1 河北大学物理科学与技术学院光信息技术创新中心，河北 保定 071002
2 河北省光学感知技术创新中心，河北 保定 071002
飞秒激光直写技术具有无掩模、真三维、高精度等优点，在透明介质光波导器件立体加工中具有很好的应用前景。然而，实际加工中需根据目标材料的特性反复探索和优化加工参数，过程繁琐且复杂。提出了一种基于光相干域反射仪（OCDR）在线监测飞秒激光在已有波导中直写加工微结构或器件的新技术，以光纤波导为例研究了激光脉冲能量、脉冲频率及直写速率对加工结构回波反射特性的影响，并分析了反射特性与加工工艺参数的对应关系。研究结果表明：通过OCDR反射曲线突变点能够快速准确地确定引起材料性质改变的激光能量和脉冲频率的阈值条件，且根据曲线变化趋势和反射峰特点可判断材料性质改变类型；此外，通过分布式测量激光直写反射曲线，可获得加工速率对加工效果的影响规律。该技术为波导内飞秒激光直写微结构或器件工艺参数的摸索提供了一种非破坏、高效、在线的解决方案。
激光技术 飞秒激光 光波导 微纳加工 分布式光纤传感 反射特性 中国激光
2023, 50(16): 1602402
1 中国农业大学水利与土木工程学院, 北京 100083
2 中国农业大学工学院, 北京 100083
以大型喷灌机为平台的近地遥感技术可有效观测作物的生长状态, 对田间生产管理和作物水肥需求特性等研究具有十分重要的意义。 由于在遥感观测过程中, 作物冠层具有二向反射特性, 因此不同观测方式会影响遥感观测结果。 通过自行搭建的近地遥感系统模拟大型喷灌机平台的实地观测条件, 使用双通道光谱传感器获取小麦与玉米冠层的光谱反射率信息, 引入变异系数CV对由冠层二向反射特性引起的信息数据变幅进行量化, 并采用影响因素权重W分析各观测参数对数据变幅的影响程度。 通过获取2019年冬小麦返青期至灌浆期、 夏玉米V7—V14生育期的冠层近红外波段(810 nm)和红光波段(650 nm)的反射率数据, 分析多种观测因素对比值植被指数(RVI)数据和植被归一化指数(NDVI)数据的影响。 结果表明, 观测高度(0.5~2.5 m)、 观测频率(2~60次·min-1)和移动速度(0~4 m·min-1)与观测结果无显著相关关系(p>0.05), 观测时刻(8:00—18:00)、 观测天顶角(-60°~60°)和观测方位角(0°~180°)与观测结果相关关系极为显著(p<0.01); 小麦和玉米的冠层RVI、 NDVI数据获取结果主要取决于冠层覆盖程度, 在相同叶面积指数(LAI)情况下观测结果也会因观测时刻、 观测方位角和观测天顶角的差异而受到不同程度的影响; 冠层光谱反射率信息二向反射特性明显, 小麦冠层RVI和NDVI变异系数分别为15%~50%和2%~50%, 玉米冠层RVI和NDVI变异系数分别为10%~33%和18%~39%; 进行观测时, 应尽量选择在太阳天顶角较稳定的12:00—14:00时段, 并尽量缩短观测时长, 还应选择固定的观测角度, 注意阴影效应与热点效应的影响; 此外, 在小麦返青至拔节期、 抽穗至扬花期获取RVI和NDVI时, 还应分别注意观测天顶角、 观测时刻对测量精度的干扰。 研究结果可为快速获取高精度的小麦、 玉米冠层光谱反射率数据提供技术支撑。
冠层光谱反射率 近地遥感 二向反射特性 Canopy spectral reflectance measurement Ground-based remote sensing RVI NDVI Bidirectional reflection RVI NDVI 光谱学与光谱分析
2021, 41(8): 2578
红外与激光工程
2020, 49(6): 20201011
哈尔滨工业大学 航天学院，黑龙江 哈尔滨 150001
为了给海面溢油污染识别检测提供理论基础，根据菲涅尔反射公式的偏振反射系数，结合偏振双向反射率因子和粗糙海面的概率密度分布函数，建立了完善的pBRDF模型，仿真在不同太阳入射角度、不同探测器观测角度以及不同海面风速风向等条件下海水和油膜的偏振反射分布函数。结果表明：海水和油膜太阳天顶角为53°和56°时P偏振反射率分别为1.0×10?5和2.5×10?5，S偏振反射率随着太阳天顶角的增加而增加；海面风速越大偏振反射率峰值越小；海面风向只改变pBRDF的空间位置；海水和油膜线偏振度空间分布有明显差异。搭建实验平台相机以40°拍摄时，得出海水和油膜的线偏振度分别在0.2~0.4, 0.5~0.7之间，同时表明利用偏振探测获取目标场景的偏振度和偏振角图可提高图像质量。
油膜 偏振反射特性 oil slick pBRDF pBRDF polarization reflection characteristics 红外与激光工程
