1 江苏省气象台, 江苏 南京 21000中国气象局交通气象重点开放实验室, 江苏 南京 210008
2 中国气象局地球系统数值预报中心, 北京 100081
3 国家卫星气象中心, 北京 100081
4 江苏省气象台, 江苏 南京 21000
为分析国产微波遥感器真实光谱响应在数值天气预报系统同化模块中对微波辐射快速模拟的影响, 基于逐线吸收模型, 采用TOVS辐射传输（RTTOV）预报因子和风云三号D星微波温度探测仪（FY-3D/MWTS-2）搭载的大气和陆地均有辐射贡献的第四通道真实光谱响应和理想光谱响应, 通过最小二乘法, 分别拟合生成真实光谱响应和理想光谱响应对应的快速微波辐射光学厚度拟合系数。 将两种拟合系数应用于中国气象局全球预报系统（CMA-GFS）的四维变分同化系统, 采用美国环境预报中心（NCEP）的分析资料（FNL）作为CMA-GFS的气象要素背景场, 模拟不同光谱响应驱动下的微波辐射背景场, 并与FY-3D/MWTS-2真实观测场进行对比统计分析, 分别计算真实光谱响应和理想光谱响应驱动时, 不同海陆类型下的观测背景差（OMB）, 分析真实光谱响应相比理想光谱响应, 对不同海陆类型的微波辐射模拟的差异。 分析结果表明, 在微波辐射观测场值较低的情况下, 真实光谱响应和理想光谱响应驱动模拟的微波辐射背景场值略高于观测场值, 随着微波辐射场值增大, 模拟的微波辐射背景场值与观测场值更为接近； 除南半球靠近极区的少部分地区外, 真实光谱响应驱动模拟的OMB均小于理想光谱响应驱动的模拟结果, 真实光谱响应驱动的辐射背景场模拟更接近于观测场； 相比采用理想光谱响应驱动, 采用真实光谱响应驱动后, 在陆地地区, 微波辐射OMB的均方根误差（RMSE）减小约1.80%； 在海洋地区, RMSE减小约2.6%； 在海陆交界地区, RMSE减小约4.72%, 全球总体RMSE减小2.17%； 采用真实光谱响应驱动后, OMB总体的标准差（STDV）和平均绝对误差（MAE）分别减小为0.75%和4.6%。
真实光谱响应 理想光谱响应 微波辐射模拟 微波遥感资料同化 观测背景差 海陆差异分析 Real spectral response Ideal spectral response Microwave radiance simulation Microwave remote sensing assimilation Observation minus background Land-sea difference analysis 光谱学与光谱分析
2023, 43(10): 3260
湖南师范大学物理与电子科学学院，湖南 长沙 410081
单光子雪崩二极管（SPAD）可以检测到异常微弱的光信号，可广泛应用于目标跟踪、自动驾驶、荧光检测等领域。本文基于180 nm标准双极-互补金属氧化物半导体-双扩散金属氧化物半导体（BCD）工艺，设计了一种低过偏压下具有高光子检测概率（PDP）的SPAD器件。该器件在440~740 nm范围内具有良好的光谱响应。采用半径为10 μm的N+/P阱形成PN结作为感光区域，由N阱形成一个能有效防止边缘击穿的保护环。应用计算机技术辅助设计（TCAD）软件对SPAD的基本工作原理进行了定性分析，并通过建立的测试平台获得了设备的实际电气参数。测试结果表明，在1 V的过量偏置电压下，在480~660 nm的波长范围内，该器件可达到30%以上的PDP。在560 nm时，PDP峰值为42.7%，暗计数率为11.5 2。最后通过设计VerilogA混合模型验证了器件的模拟结果和实测结果之间具有良好一致性。
单光子雪崩二极管 光子探测概率 暗计数率 光谱响应 VerilogA模型 光学学报
2023, 43(23): 2313001
1 南京理工大学 电子工程与光电技术学院，江苏南京20094
2 微光夜视技术重点实验室，陕西西安710065
