1 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院大气光学重点实验室, 安徽 合肥 230031中国科学技术大学, 安徽 合肥 230031
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院大气光学重点实验室, 安徽 合肥 230031先进激光技术安徽省实验室, 安徽 合肥 230037脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
3 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院大气光学重点实验室, 安徽 合肥 230031安徽 合肥 230031先进激光技术安徽省实验室, 安徽 合肥 230037脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230037
光谱型太阳辐射计可以直接测量得到太阳辐射变化, 反映各个波段对应的辐射度信息, 其直射通道全波段的仪器定标精度直接影响大气参数的反演精度。 常用的Langley拟合法在大气强吸收波段定标精度不高, 最终计算的可降水量、 强吸收波段透过率数据均存在一定的误差。 为了满足可见-近红外全波段太阳光谱的高精度测量需求, 提出一种非吸收波段的Langley定标法和基于理论计算强吸收波段大气层顶太阳辐照度相结合的混合定标法, 得到光谱辐射计全波段的定标值。 因为仪器响应函数是随波长缓慢变化的, 通过非吸收波段定标的仪器响应函数按波长线性插值得到强吸收波段下的仪器响应函数, 再结合大气层顶太阳辐照度和仪器定标值之间的关系得到强吸收波段下的仪器定标值。 通过对比Langley定标法、 改进Langley法以及混合定标法的仪器定标值变化曲线发现, 前两种方法在强吸收波段的定标值有明显的突变, 而混合定标法计算的强吸收波段仪器定标值变化更平缓, 符合仪器响应规律; 通过对比不同定标法测量的大气透过率与CART理论计算透过率的相对偏差, 发现混合定标法平均偏差减少了1.15%, 误差的减小主要归因于混合定标法提高了强吸收波段大气透过率的测量精度。 将改进Langley法和混合定标法计算得到的可降水量数据与国外同类型的POM辐射计测量得到的可降水量数据进行对比, 混合定标法计算得到的可降水量与POM辐射计的计算结果几乎一致, 相对误差在10%以下, 而相对于改进Langley定标法平均减少了40%; 对于测量的大气透过率, 与POM辐射计测量的透过率数据进行对比, 在940 nm水汽强吸收带处, 混合定标法测量的相对误差减小了25%。 因此混合定标法对于光谱型太阳辐射计直射通道全波段定标、 可降水量计算以及强吸收波段透过率计算有应用价值, 较好地改善了强吸收波段的定标精度。
光谱型太阳辐射计 定标方法 辐照度 吸收波段 Spectral solar radiometer Calibration method Langley Langley Irradiance Absorption band 光谱学与光谱分析
2023, 43(8): 2536
1 中国科学院 合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所， 大气光学重点实验室，安徽合肥23003
2 中国科学技术大学，安徽合肥3006
3 先进激光技术安徽省实验室，安徽合肥2007
对于恒星光斑成像，传统的梯度评价算法在重度离焦情况下梯度细节薄弱，难以识别正确的调焦方向。为了实现跟星系统对恒星的快速成像和可靠跟踪，建立了针对恒星成像特征进行评价的自动调焦系统，对系统的聚焦评价算法、自动调焦结构以及自动控制系统进行研究。通过跟星系统成像的灰度分布情况分析光斑图像梯度特征在正焦和离焦时的区别。根据恒星光斑成像灰度级差异变化的特点，将背景值纳入评价贡献，在传统的梯度评价函数中加入光斑信号灰度差异贡献。设计适用改进算法的调焦硬件结构和系统结构，利用步进电机和调焦底座组成调焦组件，通过计算控制单元驱动调焦组件实现自动调焦系统。利用搭载调焦系统的跟星装置进行实验和分析。实验结果表明：自动调焦装置能够在跟星系统中稳定地进行调焦工作，且改进算法相对于传统梯度算法有着更好的调焦方向性，在保持传统梯度算法67%灵敏度的同时，将局部极值点减小为0。改进算法不受梯度细节薄弱影响，能够在不同离焦程度下保持较好的调焦方向性和正焦灵敏性，跟星系统在搭载自动调焦装置后能够快速搜索合适焦距并进行大气光学特性测量。
