作者单位
摘要
1 南京理工大学 电子工程与光电技术学院,南京 210094
2 中国工程物理研究院 应用电子学研究所,四川 绵阳 621900
3 电子科技大学 光电科学与工程学院,成都 610054
中红外激光领域广泛使用高性能高反射光学元件,高反射率高精度测试技术是制备高性能反射光学元件的基础。针对2.7~3.0 μm波段光学元件高反射率测量的实际需求,基于量子级联激光器建立了连续光腔衰荡反射率测试实验装置,通过优选2.7~3.0 μm波段反射带内水汽吸收较弱的测试波长,分析空气中水汽吸收对衰荡时间和反射率测量的影响,并比较空气和氮气环境下反射率测量结果,实现了2.7~3.0 μm波段高反镜反射率的准确测量,在反射率约99.95%时绝对测量精度优于2×10−5。实验结果显示,采用测试波长2.9 μm并在测量时保证初始腔和测试腔腔长相同,无需使用氮气环境,直接在实验室空气环境可实现高反射率的精确测量。
中红外 高反镜 反射率 光腔衰荡 水汽吸收 mid-infrared highly reflective mirror reflectivity cavity ring-down absorption of water vapor 
强激光与粒子束
2024, 36(1): 011002
吴鹏 1,2单昌功 2,5,6,7,*王薇 2谢宇 4[ ... ]刘诚 1,3
作者单位
摘要
1 中国科学技术大学,安徽 合肥 230031
2 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,安徽 合肥 230026
3 中国科学技术大学精密机械与精密仪器系,安徽 合肥 230026
4 合肥学院自动化系,安徽 合肥 230601
5 中层大气和全球环境探测重点实验室,北京 100084
6 粤港澳环境质量协同创新联合实验室,广东 广州 510000
7 国家环境保护大气复合污染来源与控制重点实验室,北京 100084
傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术已被广泛用于监测环境大气中的温室气体和痕量污染气体。本课题组基于便携式傅里叶变换红外光谱仪(EM27/SUN)收集的近红外太阳吸收光谱,利用非线性最小二乘拟合光谱反演算法,反演了深圳市沿海大气水汽及其稳定同位素HDO的柱浓度,并计算了水汽同位素比值δD以及水汽蒸散同位素δDET。在2023年2月27日到3月11日观测期间,干空气柱平均摩尔混合比XH2O的平均值为3226.11 mg/kg,标准偏差为27.42 mg/kg,ln (XH2O)与大气地表温度高度相关,相关系数为0.94。观测期间,水汽同位素比δD在-122.52‰和-16.54‰之间变化。利用Rayleigh蒸馏模型理解δD与水汽柱浓度之间的关系,结果发现ln(δD×1000+1)与ln(XH2O)之间有着显著的相关性(R=0.74),表明该地区大气水汽稳定同位素变化与水汽系数变化有着较大的相关性。最后,利用Keeling比值分析方法进行分析,结果显示,大气水汽蒸散同位素特征δDET在(-289.92±8.89)‰和(21.79±7.19)‰之间变化。便携式FTIR光谱仪及其测量方法能够被用于准确观测大气水汽及其稳定同位素的时间变化,为海边大气水循环研究提供了基础数据。
光谱学 近红外光谱 傅里叶变换红外光谱技术 水汽 稳定同位素 
中国激光
2024, 51(5): 0511005
李路 1,2邢昆明 2,*赵明 2邓迁 2[ ... ]施云 1
作者单位
摘要
1 皖西学院 机械与车辆工程学院,安徽 六安 237012
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
3 中国科学技术大学,安徽 合肥 230026
设计和构建了发射波长为355 nm和532 nm的户外型全天时激光雷达系统,用于探测大气气溶胶和水汽。运用355 nm和532 nm的米散射、532 nm的偏振、氮气和水汽分子的拉曼激光雷达技术,用于对边界层结构、对流层气溶胶和云光学特性及其形态、水汽混合比进行连续探测研究。该系统结构紧凑,运输方便,具备远程操作、数据传输、一键式启动等功能。利用该系统对大气气溶胶和水汽进行探测,探测结果表明:在大气气溶胶的探测过程中,在重污染条件下混合层高度较干净天低,在0.5 km以下,而干净天在1 km左右;通过对消光系数、Angstrom指数和退偏振比分析可知,重污染条件下,底层大气气溶胶以球形粗粒子污染物为主,干净天底层大气气溶胶以球形细粒子污染物为主;在云层中,Ang-strom指数明显减小,且出现负值,说明云粒子半径较大。在水汽探测过程中,采用自标定方法获得系统的标定常数为121,与已标定的激光雷达系统对比,误差在±0.3 g/kg以内;连续探测结果表明可对夜晚5 km及白天混合层以内进行探测。该系统满足产品化的需求,可广泛运用于大气环境的监测领域中。
