延安大学 物理与电子信息学院，陕西 延安 716000
通过数值和解析相结合的方法研究了对称和不对称分子谐波辐射与其结构的内在关系。首先应用虚实演化法得到了对称分子和不对称分子的基态波函数的数值表达式，从基态波函数出发，计算了束缚-连续态跃迁偶极矩，并与纯解析方法得到的跃迁偶极矩进行了比较。结果表明：对于对称分子，用虚实演化方法计算得到的基态波函数显著改善了奇次偶极矩和奇次谐波谱的一致性；对于不对称分子，得到的基态波函数显著改善了奇偶偶极矩最小值和奇偶谐波极化最大值之间的一致性；结果验证了高次谐波谱与跃迁偶极矩之间的一一对应关系。通过跃迁偶极矩可重构分子轨道，从而深入了解对称分子高次谐波与对称分子轨道之间的相互关系及不对称分子奇偶高次谐波与不对称分子轨道之间的相互关系。
高次谐波 跃迁矩阵元 数值法 解析法 对称分子 不对称分子 High-order harmonic generation Transition matrix elements Numerical method Analytical method Symmetric molecules Asymmetric molecules
1 青岛科技大学海洋科学与生物工程学院, 山东 青岛 266011
2 广西大学轻工与食品工程学院, 广西清洁化制浆造纸与污染控制重点实验室, 广西 南宁 530004
在能源紧缺和环境恶化的双重压力下, 利用农林生物质替代化石资源生产生物燃料、 生物基化学品和材料逐步发展成为世界范围内的研究热点, 而细胞壁中纤维素、 半纤维素、 木质素以及其他少量组分的空间分布不均一性和化学结构复杂性构成了天然抗降解屏障, 严重阻碍生物质的转化效率, 因此需要对木质纤维原料进行预处理, 以期破坏细胞壁的宏观壁垒, 实现生物质的低成本高效转化。 在此过程中, 全面了解木质纤维细胞壁的化学组成、 结构特性及其在生物质转化过程中的解构机理是高效利用农林生物质的重要前提。 由于拉曼光谱具有样品制备要求低、 灵敏度高、 且能在原位状态下对样品进行定性、 定量分析等特点, 使得拉曼光谱成为研究木质细胞壁结构的有力工具。 尤其与显微技术相结合时, 可以同时获得木质纤维细胞壁主要组分的微区分布与超分子结构信息, 实现生物质转化过程中化学组分动态变化的可视化研究。 首先介绍了拉曼光谱成像的工作原理, 并对纤维素、 半纤维素和木质素的拉曼特征信号进行了归属。 其次, 总结了近几年拉曼光谱在生物质转化领域内的应用与研究进展, 综述了拉曼光谱在未处理状态下以及稀酸、 水热、 稀碱等不同预处理过程中的分析方法, 对细胞壁主要组分的分布进行表征, 以揭示预处理过程中各组分的溶出过程及迁移规律, 为在细胞及亚细胞水平探究预处理诱导细胞壁主要组分动态溶解机制提供了有效路径。 此外, 针对检测中收集的光谱数量过多、 分析难等问题, 文章重点介绍了主成分聚类分析法和顶点成分分析法两种拉曼数据分析方法, 用于提取特征信息并对光谱进行分类研究, 以深入探究特定组分的空间分布和分子结构。 最后, 根据上述分析展望了拉曼光谱在生物质转化领域的研究趋势, 为相关研究提供技术参考。
拉曼光谱 细胞壁 局部化学 预处理 光谱分析方法 Raman spectroscopy Cell wall Topochemistry Pretreatment Spectra analytical method 强激光与粒子束
2021, 33(8): 081002
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室,安徽 合肥 230031
2 上海卫星工程研究所,上海 200240
ECRS分析法是取消、合并、重排和简化英文首字母的简称,该方法在工业工程中有着重要而广泛的应用。针对航天发射场光学载荷测试的特点, 在继承前期发射任务的基础和确保可靠性安全性的前提下,分析了测试流程之间的关系,使用ECRS进行流程优化工作,缩短了测试时间,增强了 测试发射能力。最后对发射场测试流程优化工作做了展望。
ECRS分析法 光学载荷 发射场测试流程 ECRS analytical method optical payload test procedure on space launch site 大气与环境光学学报
2019, 14(2): 123
以脲素为燃烧剂, 采用燃烧法在较低引发温度下快速合成了CaAl12O19∶xMn4+发光粉体。 采用正交分析法考查了煅烧温度、 Mn4+掺杂量、 燃烧剂用量和煅烧时间等合成条件对荧光粉发光强度的影响。 实验结果表明: 煅烧温度1 200 ℃, Mn4+掺杂量2%, 燃烧剂/CaAl12O19摩尔比为50∶1, 煅烧时间5 h为最佳合成工艺, 制得的荧光粉的发射强度为95.8。 该荧光粉由于Mn4+的2E—4A2跃迁, 在643和656 nm呈现强红色发光, 其中656 nm为最大发射峰; 在470 nm处的最大激发峰是属于Mn4+配位场的4A2—4T2跃迁, 470 nm激发峰可以与LED芯片的465 nm发射相匹配。
燃烧法 正交分析法 白光LED Combustion method CaAl12O19 CaAl12O19 Orthogonal analytical method White light LED 光谱学与光谱分析
2016, 36(10): 3211
