1 中国科学院国家空间科学中心, 北京 100190
2 天基空间环境探测与北京市重点实验室, 北京 100190
3 中国气象局国家卫星气象中心, 北京 100081
利用紫外恒星对远紫外高光谱成像光谱仪进行在轨定标是实现高精度定量遥感的重要步骤。然而,在上述过程中,在轨定标系数无法直接用于目标反演。因此,转换在轨定标系数对提升仪器在轨定标精度具有重要意义。推导了定标系数的转换过程,给出了新的定标系数方程,并利用研制的仪器开展了相关验证实验。结果表明,利用修正后的定标系数进行目标反演,可将反演精度提升40%。
测量 辐射定标 远紫外 遥感探测 系数转换 高光谱成像仪
Author Affiliations
Abstract
Hunan Key Laboratory of Nanophotonics and Devices, School of Physics and Electronics, Central South University, Changsha 410083, China
A new unsaturated wind-chime model is proposed for calculating the formation time of the diffraction rings induced by spatial self-phase modulation (SSPM) in molybdenum disulfide suspension. To optimize the traditional wind-chime model, the concentration variable of 2D materials was introduced. The results of the unsaturated wind-chime model match quite well with the SSPM experimental results of molybdenum disulfide. Based on this model, the shortest formation time of diffraction rings and their corresponding concentration and light intensity can be predicted using limited data. Theoretically, by increasing the viscosity coefficient of the solution, the response time of the diffraction ring, to reach the maximum value, can be significantly reduced. It has advanced significance in shortening the response time of photonic diodes.
spatial self-phase modulation wind-chime model nonlinear optics Chinese Optics Letters
2022, 20(1): 011901
1 北京理工大学 光电学院 光电成像技术与系统教育部重点实验室，北京 100081
2 北京空间机电研究所，北京 100094
随着对天基对地以及临近空间目标探测的需求增大，高性能红外相机探测及海量数据定量化迫切需要高可靠性、高精度的辐射定标技术，因此，星上辐射定标装置已成为当前空间定量遥感技术发展的重要方向。在轨红外遥感相机的辐射定标主要校正探测器响应的不均匀性(相对辐射定标)和建立遥感相机输出信号与输入辐射量的函数关系(绝对辐射定标)。在介绍红外相机星上辐射定标基本原理的基础上，综述近年来几个国内外典型星上辐射定标装置及其特点，并介绍笔者所在课题组近年来基于内部定标源+天空星图的红外相机高动态范围(HDR)相对辐射定标方法的研究进展。论文对于红外辐射定标技术及星上辐射定标装置的发展具有参考意义。
辐射定标 红外相机 星上 遥感 黑体 radiometric calibration infrared sensors on-orbit remote sensing black body 红外与激光工程
2019, 48(9): 0904001
1 中国科学院光电研究院, 北京 100094
2 中国科学院大学, 北京 100049
基于光电成像器件CCD的点目标定位技术被广泛运用于天文定位、侦察等民用及军用方面。传统点目标定位精度一般为亚像素级, 受CCD自身成像误差限制, 目标定位精度难以大幅提高。提出通过干涉条纹对CCD进行标定, 从而得到CCD频域像素响应函数的精确表达式, 由此重构高质量的目标入射光场图像, 进而提高光电成像系统对点目标定位的精度。首先建立了干涉条纹标定CCD及目标光场图像重构的理想模型, 并通过仿真验证了点目标图像重构效果以及最终点目标的定位精度。仿真结果表明, 经干涉条纹标定CCD后, 重构的目标光场图像质量得到大幅度的提升, 接近于CCD像面前入射光场图像, 通过高斯曲面拟合得到点目标形心坐标及其微位移的提取精度均达微像素级别, 相比于传统的亚像素定位, 定位精度得到了大幅度的提高。
形心定位 CCD标定 图像重构 微像素 高斯曲面拟合 centroid positioning CCD calibration image reconstruction micropixel Gaussian quadrics fitting
1 中南大学物理与电子学院, 超微结构与超快过程湖南省重点实验室, 湖南 长沙 410083