恒星聚焦 自动调焦 图像清晰度 步进电机 跟星系统 stellar focus auto focus image clarity stepper motor follow-star system 光学 精密工程
2023, 31(14): 2009
1 中国科学院合肥物质科学研究院 安徽光学精密机械研究所 中国科学院大气光学重点实验室，合肥 230031
2 国防科学技术大学 电子对抗学院 红外与低温等离子体安徽省重点实验室，合肥 230037
3 先进激光技术安徽省实验室，合肥 230037
4 合肥工业大学 物理学院，合肥 230601
5 中国科学技术大学研究生院科学岛分院，合肥 230026
工作于近地空间的星敏感器，其观测过程将不可避免受到天空背景辐射、大气湍流以及大气折射的影响。本文是星光成像的大气影响系列文章之一，研究了如何利用偏振滤波技术降低天空背景辐射对恒星成像的影响。基于激光雷达实测数据，计算得到了典型地区整层大气粒子的分布特性及散射特性，结合大气矢量辐射传输模型，研究了天空背景在近红外波段的偏振特性，获得了不同大气条件及观测条件下的天空偏振特性，分析了观测与太阳位置对不同波长天空背景偏振分布的影响。研究表明：使用波长较长且位于吸收带的近红外光进行观测或提升星敏感器的观测高度，可采用偏振滤波技术一定程度上抑制天空背景光。当观测方位角一定时，选取合适的观测角度可以保证在较低太阳高度时能使用偏振滤波技术降低天空背景辐射对星光成像的影响。
星敏感器 恒星成像 背景辐射 偏振分布 偏振滤波技术 Star sensor Star imaging Background radiation Polarization distribution Polarization filtering technique 强激光与粒子束
2023, 35(5): 054001
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气光学重点实验室，安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学，安徽 合肥 230031
3 先进激光技术安徽省实验室，安徽 合肥 230037
研制出一种可以在船载平台下完成气溶胶测量的太阳光度计。仪器采用两段式图像跟踪方法，首先利用鱼眼成像系统对太阳进行粗跟踪，之后通过精跟踪成像系统来提高跟踪精度，并阐述了二维转台、图像跟踪系统、测量光路的工作流程。利用船载平台太阳光度计在渤海湾进行长期观测，渤海湾日平均气溶胶光学厚度多集中在0.1~0.3范围内，大气较为洁净，且夏季大气以细粒子为主，而深秋大粒子占据主导地位。将所得结果与日本POM-01 MKⅢ船用太阳光度计的测量结果进行对比，发现气溶胶光学厚度日变化趋势基本相近，决定系数可达到0.968，其平均相对测量误差为4.83%，?ngstr?m 指数平均相对测量误差为2.55%。所得结果验证了船载太阳光度计的可靠性与稳定性，并且可以进一步利用可见光到近红外的辐射信息反演其他大气参数的光学特性。
大气光学 气溶胶 太阳光度计 船载平台 渤海湾
红外与激光工程
2022, 51(9): 20210824