激光雷达 气溶胶 水汽混合比 消光系数 Angstrom指数 退偏振比 lidar aerosol water vapor mixture ratio extinction coefficient Angstrom exponent depolarization ratio 
红外与激光工程
2023, 52(4): 20220484
刘红元 1,*吴斌 1,2姜涛 3杨延召 1[ ... ]李京松 1
作者单位
摘要
1 中国电子科技集团公司第四十一研究所, 山东 青岛 266555
2 电子测试技术重点实验室, 山东 青岛 266555
3 中电科思仪科技股份有限公司, 山东 青岛 266555
绝对光谱响应度是探测器的重要技术参数之一, 随着太赫兹探测技术的发展, 精确测量太赫兹探测器的绝对光谱响应度变得越来越重要。 由于在太赫兹波段缺乏连续可调谐的太赫兹光源以及分光系统, 因此无法采用传统测量红外探测器绝对光谱响应度的方法来实现对太赫兹探测器绝对光谱响应度的测量。 基于反射法测量了2~10 THz相对光谱响应度, 通过CO2泵浦气体激光器作为泵浦光源测量了2.52和4.25 THz绝对响应度, 转化得到2~10 THz探测器的绝对光谱响应度, 并且对2.52和4.25 THz绝对响应率和相对光谱响应度这两个频率点进行了相互验证, 2.52和4.25 THz绝对响应度测量值之比为0.753, 相对光谱响应度测量平均值之比为0.749, 两者之差仅为0.004, 因此, 说明本文采用的反射法测量太赫兹探测器相对光谱响应度的方法是可行的。 另外水汽在太赫兹波段的测试有很大的影响, 对1.5~10 THz波段大气的衰减特性进行了测试, 试验表明水汽对太赫兹波有明显的衰减作用, 在不同环境湿度下测量时会产生不同的结果, 因此在太赫兹探测器测量过程中需要严格的控制大气的湿度, 从测试数据可得到, 大气中的湿度越小越好。 特别是在3.3 THz波段之前, 由于本身的信号比较弱, 如果水汽过大或测试过程中变化较大, 将严重影响测试效果。 该系统可以满足太赫兹探测器的研制、 生产、 检测和应用, 它可以为材料的选取、 工艺改进、 数据补偿、 光学系统设计、 图像处理提供指导, 同时也可以推动太赫兹**装备效能的重要依据。 因此, 太赫兹探测器绝对光谱响应度的测量对器件设计制造者、 成像装备系统设计制造者以及器件使用者来说都具有非常重要的指导意义。
太赫兹探测器 反射法 绝对光谱响应度 相对光谱响应度 水汽 Terahertz detector Reflection method Absolute spectral responsivity Relative spectral responsivity Water vapor 
光谱学与光谱分析
2023, 43(4): 1017
作者单位
摘要
安徽大学信息材料与智能感知安徽省实验室, 安徽 合肥 230601
密封药瓶内的药物在储存过程中, 时常会因为保存方式不当, 产品质量不合格等问题导致其气密闭性变差, 极易与空气中的各种气体发生化学反应引起药品变质, 影响其正常使用。 因此, 可以通过药瓶内部各种气体浓度的测量及时反映出药品的储存状态。 其中水汽(H2O)是空气中的常见气体且极易与药品产生反应, 药瓶中H2O浓度的测量是判断瓶内药物是否变质的重要依据之一。 实际检测药瓶内水汽浓度的传统方法或通常需要直接接触到样品才能做出判断, 很难做到无损检测, 样品处理过程较为繁琐, 耗时耗力, 难以实现对大量药瓶的实时无损测量, 所以需要一个实时快速非接触式检测容器密封性的方法。 为了高效检测并实时监控密封药品存储容器(药瓶)内的水汽浓度, 提出了一种可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)的数字正交锁相解调算法, 并对该算法的可行性及有效性进行了实验验证。 药瓶采用长12 cm宽9 cm高64 cm的可透光聚乙烯(PE)材质; 中心波长为1 391 nm的分布式反馈(DFB)激光器作为光源, 搭建了基于数字正交锁相解调算法的TDLAS药品检漏测量系统, 以数字锁相解调代替了传统的锁相解调并且研究了不同的调制深度、 采样率对解调出的二次谐波信号(WMS-2f)幅值的影响。 在系统各项参数最优的情况下考察了不同光功率下WMS-2f信号稳定性, 并通过拟合结果推演出其他未知水汽浓度的WMS-2f信号。 研究结果表明: 与常规锁相放大器解调算法相比, 数字锁相解调可编译性强, 系统结构更为紧凑, 成本更为低廉。 Allan方差分析显示在160 s内的状态下, 水汽检出限为18 ppm, 验证了该方法的稳定性与可靠性。