2 东南大学电子科学与工程学院先进光子学中心, 江苏 南京 210096
采用Z扫描和泵浦-探测技术研究了GaN薄膜在370 nm时的非线性光学效应和非线性光动力学过程。 首先, 基于GaN薄膜的透射光谱, 结合线性光学理论分析得到了其在370 nm的线性折射率n0、 线性吸收系数α0、 光学带隙Eg等线性光学性质。 采用飞秒激光Z扫描技术, 得到了不同光强激发下的Z扫描实验响应结果, 结合非线性光学理论提取出GaN薄膜可变的光学非线性吸收效应。 在激发光子能量接近GaN带隙情况下, 低光强时材料表现为饱和吸收而高光强时为反饱和吸收, 这是因为低光强下单光子吸收占主导而高光强下以单光子感应自由载流子吸收为主。 闭孔Z扫描测量得到了GaN薄膜的三阶非线性折射系数为n2=－(1.0±0.1)×10-3 cm2·GW-1, 它几乎比传统非线性介质的高出一个数量级。 为了探究上述非线性过程的动力学弛豫时间以及进一步探究GaN薄膜非线性光动力学过程的深层物理机制, 采用了交叉偏振飞秒退相泵浦探测技术观察GaN薄膜的光激发载流子动力学弛豫过程。 实验结果表明, 在低光强下, 饱和吸收效应来源于瞬态单光子吸收, 高光强下单光子感应自由载流子吸收为非瞬态光动力学过程, 其自由载流子弛豫时间约为17 ps。 该工作将为GaN薄膜在紫外非线性纳米器件应用以及GaN薄膜非线性过程的机制分析理解提供新的思路。
GaN薄膜 自由载流子吸收 Z扫描 泵浦-探测 紫外非线性光学 GaN film Free carrier absorption Z-scan Pump-probe Ultraviolet nonlinear optics 光谱学与光谱分析
2017, 37(12): 3781
1 中南大学物理与电子学院 超微结构与超快过程湖南省重点实验室, 湖南 长沙 410083
2 东南大学 先进光子学中心, 江苏 南京 210096
基于飞秒激发Z扫描实验技术, 研究了氮化镓薄膜和不同铝掺杂含量的掺铝氮化镓(以下简称铝镓氮)薄膜的超快非线性光学响应特性。在开孔Z-scan测试中, 纯GaN晶体薄膜表现出典型的双光子吸收特性, 双光子吸收系数为3.5 cm/GW, 且随着激发光强的增大而逐渐减小。随后测试了不同铝掺杂含量的AlxGa1-xN薄膜的非线性吸收系数。结果表明, 随着铝掺杂摩尔分数的提高(0, 19%, 32%, 42%), 非线性吸收系数逐渐减小(18, 10, 6, 5.6 cm/GW)。结合半导体非线性吸收理论分析, AlxGa1-xN薄膜材料的非线性过程主要是双光子吸收主导非线性响应物理过程。实验结果与半导体双光子吸收过程Sheik-Bahae理论符合得很好。
铝镓氮薄膜 双光子吸收 能带调控 AlxGa1-xN films two-photon absorption band-gap engineering
1 中南大学物理与电子学院 先进材料超微结构与超快过程研究所,中南大学超微结构与超快过程湖南省重点实验室, 湖南 长沙410083
2 东南大学 先进光子学中心, 江苏 南京210096
采用Z-扫描和泵浦-探测技术,在光通讯波段对砷化镓(GaAs)单晶进行了非线性动力学以及非线性光学的实验研究。飞秒泵浦-探测实验结果表明,三阶非线性光学效应源于砷化镓单晶对飞秒激光的瞬态双光子吸收,而五阶非线性光学效应源于砷化镓单晶双光子吸收诱导的自由载流子吸收效应。通过Z扫描实验,得到了关于GaAs单晶所有的非线性光学参数,包括双光子吸收系数、三阶非线性折射系数、双光子吸收诱导的自由载流子吸收截面以及双光子吸收诱导的自由载流子折射截面。结果表明,砷化镓单晶在制造光限幅器件和光电探测器方面具有良好的发展前景。
双光子吸收 自由载流子吸收 砷化镓单晶 光通讯波长 two-photon absorption free carrier absorption GaAs crystal telecommunication wavelengths
1 中南大学物理与电子学院 超微结构与超快过程湖南省重点实验室, 湖南 长沙 410083
2 浙江师范大学LED芯片研发中心, 浙江 金华 321004
3 中国科学院半导体研究所 超晶格与微结构国家重点实验室, 北京 100083
利用飞秒激光Z-扫描与泵浦-探测技术, 研究了室温下ZnO/ZnS与ZnO/ZnS/Ag核-壳胶体量子点的双光子吸收效应。研究发现: ZnO基核-壳量子点的本征双光子吸收系数比ZnO体材料增大了3个数量级; 测量得到的660 nm处的ZnO/ZnS核-壳量子点双光子吸收截面约为4.3×10-44 cm4·s·photon-1, 比相应的ZnS、ZnSe及 CdS量子点大2个数量级; 当ZnO/ZnS核-壳量子点镶嵌了银纳米点时, 非线性吸收有所增强。ZnO基复合纳米结构的双光子吸收增强可归因于量子限域与局域场效应。
双光子吸收 ZnO/ZnS核-壳量子点 Z-扫描技术 two-photon absorption ZnO/ZnS core/shell quantum dots Z-scan technique
二次光学是直接决定舞台灯的输出效率、均匀度的重要环节。绿色环保的舞台照明要求LED舞台灯能够在增加总光通量的前提下，于30 m远处，形成一个4~6 m的均匀圆形光斑。而目前市场上的LED舞台灯在远距离的照明方面，不论是输出效率还是光斑的均匀性，都难以满足舞台照明的需求。设计了一种照明设计的模型，可以实现较高的输出功率和较均匀的圆形光斑。采用匀光棒、反光棱镜和反光碗的组合，可以比较好地实现远距离的照明要求。且该模型易于加工，最终的输出效率可以达到26%左右。
非成像光学 几何光学设计 照明设计 光学学报
2011, 31(s1): s100307