为了提高InGaAs光电阴极的光电发射性能，探究新型激活工艺，采用Cs/NF3和Cs/O两种激活方式对InGaAs样品进行激活实验。对同一结构的InGaAs阴极样品，分别进行了激活实验、衰减实验、光谱响应测试和表面成分分析，分别从白光光电流、衰减稳定性、光谱响应和表面成分等角度测试并分析了不同激活工艺下阴极的性能参数。通过对比Cs/NF3和Cs/O两种激活方式的实验结果可知：Cs/NF3激活后的InGaAs光电阴极在白光光电流、截止波长和光谱响应方面明显优于Cs/O激活后的样品，光谱响应的增强效果在近红外波段尤为明显，在1 064 nm处Cs/NF3激活后阴极光谱响应是Cs/O激活后的4.7倍；然而，与GaAs光电阴极Cs/NF3激活能够获得更高的阴极稳定性这一现象不同，Cs/O激活的InGaAs光电阴极的稳定性明显优于Cs/NF3激活，Cs/NF3激活在截止波长和光谱响应方面的优势在连续光照衰减后消失。
InGaAs光电阴极 Cs/NF3激活 Cs/O激活 稳定性 光谱响应 InGaAs photocathode Cs/NF3 activation Cs/O activation stability spectral response
1 四川大学 材料科学与工程学院, 成都 610064
2 英飞睿(成都)微系统技术有限公司, 成都 610299
3 江苏鹏举半导体设备技术有限公司, 南通 226010
为了反映器件几何尺度上各个区域的性能分布, 采用波长为852 nm且可调聚焦面积的激光束作用在CdTe薄膜太阳电池的P-N结微区表面, 产生定域诱导光致电流响应, 并通过设置样品台的步进方式, 得到了所测器件在几何面积范围内的微区光谱响应分布图, 获得更直观的器件电流分布均匀性和P-N结特性。结果表明, 这种测试方式能够简化且低成本地建立与CdS/CdTe异质结制作技术密切相关的沉积与后处理工艺参数和材料特性的联系, 进而获得异质结界面分布均匀性与太阳电池电流-电压(I-V)特性参数均匀性的对应关系。该研究可为提高太阳电池的性能提供实验测试依据。
激光技术 微区光谱响应 激光诱导 CdTe薄膜太阳电池 laser technique local spectral response laser-induced CdTe thin-film solar cell
中国电子科技集团公司第四十一研究所, 山东青岛 266555
随着太赫兹探测技术的发展, 精确测量太赫兹探测器的光谱响应变得越来越重要。分析了太赫兹探测器相对光谱响应的测量原理, 搭建了一套太赫兹探测器相对光谱响应测量系统,对系统测量不确定度来源进行分析, 选用太赫兹探测器对测量系统不确定度进行验证。通过分析实验数据可知, 在 1~10 THz范围内, 系统的扩展不确定度为 9.2%, 可以满足目前太赫兹探测器相对光谱响应测量的需求。
太赫兹探测器 光谱响应度 交替法 测量不确定度 terahertz detector relative spectral response alternate method uncertainty of measurement 太赫兹科学与电子信息学报
2022, 20(12): 1245
1 南京理工大学电子工程与光电技术学院，江苏 南京 210094
2 微光夜视技术重点实验室，陕西 西安 710065
电子轰击有源像素传感器（EBAPS）是一种利用真空技术将光阴极、电子敏感有源像素传感器（APS）芯片和基座封装成的真空-固体混合型微光器件。积分灵敏度是EBAPS重要的性能参数之一，但国内目前还缺乏相应的测试手段。因此，基于EBAPS的工作原理和微光像增强器的光谱响应测试方法，用数字-电子转换因子和输出信号得到的电子数对光谱响应度进行表征，并设计了EBAPS的光谱响应测试系统。利用该系统获得了EBAPS器件在-800 V工作电压下的光谱响应曲线，器件的积分灵敏度为3.2×108（s·lm）-1，重复度为0.65%。
探测器 电子轰击 有源像素传感器 光谱响应 测试系统 电子数 激光与光电子学进展
2022, 59(13): 1304001
1 中国科学院红外探测与成像技术重点实验室, 上海 200083
2 中国科学院上海技术物理研究所, 上海 200083
3 中国科学院大学, 北京 100049
