1 宁波大学高等技术研究院, 宁波 315211
2 浙江省光电探测材料及器件重点实验室, 宁波 315211
梯度折射率红外成像系统可在保持成像性能的基础上, 极大降低系统的尺寸、质量和成本, 有望推进红外成像系统向轻小型发展。然而, 目前没有可用的红外梯度折射率光学材料。本文基于65GeS2-25In2S3-10CsCl硫系玻璃, 利用梯度温度场热诱导析出轴向梯度分布的β-In2S3纳米晶体, 制得梯度折射率透明硫系微晶玻璃。结果表明: 析出的β-In2S3晶体为不同晶面取向纳米晶组成的多晶结构, 尺寸约为25 nm, 且晶体尺寸、数量与梯度温度场密切相关; 制得的梯度折射率硫系微晶玻璃仍保持良好的长波红外透过率, 且其10 μm处最大折射率差Δn达0.047。
硫系玻璃 热诱导析晶 梯度折射率 微晶玻璃 红外透过率 光学材料 chalcogenide glass thermally induced crystallization gradient refractive index glass-ceramics infrared transmission optical material
1 新疆农业大学数理学院, 新疆 乌鲁木齐 830052
2 新疆农业大学机电工程学院, 新疆 乌鲁木齐 830052
苹果产地溯源具有重要的应用价值和现实意义。 为了探寻苹果产地溯源新方法, 以红富士品种为研究对象, 以新疆阿克苏、 山东烟台、 陕西洛川三个产地671个红富士苹果样本为试材, 分别采集其590~1 250 nm的近红外透射光谱, 然后基于分数阶微分(FD)及主成分分析(PCA)-谱回归判别分析(SRDA)进行多模型融合, 构建红富士苹果产地溯源的集成学习模型。 首先, 将经过光谱校正后的光谱数据划分为训练集和测试集, 并利用分数阶微分预处理训练集光谱, 获取不同阶次(取0~2阶, 步长为0.1)的分数阶微分光谱; 结合不同阶次的分数阶微分光谱及PCA-SRDA算法构建基学习器, 将基学习器预测结果构成一个新训练集, 并通过决策树算法完成模型融合, 得到最终分类预测模型; 随后, 采用对应阶次的分数阶微分预处理测试集光谱, 并基于已建立的基学习器, 获得测试集相应的预测结果; 最后, 将预测结果构成一个新测试集, 并基于已建立的分类预测模型, 输出最终的预测结果。 按7:3比例随机划分样本集, 并进行200次重复实验。 结果表明, 结合不同阶次的分数阶微分预处理及线性判别分析(LDA)、 SRDA、 PCA-LDA、 PCA-SRDA算法建立多模型融合集成学习模型, 具有较好的鉴别效果和较强的鲁棒性, 其中, FD-PCA-SRDA多模型融合集成学习模型为最优, 其训练集的平均精度为97.33%, 标准差为0.49%, 测试集的平均精度为94.84%, 标准差为1.48%。 故, 分数阶微分技术及PCA-SRDA算法结合近红外透射光谱可成功、 有效地实现苹果产地溯源。
近红外透射光谱 分数阶微分 主成分分析-谱回归判别分析 苹果 产地溯源 Near-infrared transmission spectrum Fractional differential Principal component analysis-spectral regression discriminant analysis Apple Origin traceability 光谱学与光谱分析
2022, 42(10): 3249
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 北京农业智能装备技术研究中心, 北京市农林科学院, 北京 100097
2 重庆邮电大学, 重庆 400065
