1 昆明物理研究所, 云南 昆明 650223
2 北京理工大学, 北京 100081
3 云南北方光学科技有限公司, 云南 昆明 650217
4 云南大学物理与天文学院, 云南省高校光电器件工程重点实验室, 云南 昆明 650550
多光谱波段透过型ZnS体材料在整流罩、红外透镜、红外窗口等领域具有广泛应用。本文全面梳理和总结了ZnS体材料制备技术的最新研究进展, 包括热压技术、化学气相沉积+热等静压技术等。分析了不同制备方法对ZnS体材料光学性能的影响因素。最后展望了ZnS体材料的未来发展方向。
硫化锌体材料 红外光学窗口 热压法 化学气相沉积 热等静压 ZnS bulk material, infrared optical window, hot pr
1 北京理工大学 物理学院，北京 100081
2 昆明物理研究所，云南 昆明 650217
3 云南北方光学科技有限公司，云南 昆明 650217
4 北京理工大学 光电学院，北京 100081
5 云南大学 物理与天文学院，云南 昆明 650500
红外热像仪可在全天候条件下实现目标识别，在安防、夜视辅助及红外测温系统等领域应用广泛，但红外热像仪成像质量和效果受制于ZnS红外光学镜头的品质和性能。文中采用自主研制的三温区梯度化学气相沉积（TTG-CVD）及退火热处理制备ZnS块体。采用X射线衍射表征出ZnS块体是立方闪锌矿结构，具有光学各向同性，可以满足后续在红外光学镜头中的设计需求。结合红外透过光谱获得ZnS块体在8~12 μm 长波红外波段的平均透过率达71.6%。ZnS块体在1.06 μm处的折射率均匀性为1.94×10−5。进一步采用光学冷加工和单点金刚石车削等工艺，制作出ZnS红外光学透镜和红外镜头。红外光学镜头在空间频率为20 lp/mm时，在半视场（0.5视场）和0.707视场的调制传递函数（MTF）接近衍射极限。红外成像系统在中心视场、0.707视场由像差引起的弥散斑均方根值（RMS）均小于像元尺寸20 μm，系统畸变小于1%，各项指标均达到实际使用要求。
ZnS块体 折射率均匀性 红外光学镜头 调制传递函数 红外成像 ZnS bulk refractive index uniformity infrared optical lens modulation transfer function infrared imaging 红外与激光工程
2021, 50(10): 20210004
锗因其资源稀缺、优异的光学和物理性能，广泛应用于光纤系统、红外光学系统、电子和太阳能应用、探测器等高科技领域，是战略性产业所需的重要功能材料和结构材料。简单介绍了目前国内锗单晶生长的两种主要方法：直拉法(Czochralski，CZ)和垂直梯度凝固法(vertical gradient freeze， VGF)。对国内和国外知名锗材料生产企业的锗单晶生长方法、直径、电阻率等相关技术参数，进行了统计和比较。针对不同的单晶材料性能，分析了红外光学用锗单晶、太阳能电池用锗单晶和高纯锗单晶的应用领域和发展现状。
锗 锗单晶 直拉法 垂直梯度凝固法 germanium, germanium single crystal, Czochralski m
1 杭州医学院 医学影像学院, 浙江 杭州 310053
2 云南大学 物理与天文学院, 云南 昆明 650500
3 安徽省繁昌第一中学, 安徽 芜湖 241200
4 同济大学 物理科学与工程学院, 上海 200092
5 昆明物理研究所, 云南 昆明 650223
采用多坩埚温度梯度法(Multi-crucible temperature gradient technology,MC-TGT)制备了Dy3+掺杂氟化镧(Dy3+∶LaF3)晶体。通过电感耦合等离子体发射光谱仪、透射光谱、吸收光谱、荧光光谱等手段对Dy3+在LaF3晶体中的实际掺杂浓度、中红外透过光谱、可见光波段光谱特性等进行了研究。实验结果表明, Dy3+在LaF3晶体中的分凝系数约为0.8; 格位浓度随着Dy3+掺杂浓度提高而增加, 2%Dy∶LaF3晶体中的格位浓度达5.90×1020 ions·cm-3。在1%Dy∶LaF3晶体中, 采用400 nm光激发, 发光中心波长位于601 nm的发射谱带强度最大, 位于511 nm的发射峰最宽, 半高宽达152 nm; 改用450 nm光激发, 最强发射峰移至677 nm, 最宽发射峰位于568 nm处。提高Dy3+掺杂浓度到2%, 采用400 nm或450 nm光激发, 发光中心波长均位于478 nm和571 nm。在透射光谱2.5~9 μm范围内, Dy∶LaF3晶体(厚度为0.96 mm)红外波段透过率达85%以上。Dy∶LaF3晶体有望在可见光、中红外等激光领域得到应用。