数字锁相解调 水汽浓度检测 药瓶检漏 Digital phase-locked demodulation TDLAS TDLAS Water vapor concentration detection Medicine bottle leak detection 
光谱学与光谱分析
2023, 43(3): 698
朱海 1,2,3李建玉 1,3,*黄宏华 1,3徐刚 1,3[ ... ]魏合理 1,3
作者单位
摘要
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,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
传统太阳光度计在海上移动平台上不能精准跟踪太阳。为了解决船舶在移动过程当中实现对太阳高精度跟踪的问题,利用鱼眼镜头、陀螺稳定平台、小视场CCD图像传感器等构建了船载型太阳光度计的图像跟踪系统。文中详细地描述了图像跟踪系统的整体结构和单臂探头的光路设计,介绍了时钟法与鱼眼成像系统相结合的方式在全天空大视场范围下进行太阳的粗跟踪,然后通过小视场的CCD图像处理技术来提高跟踪精度。此外,给出了系统的软件跟踪算法和流程,分析了系统跟踪的可靠性。该系统实现了在海上移动平台下的全自动跟踪测量,综合跟踪精度优于1′。与日本POM-01MKⅢ船用太阳光度计进行透过率与水汽的数据对比表明:在940 nm波段的大气透过率最大相对误差不超过7.6%,水汽含量最大相对误差不超过6.1%。该系统可以应用于船载太阳光度计测量海上整层大气透过率以及水汽数据,也可应用于其他对移动非稳定平台下太阳的跟踪。
海上移动平台 船载太阳光度计 图像跟踪系统 图像处理技术 水汽 offshore mobile platform shipboard sun-photometer(SSP) image tracking system image processing technology water vapor 
红外与激光工程
2022, 51(9): 20210824
李孟凡 1,2厉卓然 1,2裘桢炜 1,2,*张爱文 1,2[ ... ]王改 1,2
作者单位
摘要
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, 安徽 合肥 230031
2 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
大气同步校正仪(Synchronous Monitoring Atmospheric Corrector, SMAC)是高分辨率多模综合成像卫星的业务载荷之一,为卫星主相机提供时空一致的大气观测数据,实现基于辐射传输模型的高分辨率遥感图像大气校正。SMAC设置了专用于卷云识别的水汽强吸收波段,该波段特点使其稳定性测试极易受到实验室水汽波动影响,难以真实反映该波段性能。采用水汽波动控制、探测器同步监测等措施抑制水汽波动对测试数据的影响,结果显示采取措施后SMAC的稳定性误差由4.08%降低至0.23%,表明SMAC卷云识别波段稳定性测试方法合理有效,能够体现产品自身稳定性能,对后续同类产品的稳定性测试具有重要的参考价值。
遥感 大气校正 稳定性测试 水汽吸收波段 remote sensing atmospheric correction stability measurement water vapor absorption band 
红外与激光工程
2022, 51(6): 20210647
王忠伟 1,*罗宏杰 1,2黄晓 2赵静 3[ ... ]高戈 2
作者单位
摘要
1 陕西科技大学材料科学与工程学院,西安 710016
2 上海大学文化遗产保护基础科学研究院,上海 200444
3 中国科学院上海硅酸盐研究所,上海 200050
针对盐害治理目前常用的表面贴敷法、浸泡法等易造成硅酸盐材料二次破坏的问题,采用新型的雾化水汽控盐-脱盐法,借助激光粒度分析仪、X射线衍射仪、可见短波红外高光谱成像系统和离子色谱仪等手段,检测了对表面即将发生盐害的试样治理前后内部盐分的分布变化。结果表明:雾化水汽进入试样后对试样的润湿面为以喷雾点为中心的半球面,试样浅表层的盐分被运移到半球状润湿面外,得到了雾化水汽法控盐的路线,初步验证了雾化水汽法预防性治理硅酸盐质材料盐害的可行性。
硅酸盐材料 雾化水汽 控盐 文化遗产 保护 silicate materials atomized water vapor controlling salt culture heritage conservation 