利用电子束辐照技术降解水溶液中的托拉塞米，通过对降解效果及其影响因素和降解产物的研究，系统地探讨了托拉塞米的辐照降解特性和可能的降解途径。研究显示，电子束辐照可以有效地降解托拉塞米。实验结果表明：活性粒子•OH在降解过程中起主要作用；托拉塞米的初始浓度、吸收剂量、溶液pH、H2O2和无机阴离子（）等环境因素也会对托拉塞米的辐照效果产生影响。托拉塞米的初始浓度越低，辐照吸收剂量越高，溶液pH值越低，降解效率越高；和低浓度的H2O2会促进托拉塞米的降解，而和高浓度的H2O2会抑制托拉塞米的降解。最后采用高效液相色谱-四级杆飞行时间质谱联用（HPLC-QTOF）检测出托拉塞米的辐照降解产物，并推测出相应的降解途径。
电子束辐照 降解 托拉塞米 转化产物 Electron beam irradiation Degradation Torasemide Transformation products 辐射研究与辐射工艺学报
2022, 40(5): 050201
1 黑龙江科技大学材料科学与工程学院，黑龙江 哈尔滨 150022
2 上海工程技术大学材料工程学院，上海 201620
采用激光熔覆技术对Ti-C-Nb和Ti-C-Nb-石墨烯两种体系粉末进行熔覆试验。利用X射线衍射（XRD）和背散射电子（BSE）成像等手段分析涂层的显微组织，测试显微硬度，并分析强化机理。涂层微观组织和物相分析表明，涂层与基体呈冶金结合，涂层组织由γ-Ni、Cr23C6、TiC和（Ti，Nb）C颗粒相组成，涂层内部的硬质陶瓷相呈明显的梯度分布，表层较多。TiC和（Ti，Nb）C颗粒相弥散分布在γ-Ni的晶界和晶内。石墨烯的加入能显著细化晶粒，使颗粒相均匀分布，同时还可以显著提高涂层的显微硬度。
激光技术 激光熔覆 石墨烯 TiC和（Ti，Nb）C 显微形貌 显微硬度 激光与光电子学进展
2022, 59(1): 0114002
1 桂林电子科技大学电子工程与自动化学院, 广西 桂林 541000
2 中国科学院宁波材料技术与工程研究所, 浙江 宁波 315201
针对现有彩色图像光学加密方法存在解密结果失真的问题,提出一种结合混沌运算与菲涅耳衍射全息的彩色图像单通道加密新方法。首次加密操作利用菲涅耳衍射将彩色图像RGB通道分量转换成一幅实值计算全息图;第二次加密操作是利用改造的Logistic混沌系统对计算全息图像素进行置换与扩散。结果表明,本文方法除传统混沌系统密钥以外,菲涅耳衍射距离、参考光波长和入射角方向余弦作为关键密钥均可以增大密钥空间(约为10 249),而且具有较小的密钥体积;解密图像的保真度高且相邻像素相关性、信息熵、像素数改变率和归一化改变强度等评价指标均接近理想值;密文图像的直方图平坦,灰度分布均匀,完全隐藏了原始彩色图像的灰度和色彩信息。
全息 彩色图像加密 光学加密 计算全息 混沌 光学学报
2021, 41(19): 1909001
1 深圳大学机电与控制工程学院，深圳 518060
2 深圳大学光电工程学院，光电子器件与系统(教育部/广东省)重点实验室，深圳 518060
3 赤峰学院，内蒙古自治区高压相功能材料重点实验室，赤峰 024000
4 北京中材人工晶体研究院有限公司，北京 100018
本文通过温度梯度法在5.5 GPa和1 300 ℃的条件下合成了硼、氮共掺杂金刚石单晶。随后分别在5.0 GPa，2 000 ℃和2 100 ℃的条件下对合成金刚石进行了高温高压(HPHT)退火处理。傅里叶红外光谱(FT-IR)测试表明高温高压退火后晶体内部单一替代形式的C心氮转变成了聚集态A心氮，且随着退火温度的升高A心氮的含量提高。晶体内部带正电荷的氮离子N+的含量并未受到退火处理的影响。经过高温退火后晶体内部出现了NV0和NV-色心，但是继续提高退火温度时NV色心消失。高温高压退火并未对金刚石晶体的结构及内应力产生明显的影响。高温高压退火处理后金刚石晶体的热稳定性能提高，其起始氧化温度、剧烈氧化温度以及质量急剧减少的温度点分别提高了65 ℃、55 ℃以及61 ℃。本文对高温高压退火处理应用到硼、氮共掺杂金刚石提供了指导。
高温高压 硼、氮共掺杂 金刚石 退火 热稳定性 high pressure and high temperature boron and nitrogen co-doped diamond annealing thermal stability
