西安理工大学 理学院 应用物理系，西安 710048
分别利用He-Ne激光632.8 nm、O2（0-1）867.7 nm和O （1S）557.7 nm谱线作为光源，研究了地基气辉成像干涉仪的光学传递函数，给出了优化设计、理论计算和实际拍摄图片的MTF值。优化设计MTF的所有值均在0.3以上，部分视场MTF高于0.6；对557.7 nm和867.7 nm波长的气辉，理论计算的MTF分别为0.508和0.510；由室内外实验拍摄获取的GBAII成像干涉图得出的MTF值分别大于0.84、0.58、0.24，与国际著名的星载风成像干涉仪WINDII的0.35 MTF值相当。
地基气辉成像干涉仪 光学传递函数 干涉成像 气辉 光学仪器 Ground-based airglow imager interferometer Modulation transfer function Interferometric imaging Airglow Optical instrument
1 西安理工大学 理学院 物理系, 陕西 西安 710048
2 中国科学院 西安光学精密机械研究所, 陕西 西安 710119
本文提出利用光学成像干涉技术主动遥感探测可燃冰的温度、压强、浓度物理量。通过光纤将海面上波长为1.65 μm的激光传输到海底, 激发海底可燃冰, 将CH4发射的1.65 μm附近相距很近的10条谱线用光纤收集传回到海面上, 经过成像干涉系统, 在CCD相机上得到5条成像干涉条纹, 选择两条相邻干涉条纹的灰度值, 利用“转动谱线测温法”和洛伦兹线型即可获得海底可燃冰CH4的温度、压强、浓度等参量。实验得出CH4的正演成像干涉图, 并得到CCD上的电子计数1.68×105远远大于拟用CCD噪声400e, 系统的最大信噪比为291, 窄带干涉滤光片可在16°视场内区分CH4的10条目标谱线, CH4的温度和浓度探测精度分别为1 K和3%。研究表明, 该成像干涉系统可用于遥感探测海底可燃冰。
光学遥感 可燃冰 温度 浓度 压强 optical remote sensing gas hydrate temperature concentration pressure 光学 精密工程
2018, 26(12): 2909
Author Affiliations
Abstract
1 Key Laboratory for Physical Electronics and Devices of the Ministry of Education, Shaanxi Key Lab of Information Photonic Technique, School of Electronics & Information Engineering, Xi’an Jiaotong University, Xi’an 710049, China
2 Xi’an University of Technology, Department of Applied Physics, Xi’an 710049, China
A method of multi-beam femtosecond laser irradiation combined with modified HF-HNO3-CH3COOH etching is used for the parallel fabrication of all-silicon plano-concave microlens arrays (MLAs). The laser beam is split by a diffractive optical element and focused by a lens to drill microholes parallely on silicon. An HF-HNO3-H2SO4-CH3COOH solution is used to expand and polish laser-ablated microholes to form microlenses. Compared with the HF-HNO3-CH3COOH solution, the solution with H2SO4 can effectively reduce the etched surface roughness. The morphologies of MLAs at different laser powers and pulse numbers are observed. The image array formed by the silicon microlenses is also demonstrated.
220.4000 Microstructure fabrication 140.7090 Ultrafast lasers 350.3950 Micro-optics 160.6000 Semiconductor materials Chinese Optics Letters
2016, 14(5): 052201
1 西安交通大学电子与信息工程学院, 陕西 西安 710049
2 西安理工大学理学院, 陕西 西安 710054
针对耐高温准分布式光纤布拉格光栅（FBG）传感器的需求，利用飞秒激光相位掩模辐照结合光纤拉伸，研究出制备不同周期的布拉格光栅的方法。通过改变光纤两端施加应力的大小来控制FBG的周期，得到具有不同布拉格波长的FBG并构成准分布式高温传感器。标定了FBG的温度响应参数，实现了两点准分布式温度测量。准分布式传感系统由光纤光栅解调仪和串接在一起的不同布拉格波长的FBG构成。不同温度下FBG的光谱响应结果表明：FBG的布拉格波长对温度响应曲线有很好的线性拟合相关度，在800 ℃长时间退火后FBG反射率稳定在-10.2 dB，该传感系统可用于800 ℃以内的温度传感测量。
光纤光学 准分布式温度传感器 飞秒激光微加工 相位掩模 光纤布拉格光栅 激光与光电子学进展
2016, 53(10): 100606