水体COD的光谱学传感技术是现代环境监测的一个重要发展方向, 与传统的分析方法相比, 光谱分析技术更具有可连续监测、 可在线监测和检测快速的明显优势, 适合对环境水样COD的定点实时监测。 分别获取水样的紫外吸收光谱和近红外光谱, 通过不同的光谱预处理方法结合偏最小二乘法、 多元线性回归法建立水样的COD定量预测模型, 对水体COD的紫外和近红外光谱的定量预测及相关模型参数进行分析, 发现用S-G平滑处理后的紫外光谱和近红外光谱建立的PLS模型均得到最佳预测效果, 预测集R2分别为0.992 1和0.987 7, RMSEP分别为10.438 6和5.972 0。 紫外和近红外光谱法的MLR模型预测效果较差, 预测集R2分别为0.928 0和0.957 3。 通过实验结果综合对比分析, 紫外吸收光谱在280～310 nm谱区建模预测性能较好, 近红外光谱在7 250～6 870 cm-1谱区建模预测性能较好, 紫外光谱对应定量预测模型的决定系数较高, 而近红外光谱的稳定性和重复性更好。 研究表明光谱传感技术可用于环境实际水体COD的定量预测分析, 为开发便携式水体检测设备奠定了理论基础。
紫外吸收光谱 近红外透射光谱 预测模型 COD COD Ultraviolet absorption spectrum Near infrared transmission spectra Prediction model 光谱学与光谱分析
2017, 37(9): 2724
1 宁波大学 高等技术研究院 红外材料及器件实验室，浙江 宁波 315211
2 浙江省光电探测材料及器件重点实验室，浙江 宁波 315211
利用传统熔融-淬冷工艺制备了65GeS2-15Ga2S3-(20-x)CsCl-xCsI(x=0, 5, 10, 15, 20)系列硫卤玻璃；通过测试该系列玻璃样品的密度、显微硬度、可见/近红外吸收光谱、红外透射光谱、喇曼谱、XRD衍射谱、玻璃转变温度等，对其进行了系统研究.结果表明：该系列玻璃具有较宽的成玻范围，在0.42～12 μm范围内具有良好的透过率;随着CsI含量（mol%）的增加，玻璃的密度逐渐增大；随着CsCl含量（mol%）的增加，光学带隙以及硬度逐渐增大；玻璃样品的玻璃转变温度随Cl－、I－的共掺比例发生明显变化, 当Cl－（mol%）：I－（mol%）=1时，玻璃转变温度最低.
硫卤玻璃 多光谱 共掺 光学带隙 红外透过 Chalcohalide glasses Multispectral Co-doped Optical band gap Infrared transmission 光子学报
2016, 45(10): 1016002
中国科学院上海技术物理研究所 红外成像材料与器件重点实验室, 上海 200083
利用气相外延法生长了Hg1-xCdxTe梯度带隙薄膜材料,通过小光点红外透射光谱测试,研究了材料的横向组分波动.利用多层模型和膜系传递矩阵对该薄膜材料的红外透射光谱和气相外延薄膜材料的纵向组分分布进行计算,计算结果与实验吻合,材料纵向组分分布与通过能谱测量的样品截面组分变化趋势一致.用光伏器件的制作工艺,选取气相外延生长的Au掺杂中波材料,制备了10元线列器件,测试结果表明器件性能较好,95 K黑体D*λP可达4.20×1011(cm·Hz1/2·W-1).
碲镉汞 梯度带隙 雪崩光电二极管 红外透射光谱 气相外延薄膜 HgCdTe Graded-gap Avalance photodiode Infrared transmission spectra Vaper phase epitaxy films
1 宁波大学 信息科学与工程学院 红外材料及器件实验室, 浙江 宁波 315211
2 Laboratory of Glasses and Ceramics, UMR 6226 CNRS-University of Rennes 1, Rennes Cedex 135042, France
为获得高质量的远红外硫系玻璃, 采用传统的真空熔融淬冷法配合真空低温固化技术制备了高卤素含量的Te硫系玻璃(卤素Imax=40 at.%), 并分析了该系列Ge20Te80-xIx(x=10、15、20、25、30、35、40)硫卤玻璃样品.采用分光光度计和傅里叶红外光谱仪等光学仪器分析该玻璃的可见/近红外吸收光谱和红外透射光谱等频谱性质, 利用Raman光谱仪和X射线衍射仪分析了玻璃的内部微观结构.研究表明, 随着卤素I元素的增加, 可见/近红外吸收光谱的短波截止边持续发生蓝移, 光学带隙持续增大, 从近红外的1 μm一直到远红外波长25 μm都保持透光性;Ge20Te65I15玻璃的转变温度最大, 在138℃附近, 其红外透过率最高, 达到50%.
