1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所,安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学,安徽 合肥 230036
为了使光谱仪能同时兼顾宽吸收光谱范围和高光谱分辨率两种特性,搭建了一台近红外虚像相位阵列光谱仪,单帧谱宽约为25 nm(140 cm-1),光谱分辨率为4.5 pm(0.024 cm-1),结合改进的旋转光栅结构,实现了1.26~1.50 μm的宽光谱检测。使用超连续光源及光学吸收多通池,在1.43~1.45 μm处,以CO2为例开展了宽带高分辨光谱测量技术研究,使用图像增强算法提高了弱吸收的光谱提取精度,考虑光谱仪的仪器展宽进而提升了气体参数反演准确度。实测光谱与理论光谱的对比结果验证了系统测量的准确性与可靠性。
虚像相位阵列光谱仪 宽带吸收光谱 高分辨率 CO2探测 光学学报
2023, 43(18): 1899914
红外与激光工程
2022, 51(12): 20220275
1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院,安徽 合肥 230026
2 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室,安徽 合肥 230031
针对宽波段吸光度直接反演温度的测温方法,数值仿真分析了300~2000 K温度范围内光谱噪声独立作用、光谱参数误差独立作用和二者综合作用对温度反演精度的影响。在光谱噪声单独作用下,以±0.005幅值噪声为一倍噪声,添加幅值从±0.005增加至±0.1的光谱噪声。当噪声幅值为±0.1时,温度的最大标准差为46.58 K@1700 K,为达到小于10 K的标准差,需将光谱噪声幅值控制在±0.02以内。在光谱参数误差单独作用下,分别对可标定的强吸收线和不可标定的弱吸收线的光谱参数添加1%和10%~50%的误差,温度最大标准差为7.77 K@1300 K(1%和40%的误差组合),其中线强误差对温度反演的影响较大,故应尽量将线强标定误差控制在1%以内。在光谱噪声和光谱参数误差的综合作用下,光谱噪声对测温精度的影响更大,在实际测量过程中获得信噪比较好的吸收信号可减小光谱噪声带来的影响。
光谱学 吸收光谱 宽波段吸收光谱 温度测量 光谱噪声 光谱参数误差 光学学报
2022, 42(18): 1830003
1 桂林电子科技大学信息与通信学院广西无线宽带通信与信号处理重点实验室, 广西 桂林 541004
2 深圳大学光电工程学院光电子器件与系统教育部重点实验室, 广东 深圳 518060
3 深圳大学光电工程学院广东省光纤传感技术粤港联合研究中心, 广东 深圳 518060
平面金属/介质薄膜结构吸波体的吸收性能优越,制备过程简单,应用前景广阔,因此备受关注。为了提高吸收性能,提出了一种基于Fabry-Perot (FP)共振吸收的具有多层Zr/SiO2结构的超宽带完美吸波体。通过传输矩阵法并结合遗传算法,对结构参数进行了优化。计算结果表明,具有10层Zr/SiO2结构(构成了4个串联FP腔)的吸波体在0.4~3.0 μm波长范围内的最低吸收效率均超过96.6%,平均吸收效率高达98.6%。即使只设置4层结构,其在该波段的平均吸收效率依然可达91.5%。同时分析了该结构在其他波段的吸收特性,并计算了其平均吸收效率与层数之间的关系。与其他复杂结构的吸波体相比,所设计的吸波体具有工作带宽大、吸收效率高和结构简单等特点,在太阳能收集、热辐射器、红外隐身等领域有广阔的应用前景。
材料 薄膜结构 吸波体 宽带吸收 Fabry-Perot腔
1 华南理工大学电子与信息学院,广东 广州 510640
2 华南农业大学工程学院,广东 广州 510642
超表面是一种可实现多功能超常电磁调控的超薄型二维阵列平面。它由超材料结构单元组成,可以灵活有效地操控电磁波的相位、极化方式、传播模式等特性,因而在可控智能表面、新型波导结构、电磁波吸收和小型谐振器件等方面展现了广阔的应用前景。本文介绍了超表面的基本概念和背景,同时总结论述了红外和太赫兹波段下,实现完美吸收表面、宽带吸收以及可调吸收等几种超表面器件的设计与发展思路,最后对其潜在问题以及未来趋势进行讨论。
超表面 完美吸收 宽带吸收 可调谐超表面 metasurface perfect absorption broadband absorption tunable metasurface
Author Affiliations
Abstract
1 Univ. of Orleans, CNRS, GREMI, UMR 7044, 14 Rue d'Issoudun, BP6744, 45067, Orleans, France
2 CNRS, LPG, UMR 6112, 2 rue de la Houssinere, BP 92208, 44322, Nantes, France
3 Onera - The French Aerospace Lab, F-91761, Palaiseau, France
In order to acquire a broadband absorption spectrum in a single shot, a compact radiation source was developed by using a Z-pinch type electric discharge. This paper presents the mechanical and electrical construction of the source, as well as its electrical and optical characteristics, including the intense continuum of radiation emitted by the source in the UV and visible spectral range. It also shows that the compactness of the source allows direct coupling with the probed medium, enabling broadband absorption measurement in the spectral range of 200e300 nm without use of an optical fiber which strongly attenuates the light in the short wavelength range. Concretely, thanks to this source, broadband spectral absorption of NO molecules around 210 nm and that of OH molecules around 310 nm were recorded in this direct coupling arrangement. Copper atom spectral absorption around 325 nm of the peripheral cold zones of an intense transient arc was also recorded. Copyright ? 2016 Science and Technology Information Center, China Academy of Engineering Physics. Production and hosting by Elsevier B.V. This is an open access article under the CC BY-NC-ND license (http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/).
Z-pinch Z-pinch Broadband radiation source Broadband radiation source Broadband absorption spectrum Broadband absorption spectrum Matter and Radiation at Extremes
2016, 1(3): 179
中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
基于可调谐半导体激光吸收光谱技术开展了检测空气中乙醇蒸气浓度的方法研究,并采用乙醇分子在7180 cm-1(1393 nm)附近的吸收峰作为鉴别乙醇的特征信息。建立多元线性回归方程来拟合求解多分子吸收共存的问题,以消除共存水蒸气对空气中乙醇蒸气含量检测的干扰。针对谱线处理中存在的光谱误差问题,提出了修正方程,与实验的结果一致。开放光路测量实验结果表明,系统的积分浓度检测限达到30×10-6 m。
光谱学 乙醇蒸气 半导体激光器 宽带吸收
中国科学院安徽光学精密机械研究所 中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
酒精是相对复杂的分子,在常压下为宽带吸收,其OH基团的泛频吸收区位于近红外70007300 cm-1处。 利用可调谐二极管激光光谱学(TDLAS)方法测量了含有少量水汽的酒精蒸汽在7180 cm-1附近的吸收谱线,通过 多项式拟合消除水汽吸收谱线干扰,获得了酒精蒸汽的特征吸收光谱,其半高半宽为1.3 cm-1; 并对不同浓度酒精蒸汽吸收谱线线型做了研究,证明其线型与酒精分压不相关,为发展基于TDLAS酒驾遥测技术奠定了基础。
吸收光谱 酒精蒸汽 可调谐二极管激光吸收光谱 宽带吸收 多项式拟合 absorption spectrum ethanol vapor tunable diode laser absorption spectroscopy broadband absorption polynomial fitting