1 西安理工大学理学院物理系, 陕西 西安 710048
2 西安工程大学理学院物理系, 陕西 西安 710048
为便于环保部门实时准确监测水体油污染情况, 研制了一套基于紫外荧光和物联网技术在线监测水中矿物油浓度的系统。该系统采用非对称Czemy-Turner光路的高精度单色器, 提高了分辨率;光路增加了一束参考光, 用于修正光源波动对探测结果的影响;光路增添光纤传输激发光和荧光, 减小系统因仪器振动造成的光路偏差;探头采用特殊设计光纤束, 大幅提高光纤耦合效率和信号输出;系统集成了控制模块和无线通讯模块, 实现系统的实时测量、数据处理和远程控制。该系统集成度高、探测精度高、稳定性好。利用化学计量学方法中的平行因子算法和化学校正分析理论, 降低矿物油不同成分差异带来的计算误差, 精确计算出未知样品的浓度。使用该系统测定了柴油、机油、原油三种样品溶液在10, 25, 50和100 mg·L-1的荧光光谱。用光栅光谱仪测得这三种油的最佳吸收波长分别为256, 365和397 nm;用荧光分光光度计测量了上述三种油的吸光度分别为0.028, 0.036和0.041;它们的最佳发射波长分别为355, 419和457 nm。利用该装置测得柴油、机油和原油的检出限分别为0.03, 0.04和0.06 mg·L-1, 相对误差分别为2.1%, 1.0%和2.8%。
荧光光谱 矿物油浓度 光谱仪 物联网 Fluorescence spectrum Mineral oil concentration Spectrometer Internet of things
同济大学,精密光学工程技术研究所,物理系,上海,200092
阐述了50～110 nm强吸收波段亚四分之一波长多层膜的设计方法.这种膜系是由强吸收材料叠加而成,每层膜光学厚度小于四分之一个波长.与常规周期多层膜相比,这种膜系更适用于提高强吸收波段的反射率.利用该方法设计了50 nm处高反射多层膜,并以此为初始条件通过Levenberg-Marquart优化方法完成了50～110 nm强吸收波段宽带高反射率Si/W/Co多层膜的设计,其平均反射率达到45%.采用直流磁控溅射方法制备了Si/W/Co多层膜,用X射线衍射仪(XRD)对膜层结构进行了测试,测试结果表明制作出的多层膜结构与设计结构基本相符.
亚四分之一波长 多层膜 极紫外 高反射率 磁控溅射
1 同济大学物理系精密光学工程与技术研究所,上海 200092
2 中国科技大学国家同步辐射实验室, 合肥 230029
波长30.4 nm的He-II谱线是极紫外天文观测中最重要的谱线之一,空间极紫外太阳观测光学系统需要采用多层膜作为反射元件。为此研究了SiC/Mg、B4C/Mg、C/Mg、C/Al、Mo/Si、B4C/Si、SiC/Si、C/Si、Sc/Si等材料组合的多层膜在该波长处的反射性能。基于反射率最大与多层膜带宽最小的设计优化原则,选取了SiC/Mg作为膜系材料。采用直流磁控溅射技术制备了SiC/Mg多层膜,用X射线衍射仪测量了多层膜的周期厚度,用国家同步辐射计量站的反射率计测量了多层膜的反射率,在入射角12°时,实测30.4 nm处的反射率为38.0%。
薄膜光学 极紫外 多层膜 磁控溅射 同步辐射 太阳He-Ⅱ谱线
同济大学精密光学工程技术研究所,物理系,上海,200092
简要阐述了强吸收波段亚四分之一波长多层膜的设计方法.这种膜系是由强吸收材料叠加而成,每层膜光学厚度小于四分之一个波长.与常规周期多层膜相比,这种膜系更适用于提高强吸收波段的反射率.利用该方法设计了50nm～110nm波段宽带高反膜的初始膜系,通过Levenberg-Marquart方法对初始膜系进行优化,从而得到宽波段的平坦反射率,其平均反射率达到45%.
亚四分之一波长 多层膜 极紫外 宽波段 高反射率
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Precision Optical Engineering, Physics Department, Tongji University, Shanghai 200092
2 National Synchrotron Radiation Laboratory, University of Science and Technology of China, Hefei 230029
The B4C/Mo/Si high reflectivity multilayer mirror was designed for He-II radiation (30.4 nm) using the layer-by-layer method. The theoretical peak reflectivity was up to 38.2% at the incident angle of 5 degrees. The B4C/Mo/Si multilayer was fabricated by direct current magnetron sputtering and measured at the National Synchrotron Radiation Laboratory (NSRL) of China. The experimental reflectivity of the B4C/Mo/Si multilayer at 30.4 nm was about 32.5%. The promising performances of the B4C/Mo/Si multilayer mirror could be used for the construction of solar physics instrumentation.
极紫外光学 多层膜 磁控溅射 同步辐射 He-II谱线 230.4170 Multilayers 340.7470 X-ray mirrors 340.6720 Synchrotron radiation Chinese Optics Letters
2006, 4(10): 611
