光强非线性响应下的光致热弹光谱光强修正

提出了基于光强非线性响应的光致热弹光谱光强修正方法,实现了激光光强的准确修正。控制DFB激光器工作于波长调制模式,设置激光调制频率为16369.75 Hz,通过光纤放大器增强其出射光强非线性项的幅值,光束经多次反射池后汇聚于石英音叉根部激发光热信号,采用数字锁相放大器解调得到对应的谐波信号,通过多项式拟合谐波信号背景,反演得到与浓度及光强分别对应的谐波信号。实验结果表明,当光强从22.03 mW变化至3.16 mW,谐波信号背景幅值与光强具有良好的线性关系,线性相关系数大于0.998,归一化后的谐波信号幅值波动小于0.37%。针对甲烷测量,系统在较大的浓度范围内具有良好的线性响应,谐波信号信噪比表明系统的最低检测限达0.22×10-6。该研究为光致热弹光谱的光强修正提供了一种新的方法,可有效提高LITES系统在长期测量应用中的稳定性。

考虑光强分布的光通信光栅列阵光束整形方法

光栅单元阵列由大量的单元组成,每个单元的大小和形状都需要精确控制,以确保光束的整形效果。然而,在光通信过程中,光强分布的变化会导致光栅列阵中每个单元的响应度不一致,从而引起每个单元接收到的光信号出现差异,进而影响光束的整形效果。因此,提出一种考虑光强分布的光通信光栅列阵光束整形方法。以光通信光栅列阵中的最常用的列阵波导光栅为例,通过阵列波导结构中的阵列波导的芯区宽度、芯区折射率、包层折射率、波导周期宽度等参数,结合波导中的传播常数受到光束波长和折射率影响,得到阵列波导的归一化本征方程,将其结果结合匀化洛伦兹函数得到入射光和出射光的光强分布,通过计算得到光通信光栅列阵光束入射光及出射光的映射函数,利用函数调整光学参数,实现光通信光栅列阵光束整形。实验结果表明:该方法对光通信光栅列阵光束的整形效果好,整形光束的能量利用率高,光束不均匀性小。

光质和光强变化对油松幼苗生长及非结构性碳水化合物的影响

为研究不同光质和光强对油松幼苗生长的影响,以培育5个月的油松容器苗为材料,设置红蓝绿混合光源(red∶blue∶green=6.5∶1.2∶2.3)、红蓝混光光源(red∶blue=5∶1)和全光谱植物生长灯作对照处理,分别在RGB和RB光源条件下50 cm处设置光子通量为90、150、210μmol·m^(-2)·s^(-1)的3个不同光照强度对油松幼苗继续补光4个月,揭示不同光质和光强对油松幼苗生长及非结构性碳水化合物的影响规律。结果表明:1)RB和RGB光质处理下除W1处理外,油松幼苗苗高和地径均高于CK,达到油松1年生播种苗的一级苗木标准。RGB处理下光照强度为210μmol·m^(-2)·s^(-1)时油松幼苗的苗高与地径最大,分别是CK处理的149.44%和152.00%。2)RB和RGB光质处理下整株干重、根冠比、根分配率及壮苗指数均在光照强度为210μmol·m^(-2)·s^(-1)时最高。3)RB光质处理下光照强度为150μmol·m^(-2)·s^(-1)时油松幼苗的淀粉含量变化明显,RGB光质处理下光照强度为210μmol·m^(-2)·s^(-1)时油松幼苗的可溶性糖含量最多,且可溶性糖与淀粉含量之间的转化相对稳定。4)RB和RGB光质处理下油松幼苗整株生物量、地径和苗高与淀粉含量存在正相关,与可溶性糖含量存在负相关(P<0.01)。

光强对不同品种五味子叶片荧光特性的影响

以五味子品种(品系)‘白果’‘金五味1号’和‘妍脂红’为试材,采用快速叶绿素荧光诱导动力学曲线JIP-Test分析方法,研究了500μmol·m^(-2)·s^(-1)和300μmol·m^(-2)·s^(-1)光强条件对五味子一年生苗的叶绿素荧光诱导动力学的影响,以期筛选出适宜在弱光条件下栽培的五味子品种,为五味子引种试栽提供参考依据。结果表明:‘白果’是较耐弱光品种,500μmol·m-2·s-1会使其发生光抑制,300μmol·m^(-2)·s^(-1)光照下能够增强其光能吸收、提高光化学效率、传递效率和量子产量,提高了光能的吸收、转换和传递。