硅酸盐学报
2022, 50(2): 298
作者单位
摘要
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, 环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学研究生院科学岛分院, 安徽 合肥 230026
5 中国环境监测总站, 国家环境保护环境监测质量控制重点实验室, 北京 100012
大气水汽的吸收强度从微波区域到可见蓝光区域逐渐降低, 然而在紫外波段的吸收却经常被人忽略。 多轴差分吸收光谱(MAX-DOAS)技术是一种被动光学遥感技术, 可以同时反演气溶胶、 多种痕量气体(如NO2, SO2, HCHO, HONO等)以及水汽, 常用于区域大气立体分布及输送监测, 具有成本低、 时间分辨率高、 稳定、 可实时监测等特点。 水汽是一种重要的温室气体, 在紫外波段反演一些痕量气体时水汽的吸收经常不被考虑, 可能对紫外波段痕量气体的反演造成影响, 从而产生系统误差。 介绍了基于MAX-DOAS对紫外波段大气水汽的反演, 于2020年6月1日—9月24日在西安乾县进行观测, 通过选取最优反演波段, 并将反演结果与可见蓝光波段的水汽进行对比, 证实了紫外波段存在水汽吸收, 评估了紫外水汽的吸收对同波段痕量气体反演的影响。 首先, 根据不同拟合波段反演的水汽均方根误差(RMS)以及水汽和O4的吸收截面情况, 选取紫外和可见蓝光波段水汽的最优反演波段分别为351~370和434~455 nm。 其次, 通过DOAS拟合得到紫外和可见蓝光波段O4和H2O的对流层差分斜柱浓度(DSCD), 分别将紫外和可见波段的O4 DSCD和H2O DSCD做相关性分析, 两个波段O4 DSCD的相关系数r=0.85, H2O DSCD的相关系数r=0.80。 为消除不同波段的辐射传输差异, 将同波段的H2O DSCD和O4DSCD作比值, 两个波段H2O DSCD/O4DSCD的相关系数r=0.89。 紫外和可见蓝光波段H2O DSCD/O4DSCD的高相关系数表明, 即使在相对沿海城市水汽浓度较低的西安市, 在363 nm附近的紫外波段同样存在水汽吸收, 这将会对采用DOAS技术在紫外波段反演其他痕量气体造成影响。 最后, 分别对可能受紫外波段水汽吸收影响的气体(O4, HONO和HCHO)进行DOAS反演误差评估, 紫外波段水汽的吸收将使O4 DSCD, HONO DSCD以及HCHO DSCD在DOAS拟合过程中增加, 分别对应于+1.16%, +8.55%和+9.04%的变化。
多轴差分吸收光谱 紫外波段 水汽 误差评估 MAX-DOAS Ultraviolet band Water vapor Error evaluation 
光谱学与光谱分析
2022, 42(10): 3314
刘春艳 1王源 1殷成雨 1李泽 2[ ... ]段羽 2,**
作者单位
摘要
1 长春电子科技学院 电子工程学院,吉林 长春 130114
2 吉林大学 电子科学与工程学院,集成光电子学国家重点联合实验室吉林大学实验区,吉林 长春 130012
有机电致发光器件(Organic light emitting diode,OLED)具有轻薄、便于携带、自发光、能耗低、亮度更大、柔性显示等特点,可以增加显示产品的附加值,因此被科学和产业界广泛关注。然而,OLED器件中的有机材料对空气中的水汽和氧气十分敏感,若器件在无封装保护的情况下长期在空气中存放,将会严重影响OLED的工作性能和寿命。除了选择合适的传输层材料、表面层结构和利用界面工程提高材料水氧耐受能力之外,对器件进行可靠的封装是隔绝空气中水汽和氧气侵蚀的一种有效手段。原子层沉积(Atomic layer deposition,ALD)是一种已经在实验室验证的有效薄膜沉积封装技术,由于ALD的自限制反应特性,可以在低温下沉积出厚度精确可控且均匀致密的薄膜,利用ALD沉积的薄膜往往拥有良好的机械柔性、超高的阻隔性能和光学透过率。本文将回顾原子层沉积技术的原理,分析ALD制备薄膜的水汽透过率,比较ALD在单层、有机‐无机叠层薄膜封装制备上的技术优势。
薄膜封装 有机电致发光器件 原子层沉积 柔性显示 水汽透过率 thin-film encapsulation organic light emitting diode atomic layer deposition flexible display water vapor transmission rate 
发光学报
2022, 43(8): 1281

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