拉曼光谱具有简单、 快速、 原位、 微区、 无损、 高分辨率和高灵敏度等优点, 可以分析物质的成分与分子结构信息, 是开展地质研究的有力工具。 通过回顾近年来拉曼光谱的研究进展, 结合实际的油气地质研究工作及分析测试经验, 对拉曼光谱在油气地质研究中的应用进行总结, 并讨论现阶段应用过程中存在问题及未来的发展方向。 拉曼光谱在油气地质中的应用主要分为三个方面: (1)矿物与流体包裹体分析, 可以确定成岩-成藏流体类型及组成、 成岩-成藏作用过程, 包括岩矿鉴定、 流体包裹体中流体体系分析、 水-岩相互作用过程研究、 地质样品同位素研究等; (2)不同类型有机质成熟度分析, 可以用于恢复热史、 油气成藏期次约束; (3)流体包裹体压力恢复, 可以研究油气藏的形成与演化过程。 主要方式为利用流体包裹体中气体的拉曼特征峰位移变化量、 气体溶解度恢复流体包裹体内压及捕获压力。 在实际油气地质研究中, 多种因素制约拉曼光谱的定量/半定量应用, 主要包括: 地质样品复杂性与特殊性、 样品处理方式、 拉曼测试参数与测试环境、 拉曼光谱数据处理与分析方式。 拉曼光谱分析测试流程标准化、 挑选和制备校准标样; 拉曼光谱与冷热台、 水热金刚石压腔(HDAC)、 高压可视反应腔(HPOC)、 扫描电镜(SEM)、 电子探针(EPMA)等仪器联用, 开展复杂体系原位、 实时、 不同温压条件下测试, 是进一步将拉曼光谱应用到油气地质中的研究方向。
拉曼光谱 油气地质 流体包裹体 有机质成熟度 压力恢复 Raman spectroscopy Petroleum geology Fluid inclusion Organic matter maturity Pressure recovery 光谱学与光谱分析
2022, 42(9): 2679
1 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
2 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室, 上海 200083
3 中国科学院大学, 北京 100049
4 上海市水文总站, 上海 200232
城市河道水资源是重要的生态资源, 近年来城市工业的不断发展, 导致河道水污染问题日益突出。 治理水污染的前提条件是及时掌握河道水质状况(即水质类型), 传统采样化验的监测方法精度高, 但较费时费力, 该研究提出一种基于光谱二阶微分波动指数的水质类型快速识别方法, 可实现城市河道水质类型的快速排摸。 首先使用光谱差分计算得到光谱二阶微分曲线, 对曲线进行平滑处理消除噪声和其他干扰; 之后使用滑动窗口提取曲线上的局部极大值和极小值点, 并设置最小距离阈值逐步去除虚假极值点, 再使用三次样条插值法得到包含光谱二阶微分曲线的双包络线, 最后利用上下包络线计算得到光谱二阶微分的波动指数曲线。 通过对各类样本的波动曲线分析后发现, 在720～740, 750～770以及820～840 nm处各类水体的波动指数差异较大, 随后统计了各类水体光谱在这三波段内的平均波动指数的均值、 标准差等统计特征, 发现平均波动指数与水质级别具有正向相关关系, 水质级别越高水质状况越差, 平均波动指数也越大。 为验证光谱二阶微分波动指数可用于城市河道水质的快速识别, 将各类水体光谱样本随机划分为训练集和测试集, 结合LSSVM(least-squares support vector machine)构建水质类型识别模型, 将上述三个特征波段的平均波动指数作为特征输入, 经测试, 各类样本的平均识别准确率达80.65%, 误差不超过一类的识别精度超过95%。 基于光谱二阶微分波动指数的河道水质高光谱识别方法识别精度较高, 可作为城市河道水质类型快速排摸的一种辅助技术手段。
河道水质 高光谱 光谱二阶微分 遥感识别 River water quality identification Hyperspectral Second order differential of spectrum Remote sensing recognition 光谱学与光谱分析
2020, 40(5): 1645
1 萍乡学院机械电子工程学院, 江西 萍乡 337055
