Author Affiliations
Abstract
1 School of Science, Jiangsu Provincial Research Center of Light Industrial Optoelectronic Engineering and Technology, Jiangnan University, Wuxi 214122, China
2 School of Electronic and Information Engineering, Changshu Institute of Technology, Changshu 215556, China
3 The 38th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation, Hefei 230000, China
We have fabricated the AlGaN solar-blind ultraviolet metal–semiconductor–metal (MSM) photodetectors (PDs) with an Al composition of 0.55. The surface roughness and dislocations of the high-Al-content epitaxial layer are analyzed by atomic force microscopy and transmission electron microscopy, respectively. The device exhibits high spectral responsivity and external quantum efficiency due to the photoconductive gain effect. The current reveals a strong dependence on high temperatures in the range of 4–10 V. Moreover, the Poole–Frenkel emission model and changing space charge regions are employed to explain the carrier transport and photoconductive gain mechanisms for the AlGaN PD, respectively.
metal–semiconductor–metal solar blindness photodetector Poole–Frenkel emission photoconductive gain Chinese Optics Letters
2021, 19(8): 082504
应用FLS920P型稳态和时间分辨荧光光谱仪, 对三种品牌不同脂肪含量的纯牛奶和鲜奶(共9种)进行了荧光光谱的测量。 9种牛奶样品的三维荧光光谱显示, 牛奶的荧光峰值波长为349 nm左右, 半高宽为66 nm左右, 最佳激发波长为291 nm左右, 平均寿命为4.6 ns左右, 实验表明9种牛奶的荧光光谱除荧光强度外基本一致。 实验测得酪蛋白溶液的荧光峰值波长为344 nm, 半高宽为66 nm, 最佳激发波长为295 nm, 荧光寿命为4.1 ns。 酪蛋白的荧光峰值波长和荧光寿命与牛奶基本一致, 对比牛奶中其他荧光物质后, 推断牛奶的主要荧光物质为酪蛋白。 进一步探究9种牛奶荧光强度的差别, 对比9种牛奶最佳激发波长下的荧光发射光谱, 相同品牌的全脂牛奶荧光强度明显低于脱脂牛奶。 对比全脂牛奶、 脱脂牛奶和离心处理的全脂牛奶归一化后的荧光光谱, 离心后的全脂牛奶荧光强度介于全脂和脱脂之间, 离心使得脂肪减少, 散射降低, 从而导致荧光强度的增强。 牛奶的荧光发射全谱显示全脂牛奶的瑞利散射强度明显高于脱脂牛奶, 全脂牛奶的脂肪含量高, 散射强, 激发光入射全脂牛奶后更多地被散射, 导致全脂牛奶的瑞利散射强度高于脱脂牛奶。 光透过率曲线显示全脂牛奶的透过率都低于脱脂牛奶, 入射光通过全脂牛奶时, 除了一部分被酪蛋白吸收以外, 还有一部分因脂肪的散射而损失, 透过率减小, 使得全脂牛奶的透过率都低于脱脂牛奶。 使用荧光光谱技术在不进行预处理的情况下对牛奶进行检测, 确定了牛奶的主要荧光物质, 并对全脂牛奶和脱脂牛奶荧光强度存在差别的原因进行了解释。
牛奶 三维荧光光谱 时间分辨荧光光谱 酪蛋白 散射 Milk Three-dimensional fluorescence spectra Time-resolved fluorescence spectra Casein Scattering
1 江南大学 理学院 光电信息科学与工程系, 江苏 无锡 214122
2 江南大学 江苏省轻工光电工程技术研究中心,江苏 无锡 214122
介绍了一种在光纤远端复现超窄线宽激光的方法.将两段50 km的光纤线路通过中继站级联在一起.用锁相跟踪法将中继站中的激光器频率锁定在50 km光纤远端传输光信号上, 跟踪精度达到3.5×10－19.为了保持高光谱纯度, 两个光纤噪声补偿模块独立工作, 用于补偿每段50 km光纤引入的相位噪声.这种级联方案能够确保噪声补偿具有较大的动态范围.经补偿后, 100 km光纤引入的频率不稳定度达到5.9×10－17(1 s平均时间), 10 000 s后达到6.8×10－19.实现了在100 km光纤远端复现超窄线宽激光, 附加线宽低至1 mHz.