Te基硫卤玻璃 红外透过 蓝移 光学带隙 吸收光谱 Te-based chalcohalide glasses Infrared transmission Blue shift Optical band gap Absorption spectra
1 军械工程学院电子与光学工程系，河北 石家庄 050003
2 重庆绿色智能技术研究院，重庆 400714
利用常压化学气相沉积（ CVD）法制备大面积单层石墨烯，并分别转移一层和三层至蓝宝石基底表面。采用共焦拉曼光谱仪对样片表面多点进行测量，以表征不同位置转移石墨烯的层数、缺陷与连续性。考虑石墨烯在红外波段的自由载流子吸收和泡利阻塞效应，计算得到光电导率随波长变化的曲线。利用傅里叶变换红外光谱仪对石墨烯样品中波红外（ 3～5.m）透过率进行了测试，结果表明其在中波红外存在明显的泡利阻塞效应。实测的单层石墨烯中波红外相对透过率为 98.5%，明显高于可见区域。三层石墨烯的相对透过率也与仿真结果相仿。由此可见，石墨烯将有望弥补 ITO在中波红外透明窗口电磁屏蔽应用方面的不足。
石墨烯 化学气相沉积 红外透过光谱 蓝宝石基底 graphene CVD infrared transmission spectrum sapphire substrate
1 宁波大学 红外材料及器件实验室，浙江 宁波 315211
2 Laboratory of glasses and Ceramics, UMR 6226 CNRSUniversity of Rennes 1, Rennes Cedex 135042, France
用传统的熔融淬冷法制备了远红外Te基硫系玻璃(Ge15Ga10Te75)100x(KBr)x(x=2、4、6、8 mol％).利用X射线衍射仪、差示扫描量热仪等设备测试玻璃的结构和物化性质，分析了引入KBr对Te玻璃的结构、化学和物理热稳定性等方面的影响;利用分光光度计、红外光谱仪等光学方法研究了该类Te玻璃的光谱性质，分析了KBr对该类玻璃的短波吸收和红外透过光谱的影响;利用Tauc方程估算了玻璃样品直接和间接的光学带隙.实验结果表明：随着KBr含量的增加，玻璃的短波截止边发生红移，而红外截止边基本没有发生变化,该组玻璃始终保持较宽的红外透过范围.
硫系玻璃 光谱性质 光学带隙 红外透过 Chalcogenide glasses Optical properties Optical band gaps Infrared transmission
介绍了叠层紫外/红外双色探测器结构特点、工作原理及选择 CdS晶体材料制作紫外探测器光敏元的理论依据。阐述了 CdS晶片制备及表面抛光质量的重要性和必要性。针对磨抛工艺对 CdS紫外探测器性能的影响进行了研究。对比了几种抛光液对晶片表面的抛光效果，并进行了扫描电镜、红外透过率和表面粗糙度分析，得到了抛光后晶片表面的扫描电子显微镜（ SEM）照片和 CdS晶片厚度与红外透过率的关系曲线及 CdS晶片厚度与振动噪声的关系。通过理论和实践的结合，确定了最佳抛光材料及最佳晶片厚度，研制出了完全能满足紫外探测器工艺要求的 CdS探测器晶片。
紫外探测器 CdS晶片 抛光 红外透过率 表面粗糙度 ultraviolet detector CdS wafer polishing infrared transmission surface roughness