基于黑体的在轨辐射定标是多通道扫描成像辐射计(AGRI)红外通道采用的辐射定标方案之一,AGRI某些长波红外通道的图像经过黑体定标后仍残留部分条带噪声,这将影响图像质量。分析了AGRI基于星上黑体的辐射定标模型,提出了通道内像元间光谱响应非均匀性的概念;对像元间光谱响应非均匀性与条带噪声的关系进行了仿真分析;基于分析结果,提出了一种利用均匀场景进行相对辐射定标的方法,并使用AGRI的成像数据,验证了该方法对抑制由像元间光谱响应非均匀性导致的条带噪声的有效性。
成像系统 黑体定标 光谱响应非均匀性 条带噪声 相对辐射定标 风云四号 光学学报
2022, 42(12): 1211001
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 应用光学国家重点实验室, 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 暨南大学理工学院, 广州市可见光通信工程技术重点实验室, 广州 510632
为了实现硅基雪崩光电二极管蓝光波段（400~500 nm）高光响应度，设计了SACM型基本器件结构，探究了倍增层厚度对器件的雪崩击穿电压及光电流增益的影响及倍增层掺杂浓度对光响应度的影响，综合考虑光响应度和击穿电压的因素，结果表明：当表面非耗尽层掺杂浓度为1.0×1018 cm−3、厚度为0.03 μm；吸收层掺杂浓度为1.0×1015 cm−3、厚度为1.3 μm；场控层掺杂浓度为8.0×1016 cm−3、厚度为0.2 μm；倍增层掺杂浓度为1.8×1016 cm−3、厚度为0.5 μm时，器件具有较低的击穿电压Vbr-apd=34.2 V。当Vapd=0.95 Vbr-apd，该结构在蓝光波段具较高的光响应度（SR=3.72~6.08 A·W−1）。上述研究结果对高蓝光探测响应度Si-APD实际器件的制备具有一定的参考价值。
雪崩光电二极管 硅 光谱响应度 avalanche photodiode silicon spectral response
1 微光夜视技术重点实验室，西安 710065
2 南京理工大学 电子工程与光电技术学院，南京 210094
为提高激活后GaAs光阴极的稳定性，延长微光夜视器件的工作寿命，围绕Cs/O激活方法和衰减特性进行实验研究。通过对比传统“yo-yo”激活法和改进“yo-yo”激活法在Cs/O激活光电流、光谱响应以及光照衰减方面的差异，发现采用改进“yo-yo”激活法的GaAs光阴极光谱灵敏度更高且稳定性更好。利用四极质谱仪监测真空腔内残气成分和分压强变化，基于衰减模型拟合光电流实验曲线，求得不同残气成分对GaAs光阴极性能衰减影响的权重因子。结果表明水蒸气和二氧化碳的影响最大，甲烷和一氧化碳次之，氢气几乎不产生影响，而其它碳氢有机分子也会产生负面影响。总体看来，改进的“yo-yo”激活法对GaAs光阴极表面吸附含氧气体分子造成的性能衰减具有明显的改善效果，这将有助于提高微光夜视器件中GaAs光阴极的稳定性。
GaAs光阴极 Cs/O激活 残余气体 稳定性 光谱响应 GaAs photocathode Cs/O activation Residual gas Stability Spectral response
华中科技大学 光学与电子信息学院 光电工程系, 武汉 430074
为了准确测量光电成像系统的绝对光谱响应效率, 采用光学系统光能量传递公式以及图像传感器的物理模型, 得到了光电成像系统绝对光谱响应效率的计算公式, 在此基础上设计了基于积分球、多光谱发光二极管光源、标准探测器及透射式平行光管的光电成像系统绝对光谱响应效率测量装置, 并对光谱响应效率已知的可见光数字相机进行实验测量和分析。结果表明, 在380nm~1100nm波长范围内测量装置测得的可见光数字相机的绝对光谱响应效率与标准值具有较好的一致性, 最大相对误差为1.7%, 各波长点的测量不确定度在置信概率为95%时均小于0.2%, 满足一般的测量要求。该装置能够准确地对光电成像系统的绝对光谱效应效率进行测量。
成像系统 图像传感器 绝对光谱响应 标准探测器 imaging systems image sensor absolute spectral response standard detector