光学频率 超窄线宽激光 精密传输 光纤相位噪声 中继站 Optical frequency Ultranarrow linewidth laser Precision transfer Fiber phase noise Repeater station 光子学报
2018, 47(12): 1214001
1 江南大学 理学院, 无锡 214122
2 .江苏省轻工光电工程技术研究中心, 无锡 214122
3 江南大学 物联网工程学院, 无锡 214122
为了快速测定白酒年份酒中乙酸的体积分数, 采用3维荧光光谱结合交替拟合残差算法, 首先将不同体积分数的乙酸乙醇水溶液的3维荧光光谱作为校正集, 然后将白酒的3维荧光光谱作为预测集, 利用交替拟合残差算法进行解析分辨, 采用标准添加法来验证结果的准确性。结果表明, 预测体积分数与真实体积分数的相关系数为0.9926, 平均回收率为101.97%;3维荧光光谱结合交替拟合残差算法可以快速有效地测定白酒年份酒中乙酸的体积分数。这一结果对白酒年份酒中单体体积分数的检测是有帮助的。
光谱学 3维荧光光谱 交替拟合残差算法 白酒年份酒 乙酸 spectroscopy 3-D fluorescence spectra alternate fitting residue algorithm Chinese aged liquor acetic acid
1 江南大学理学院, 江苏 无锡 214122
2 江苏省轻工光电工程技术研究中心, 江苏 无锡 214122
提出了一种基于小波分解和因子模型分析白酒荧光光谱， 对白酒香型进行分类和年份预测的方法。 白酒的三维荧光光谱包含了其所含荧光物质信息， 对其进行小波分解， 其分解系数与特征峰的强度相关。 选取高斯小波对三维荧光光谱进行分解， 可以避免对二维荧光光谱进行分解时需要选取特定激发波长的问题。 对样品的三维荧光光谱进行小波分解后， 选取第4层近似系数构建正交因子模型， 通过因子载荷系数对白酒进行鉴别。 结果指出， 贡献率较小的因子蕴含着样品的独特信息， 在相似样品的比较中， 不容忽视。 在对10个品牌的白酒进行香型分类时， 先将样品的三维荧光光谱进行高斯小波分解， 使用第4层近似系数进行因子分析， 得到贡献率由大到小的多个因子。 根据因子的载荷系数， 对样品进行聚类分析。 结果表明， 加入贡献率较小的因子可以将正确率提高至90%。 通过对因子载荷系数与年份的相关性分析得出， 贡献率排在前六位的因子和白酒年份关系较大， 而排在后面的因子和白酒年份的相关性较小， 因此可以选取前六位的因子建立白酒年份预测模型。 通过选取不同贡献率的因子对白酒年份进行预测， 其平均误差可降低至0.9年。
连续小波分解 正交因子模型 年份预测 三维荧光光谱 白酒 Continuous wavelet decomposition Orthogonal factor model Year prediction Three-dimensional fluorescence spectrum Chinese wine 光谱学与光谱分析
2018, 38(8): 2511
1 江南大学理学院, 江苏 无锡 214122
2 江苏省轻工光电工程技术研究中心, 江苏 无锡 214122
3 江南大学物联网工程学院, 江苏 无锡 214122
使用英国爱丁堡FLS920P荧光光谱仪, 对甲醇、 乙醇的紫外吸收光谱和荧光光谱进行实验检测, 得到二者的光谱特征参数。 分别采用密度泛函理论(DFT)和单激发组态相互作用(CIS)对二者分子的基态和激发态结构进行优化, 并比较两种分子在不同能态下的差异。 应用含时密度泛函理论(TD-DFT)的不同泛函结合极化连续介质模型(PCM)在6-31++G(d, p)水平上分别计算了二者的紫外吸收光谱和荧光光谱, 与实验结果吻合。 分析了甲醇、 乙醇荧光产生机理, 同时分析了不同泛函对于计算光谱的影响。 结果表明: 甲醇、 乙醇在紫外波段有微弱吸收, 在紫外激发下能产生拉曼峰和微弱的荧光峰。 甲醇、 乙醇的吸收光谱是由里德堡激发产生, 产生荧光的轨道跃迁为σ→π。 泛函OLYP能够较好地重现实验吸收能, 而泛函MPWK能够较好地重现实验发射能, 并且发现不同的纯泛函计算跃迁能也具有差异性。 结果可为醇类分子的分子特性研究提供参考。
荧光光谱 密度泛函 紫外吸收光谱 甲醇 乙醇 Fluorescence spectra Density functional theory Absorption spectra Methanol Ethanol 光谱学与光谱分析
2018, 38(4): 1133
1 江南大学理学院, 江苏 无锡 214122
2 江苏省轻工光电工程技术研究中心, 江苏 无锡 214122