2 赣南师范大学物理与电子信息学院, 江西 赣州 341000
设计了一种中心带有椭圆空气孔缺陷的光子晶体光纤，采用全矢量有限元法研究了该光纤基模的电场分布、双折射、色散、非线性及限制损耗等特性。结果表明，电场能量被束缚在光纤的纤芯。在λ=1.55 μm处，光纤的双折射为5.958×10-2，达到10-2数量级；在1.50~1.60 μm波段范围内，色散值在（-549.2±5） ps/(nm·km)范围内，具有高负平坦色散。此外，该光纤的x偏振基模的非线性系数为46.82 W-1·km-1，低损耗值为5.413×10-4 dB/km，并且在y方向上两个基模偏振态的限制损耗是x方向的6423倍。该光子晶体光纤具有高双折射、高非线性、高负平坦色散、低损耗的特点，在光纤传感、偏振控制、色散补偿及非线性光学等领域具有广阔的应用前景。
光子晶体光纤 高双折射 高非线性 负色散 低限制损耗 有限元法 激光与光电子学进展
2018, 55(7): 070604
1 铜仁学院 数学与信息工程系，贵州 铜仁554300
2 温州职业技术学院 电气电子工程系，浙江 温州325035
在基于PCE(路径计算单元)的多域智能光网络中，对各域间有效的资源信息交互对的光路径分配提出了新的挑战，并且光路径的建路仍然存在传统的串行处理方式导致的时延问题。为了更好地应对这一挑战、解决时延问题，文章在PCE技术的基础上，提出一种MDPS(多域并行信令)机制，并提出一种SCE (信令控制单元)，以实现快速的跨域光路分配。该机制充分利用HPCE(层次化PCE)技术，采用“主PCE/多个子PCE”的主从架构，每个子PCE均配备了SCE。通过主PCE与SCE的交互，各域分别独立并行地完成域内信令过程，以实现跨域光路径连接的快速建立。仿真结果表明，所提出的多域光网络快速光路径分配机制能够有效解决上述问题，并能有效提高光路径的分配效率。
信令 多域光网络 光路径分配 路径计算单元 signaling multidomain optical network lightpath provision PCE
电子科技大学 电子科学技术研究院, 四川 成都610054
柱透镜光栅投影3D显示系统由定向反射屏(包括柱透镜光栅和漫反射屏)和若干个投影仪组成, 可实现多视点不同立体图像的显示。为了确定该系统可设置的投影仪个数、可实现的视点个数、串扰以及较小串扰前提下视点的宽度, 文中通过分析柱透镜光栅投影式3D的显示原理, 给出了单个投影仪主次视区距离的计算公式, 同时给出了单个投影仪主视区宽度的计算公式, 并利用TracePro光学仿真软件验证了公式的准确性。由主次视区距离进一步得到了该3D显示系统中可设置的投影仪个数及视点个数, 并根据主视区宽度及视点个数分析了串扰大小、每个3D观看视点的宽度。文中给出的实际设计参数举例中, 都实现了8~20个3D观看视点。当主视区宽度接近人眼瞳孔距离(取65 mm)时, 可实现串扰小于10%的前提下, 每个视点宽度达到40 mm左右。
自由立体显示 多视点投影式3D显示 柱透镜光栅 定向反射屏 球差 autostereoscopic display projective multi-view 3D display cylindrical lens grating orientation-reflecting screen spherical aberration
1 天津大学 材料科学与工程学院， 天津300072
2 天津理工大学 材料科学与工程学院， 天津300384
3 天津市光电显示材料与光电器件重点实验室， 天津300384
采用半熔化-淬冷的一步法制备了一种新型的硅酸钙绿光玻璃陶瓷，通过变化在1 550 ℃的保温时间，研究了玻璃陶瓷中沉积的微观结构对发光性质的影响。延长保温时间，玻璃陶瓷中沉积的发光晶体β-Ca2SiO4∶ Eu2+和发光玻璃相的比例趋于减少，导致样品发射光谱红移，透明度增加。本论文同时分析了SiO2晶粒在玻璃基体中的沉积现象。绿光玻璃陶瓷可以被近紫外到蓝紫光有效激发，在转光型高功率LED中具有潜在的应用前景。
发光玻璃陶瓷 体析晶 glass-ceramic phosphors bulk crystallization β-Ca2SiO4∶Eu2+ β-Ca2SiO4∶Eu2+