1 中国科学院上海光学精密机械研究所空间激光信息传输与探测技术重点实验室, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了快速评估水下激光通信系统的最大通信距离，提出了一种半解析的方法。对于给定的水下光学信道，仅仅需要进行两次仿真就可以获得系统的最大通信距离。即使系统参数改变，也不再需要进行额外仿真。根据水下光学信道参数，通过简单的数学运算获得了两个参考距离。并针对每个参考距离各进行了一次仿真。最后根据理论分析和仿真结果，推导出了最大通信距离的计算公式。为了验证该计算方法的有效性，将计算结果与实验结果进行了对比。对比结果表明两者吻合得很好，故所提出的半解析方法的有效性得以证实。
光通信 水下激光通信 半解析方法 最大通信距离 蒙特卡罗法
哈尔滨工业大学空间光学工程研究中心，黑龙江 哈尔滨 150001
建立并提出了空间红外光学系统热控温度对光学系统性能的影响分析模型及方法。首先在有限元分析基础上，利用Zernike多项式表征热力学环境引起的光学表面形变，并考虑到温度对材料折射率的影响，完善了光学系统传递函数(MTF)分析模型，利用该模型可得出MTF在热力学和惯性载荷作用下的变化规律；然后从热辐射传输机理出发，建立了融入光学系统自身辐射的背景辐射计算模型，利用该模型可实现光学表面自身热辐射在像面产生辐照度的分析计算，从而提出了红外光学系统性能分析方法。最后针对实际空间红外光学系统，开展了系统性能随热控温度变化的分析实验。结果表明：当将系统热控温度设置为10 ℃时，可实现背景辐射下降48.6%的同时，光学系统MTF降低30%的应用需求。模型与方法可用于红外光学系统背景辐射水平和成像质量变化规律的研究，并应用于最佳热控温度的优化选择，为空间红外光学系统热控设计提供理论指导。
空间红外光学系统 系统性能分析方法 Zernike多项式 背景辐射计算模型 space infrared optical system analytical method of system performance Zernike polynomial MTF MTF calculation model of background radiation
1 赣南师范学院物理与电子信息学院, 江西 赣州 341000
2 赣南师范学院光电子材料与技术研究所, 江西 赣州 341000
用解析法研究了非局域非线性介质构成的平板波导中正交偏振、中心重合的双高斯光束的传输规律，得到了两光束各参量的演化方程和两个临界功率，其大小与耦合系数m和非局域程度有关。在无双折射的情形下，当两光束初始束宽相等时，临界功率也相等。当光束初始功率等于临界功率时，得到了两个正交偏振的高斯型线偏振空间孤子，其与介质的非局域程度无关。对于强非局域情形，在无双折射条件下，得到了光束各参量的演化解析表达式。当总功率等于临界功率，而两光束功率不相等时，得到了两个正交偏振的高斯型呼吸子，功率大的光束束宽作周期压缩振荡，功率小的光束束宽作周期展宽振荡。
非线性光学 非局域平板波导 解析法 高斯光束 中国激光
2014, 41(s1): s102004
1 西北大学物理学系, 陕西 西安 710069
2 西北大学光子学与光子技术研究所, 陕西 西安 710069
在理论上研究了电磁感应透明（EIT）介质的高阶非线性特性。引入一种区别于迭代法的新方法，该方法基于暗共振的分布情况，得到跃迁密度矩阵元的全解，在此基础上得到原子体系对探针光的各阶响应。研究结果表明，线性（一阶）极化率表现破坏性相干，非线性(三阶)极化率表现建设性相干；在各向同性介质中偶数阶次的非线性响应消失。进一步研究发现，五阶极化率和线性极化率一样呈现破坏性相干。研究结果为探索光波在EIT介质传输过程中高阶非线性对光波演化的影响提供了理论依据。该方法为研究高阶非线性效应提供了一种新的理论途径。
量子光学 高阶非线性 电磁感应透明 解析法 迭代法
1 中国海洋大学光学光电子实验室, 山东 青岛 266100
2 国家海洋局第一海洋研究所海洋物理与遥感研究室, 山东 青岛 266061
3 中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境动力学实验室, 广东 广州 510301
4 中国海洋大学电子系, 山东 青岛 266100
赤潮爆发时水体叶绿素a质量浓度升高，引起浮游植物吸收系数、光束总吸收系数等水体固有光学性质（IOP）的变化，并导致水体表观光学性质（AOP）的改变。海洋光学浮标可实现水体表观光学性质的定点连续时间序列观测，基于此发展相应的模型方法有望实现赤潮生消全过程的监测。利用一次赤潮生消过程的海洋光学浮标数据，发展了一种赤潮半分析监测方法。该方法首先由光学浮标数据得到的水体光谱漫衰减系数Kd(λ)和遥感反射率rrs(λ)，结合经验确定的水下光场平均余弦进行水体光束总吸收系数a(λ)的半分析估算，然后再半分析反演浮游植物吸收系数aph(λ)和叶绿素a质量浓度。经检验，该方法估算a(675)，aph(675)和叶绿素a质量浓度的中值相对误差分别为8.6%，34.9%和38.9%。将本方法与半分析方法(QAA)和统计回归方法进行了对比分析，本方法的优势在于反演精度较高，所采用的经验参数大都源自辐射传输理论计算、不依赖于浮标数据且对反演结果的影响有限。
海洋光学 赤潮监测 半分析方法 浮标 吸收系数
