一步研究工作做了展望。
光谱学 吸收光谱 气体检测 调频连续波 多点式 大动态范围 spectroscopy absorption spectroscopy gas detection frequency-modulated continuous-wave multi-point large dynamic range