提出了一种基于时间分辨荧光光谱分析法同时测定己酸乙酯和乙酸乙酯混合液中各组分浓度的方法。 实验测得两种单体物质的荧光发射光谱重叠度达到78%。 对于荧光发射光谱重叠度很高的物质使用普通荧光方法结合算法也很难进行定量分析。 而通过量子化学计算结果, 对两种单体的分子结构分析, 得到己酸乙酯的荧光寿命长于乙酸乙酯。 通过时间分辨荧光光谱测量得到己酸乙酯和乙酸乙酯的荧光寿命分别为10和53 ns。 两种物质的荧光发射光谱重叠严重, 但是其荧光衰减曲线有明显的差别, 所以提出使用时间分辨荧光光谱法对两种物质进行定量分析。 通过分析两种物质不同体积比下的荧光衰减曲线的变化趋势, 建立两种物质体积比的预测模型, 并对其进行检验。 实验结果表明: 该方法能够实现混合溶液中各组分体积比的测量, 其测量的平均残差控制在1%以内, 具有一定的实用价值。
时间分辨荧光光谱 荧光寿命 定量分析 己酸乙酯 乙酸乙酯 Time resolved fluorescence spectra Fluorescent lifetime Quantitative analysis Ethyl caproate Ethyl acetate
1 江南大学理学院, 江苏 无锡 214000
2 江苏省轻工光电工程技术研究中心, 江苏 无锡 214000
使用FLS920P型荧光光谱仪测量了20个合成色素胭脂红溶液样本的荧光发射谱, 实验表明: 胭脂红的最佳激发波长为300 nm, 在此波长激发光下, 荧光峰值波长为440 nm。 同时测量相同条件下超纯水的光谱数据作为参考光谱, 进行与胭脂红溶液光谱数据的相关计算, 构建以浓度为外扰的荧光相关光谱。 采用sym8小波函数4尺度降噪, 将降噪后的同步相关光谱数据、 自相关光谱数据应用偏最小二乘回归(PLSR)算法进行预测, 建立溶液中胭脂红含量的定量模型, 结果表明: 采用同步相关光谱建模的预测相关系数为99.863%, 预测均方根误差为0.414 μg·mL-1; 而采用自相关光谱建模的预测相关系数为99.940%, 预测均方根误差为0.303 μg·mL-1。 对比可知, 自相关光谱数据有效地避免了信息冗余, 预测结果更为可靠。 该方法无需样本处理, 操作简单, 为食品安全检测提供了一种新的思路。
荧光光谱 二维相关光谱 小波降噪 偏最小二乘回归(PLSR) Fluorescence spectroscopy Two-dimensional correlation spectroscopy Wavelet denoising Partial least squares regression 光谱学与光谱分析
2017, 37(12): 3776
1 江南大学 理学院, 无锡 214000
2 江苏省轻工光电工程技术研究中心, 无锡 214000
3 江南大学 物联网工程学院, 无锡 214000
为了测定混合色素溶液中胭脂红的浓度, 采用归一化的方法对荧光光谱进行数据预处理, 将处理后的光谱数据结合径向基神经网络, 建立了对胭脂红含量的预测模型。结果表明, 3维同步荧光光谱、普通3维荧光光谱预测结果的平均相对误差分别为2.86%, 11.12%; 对于混合色素溶液中单个色素浓度的测定, 3维同步荧光光谱结合径向基神经网络效果较好。该研究为预测混合色素溶液中各色素浓度提供了帮助。
光谱学 3维同步荧光光谱 径向基神经网络 胭脂红 spectroscopy 3-D synchronous fluorescence spectrometry radial basis function neural network carmine
1 江南大学理学院, 江苏 无锡 214122
2 江苏省轻工光电工程技术研究中心, 江苏 无锡 214122
3 江南大学物联网工程学院, 江苏 无锡 214122
4 四川大学原子核科学技术研究所, 辐射物理及技术教育部重点实验室, 四川 成都 610064
应用英国Edinburgh FLS920P型稳态和时间分辨荧光光谱仪, 对日落黄与诱惑红溶液进行荧光光谱的实验测量, 得到日落黄荧光峰在420 nm, 诱惑红荧光峰在432 nm。 进一步, 应用Gaussian 09W软件构建日落黄分子与诱惑红分子的基态和激发态的几何构型, 基于密度泛函理论和含时密度泛函理论, 完成对两种分子基态和激发态的优化和计算。 优化过程中, 采用MPWK泛函和6-31g(d)基组; 计算过程中, 采用B3LYP泛函和6-311g(d, p)基组。 考虑到溶剂效应对计算结果的影响, 因此在计算过程中引入了极化连续介质模型, 最后计算得到日落黄的荧光峰在435 nm, 与实验所得有3.57%的相对误差; 计算得到诱惑红荧光峰在443 nm, 与实验所得有2.55%的相对误差, 两种分子荧光峰的相对误差都在允许范围之内, 说明计算合理。 在分析光谱特性时, 发现两种分子荧光峰的产生与分子内电荷转移有关。
日落黄 诱惑红 荧光光谱 密度泛函理论 Sunset yellow Allura red Fluorescence spectra Density functional theory 光谱学与光谱分析
2017, 37(4): 1168