2020, 49(4): 0426002
国防科技大学电子对抗学院脉冲功率激光技术国家重点实验室, 安徽 合肥 230000
为研究红外低发射率隐身涂层对太赫兹波的反射特性, 制备了红外低发射率隐身涂料, 测试了其可见光效果、 红外热像图及红外发射率等特性参数。 以土黄色红外低发射率涂料为测试样品, 利用透射式太赫兹时域光谱系统获得了样品在太赫兹波段的复折射率。 分析了特征矩阵理论, 并利用特征矩阵理论计算了涂层厚度(0.3~0.5 mm)与入射角度(0°~60°)的变化对入射太赫兹波反射特性的影响。 结果表明, 在相应厚度及入射角度范围内, 太赫兹波在0.8 THz频率下具有多个反射峰值, 最高值可达90%以上, 有利于实现太赫兹波对红外低发射率隐身涂层下金属目标的探测。 此外, 涂层厚度变化对入射太赫兹波反射率具有较大影响, 涂层越厚, 太赫兹波的反射振荡越多, 反射峰值越大。 入射角度对太赫兹波的反射特性具有一定的影响, 但整体影响不大, 有利于太赫兹波实现多角度目标的探测。 最后, 以表面均匀涂覆0.42 mm厚涂料的金属板为测试样品, 实验测量了样品在0.1~1.5 THz频率范围内的反射特性, 并与部分理论计算结果进行对比。 结果表明: 实验测量结果与理论计算结果在数值和趋势上较为吻合, 但也存在一定的偏差。 究其原因, 主要由样品厚度和样品参数误差导致, 但依然可利用特征矩阵理论研究红外低发射率涂层对太赫兹波的反射光谱特性。
红外低发射率隐身涂层 太赫兹波 太赫兹时域光谱系统 特征矩阵理论 反射特性 Infrared low emissivity coating THz wave Terahertz time domain system Characteristic matrix theory Reflection characteristics 光谱学与光谱分析
2019, 39(10): 3007
1 华中光电技术研究所武汉—光电国家实验室, 湖北 武汉 430223
2 长春理工大学光电工程学院, 吉林 长春130022
在亚波长区(λ/n<Λ<λ)具有较低反射率和零级透射率,然而在小周期区(Λ<λ/n)具有低反射率和透射率。因此,基于严格耦合波分析(RCWA)理论,以硅基底仿生小周期蛾眼微纳结构为例,设计并分析了针对该结构反射率及透射率的影响因素,如占空比、刻蚀深度、周期等,并给出了最优化参数组合。在制作过程中采用电子束刻蚀及剥离技术进行掩模图形的光刻,然后经过反应离子刻蚀得到所需深度。最后,应用原子力显微镜进行结构形貌表征,红外光谱仪测试得到该结构反射率在7%左右,透射率约为69%～93%。
严格耦合波分析 蛾眼 小周期微纳结构 反射率 抗反射特性 RCWA moth-eye small periodic micro-nanostructures reflectivity antireflective performance
基于计算机仿真技术(CST)软件对二维金属光栅阵列在0.1~10 THz波段的偏振特性进行了数值分析,利用光刻和金属薄膜工艺在500 μm厚的高阻硅衬底上沉积了20 nm厚的不同结构周期的金属铜光栅阵列,利用傅里叶变换光谱仪测量了该光栅阵列的透射及反射特性。结果表明:在太赫兹宽谱范围内,该光栅阵列的透射和反射都具有良好的偏振特性,且偏振特性范围可通过调整结构周期进行调节;该研究对太赫兹偏振器的进一步研究及应用提供了参考。
集成光学 偏振特性 透射及反射特性 金属光栅阵列 太赫兹 宽谱
中国工程物理研究院 流体物理研究所, 四川 绵阳 621900
基于金属电子气模型, 进行了温度、压力对Au反射率变化影响的研究与分析。利用DAC装置开展了压力对Au反射率变化测量实验, 以及激光加热的动态温升条件下温度对Au反射率变化测量实验, 获得了探测光束波长为488 nm条件下, 温度(室温至350 ℃)和压力(11 GPa范围内)对Au反射特性影响的实验结果。结果表明: 在11 GPa压力范围内, 与温度因素相比, 压力对Au的反射率变化影响可忽略; Au对488 nm波长激光的反射率变化趋势为单调递增, 变化幅值达约10%, 且具有反射率与温度的一一对应特性。通过动高压加载下材料温度瞬态测量要求分析, 认为基于Au在488 nm波长下的反射变化特性, 可建立一种适用于动高压加载下低温段(低于1000 K)的瞬态测温方法, 用于解决材料动高压领域的瞬态测温技术难点。
激光 动高压 温度 压力 反射特性 laser dynamic high pressure temperature pressure reflectance characteristics 强激光与粒子束
2017, 29(9): 091007