温度梯度法 镝离子 氟化镧晶体 中红外透过光谱 荧光光谱 temperature gradient technology Dy3+ LaF3 crystal mid-infrared transmission spectra photoluminescence
1 贵州电网有限责任公司 输电运行检修分公司， 贵阳 550000
2 中国电建集团 贵州电力设计研究院有限公司， 贵阳 550000
为了解决电力线点云可能存在交跨线点云较难处理、绝缘子点云较难分割、现有算法模型研究不完整问题，采用了基于点云数据特征的电力线快速提取和重建方法，首先通过输电线路体素栅格高程特征进行点云快速粗分类，然后运用随机一致性算法进行点云快速精化，采用顾及交跨线的滤波算法高效准确提取电力线点云，针对电力线局部线性模型分割出绝缘子，最后采用局部加权质心的方式提取电力线关键点，实现电力线的快速重建,并进行了理论分析和实验验证，取得了较好的实验结果。结果表明，电力线提取与重建综合准确率95.3%，总体耗时2.5s以内，验证了算法的快速性、准确性和鲁棒性。这一结果对电力线点云提取和重建有一定帮助。
激光技术 电力线提取 霍夫变换 输电线路 laser technique power line extraction Hough transform transmission line
1 南京大学 地理与海洋科学学院, 江苏 南京 210093
2 中国科学院南京土壤研究所 土壤与农业可持续发展国家重点实验室, 江苏 南京 210008
3 江西师范大学 地理与环境学院, 江西 南昌 330022
基于反射高光谱快速、无损的检测优势, 以不同历史时期考古土壤作为光谱信息来源, 应用相关分析和多元变量统计方法, 构建了历史时期土壤重金属含量的高光谱反演模型.结果表明, Cd、Cr、Cu、Ni和Pb含量与原始光谱在400～550nm和1000～2500nm存在显著相关, 微分转换有助于提取土壤中重金属元素信息.一阶微分光谱的多元线性逐步回归模型为反演历史时期土壤重金属含量的最佳模型, 其判定系数最小为0.92, 均方根误差最大为1.83.As与反射光谱相关性受到铁的氧化物、有机质及碳酸盐类矿物的影响; Cd、Cu和Ni主要受到铁的氧化物、粘土矿物和有机质的影响; Cr则受多种因素综合作用, 情况较复杂; Pb主要受到铁的氧化物和粘土矿物的影响.
高光谱 土壤重金属含量 多元线性逐步回归 hyperspectral reflectance heavy metal content multiple linear stepwise regression
1 南京大学地理与海洋科学学院, 江苏 南京210093
2 南京信息工程大学遥感学院, 江苏 南京210044
以实验室内测取的土壤反射光谱为研究对象, 利用PLSR方法建立反射光谱与土壤As含量之间的模型, 通过交叉验证、 估算检验建模精度, 探讨利用反射光谱估算土壤As含量的可行性。 通过比较不同光谱预处理方法、 不同光谱分辨率和不同OM含量条件下建模、 验证和估算结果。 表明, MSC方法可以有效去除散射的影响而取得较好的结果(估算R2=0.711, RPD=1.827, RMSEP=1.613）, 不同光谱分辨率结果均较优(估算0.678＜R2＜0.711, 1.750＜RPD＜1.827, 1.613＜RMSEP＜1.685）, 低OM含量样本结果(估算R2=0.694, RPD=1.697, RMSEP=1.644）好于高OM含量样本。 研究结果表明可以利用反射光谱估算土壤中As含量, 通过各种光谱预处理方法提高估算精度, 为进行土壤污染监测提供新的技术方法。
反射光谱 砷 土壤污染 Reflectance spectroscopy As Soil contamination PLSR PLSR