不同生长光强下8种红树植物幼苗叶片的光响应特征

为探讨红树植物光适应的生理生态策略,对6种真红树植物[无瓣海桑(Sonneratia apetala)、秋茄(Kandelia candel)、木榄(Bruguiera gymnorrhiza)、桐花树(Aegiceras corniculatum)、老鼠簕(Acanthus ilicifolius)、卤蕨(Acrostichum aureum)]和2种半红树植物[银叶树(Heritiera littoralis)、黄槿(Hibiscus tiliaceus)]的1 a生幼苗在不同生长光强(自然光强的100%、45%、30%、10%)下的光合光响应特征进行了研究。结果表明,不同生长光强对红树植物光响应特征的影响因物种而异,遮荫显著提高了秋茄和木榄的最大净光合速率(P_(max)),而对其他红树植物的P_(max)没有显著影响;秋茄在45%光强下具有较高的P_(max),木榄的P_(max)则在45%和30%光强下显著高于其他2个处理。随着生长光强的下降,秋茄幼苗叶片的光饱和点显著上升,木榄、老鼠簕和卤蕨的光补偿点呈下降趋势,木榄和卤蕨的表观量子效率升高的同时暗呼吸速率下降。木榄、老鼠簕和卤蕨具有较强的耐荫性,适宜种植在光强较弱的林下;无瓣海桑、秋茄、桐花树、银叶树和黄槿则适宜作为中上层树种或在郁闭度较低的林下种植。

光强对木麻黄幼苗根系形态、解剖结构及其碳氮含量的影响

对光环境的灵敏响应使得森林中常见的光照异质性成为影响植物自我更新的关键因素,然而植物地下根系结构对光照的响应较为难测而缺乏深入研究。为探究不同光强下木麻黄根系响应策略,以一年生木麻黄(Casuarina equisetifolia)幼苗为试验材料,模拟森林幼苗生长的林外(CK)、林缘(L1)、林窗(L2)和林下光环境(L3)设置4种光照强度,测定及分析木麻黄幼苗的生长、根系形态、细根解剖结构及碳氮含量等指标。结果表明:(1)L1下,幼苗采取维持高度,降低横向生长的方式,保证正常累积生物量,随光照强度的下降,株高、地径、叶片生物量及地上部分生物量逐渐下降。(2)在根系表型上,幼苗随光限制的加重呈现抑制纵伸但促进根系的横向生长,其中总根长、根平均直径及根体积达到显著差异。在径级结构上,细根发育程度随光照减弱而下降;而适当的遮光(L1)促进粗根生长但L3时除根尖数较CK上升外,根长度、根表面积、根体积均显著下降。(3)1—3级细根解剖变化较大,相较CK,1级细根皮层细胞面积显著增加,但根半径、维管柱结构、表皮厚度等指标则显著下降,2级细根根半径、皮层细胞面积、表皮厚度明显减少,但维管柱结构仅在L2、L3时显著下降;3级细根根半径、皮层细胞面积和维管柱面积均较CK显著增大,L1时维管柱结构下降,但随光照减弱加重,维管柱面积和中柱占比均明显增加。(4)在碳氮含量上,CK与L1无显著差异,TC在L2时显著下降,TN则在L2时显著上升,TC、TN均在L3达到最大,而C:N随光强降低逐渐下降。综上所述,光限制时,木麻黄生物量及碳分配稳定根茎部分生长,采取“弱化吸收,强化储存”收缩型生长策略;当限制加重时,光合和呼吸作用失衡导致植物对细根投入养分的浪费,并最终造成林木死亡。研究结果为林下植被的更新提供理论参考。

山豆根叶片光合特性对光强和干旱的响应

山豆根(Euchresta japonica)为我国Ⅱ级重点保护野生植物。该研究通过设置不同遮阴网的层数和采用不同浓度的聚乙二醇溶液浇灌,探讨了山豆根光合特性对光强和干旱的响应。结果表明,山豆根叶片的饱和光强为683.06~907.07μmol/(m~2·s);单层遮阴处理叶片的最大电子传递速率和最大净光合速率整体高于双层遮阴处理,其中单层遮阴且未进行干旱处理的叶片最大电子传递速率和最大净光合速率最高,分别为55.36和6.73μmol/(m~2·s);相同遮阴条件下,叶片的最大净光合速率及其对应的饱和光强均随干旱程度增加整体呈下降趋势;单层遮阴条件下的蒸腾速率和水分利用效率均整体高于双层遮阴条件下的。不同处理下叶片光系统Ⅱ的实际光化学效率、光化学猝灭系数以及非光化学猝灭系数等整体上均无显著差异(P>0.05)。山豆根属半阳生植物,其叶片利用弱光能力较强,植株具有较强的耐干旱能力。因此,建议在开展野外回归、迁地保护、人工栽培等工作时,进行适当遮阴处理并保持充足的土壤含水量。

封闭式紫外线消毒器光强计算及分布规律研究

提出了大型封闭式紫外线消毒器光强的计算方法并研究了光强分布规律。当n0根紫外灯均布在半径为R0的圆柱面上时,反应器内任意点光强关于n0+1个平面对称,任意横截面上的光强均沿n0个平面对称。反应器最大光强位于其中垂面与石英套管外表面的交线上,紫外灯环形阵列内侧最小光强位于反应器端面中心点处,而阵列外侧的最小光强位于端面与相邻两根紫外灯交点连线的中垂线沿端面与反应器内壁的交点处。介质吸光度对反应器平均光强和光强分布的影响显著,反应器平均光强随介质吸光度的增大而降低,反应器内及反应器截面上任意点光强的不均匀系数则随之增大。反应器的平均光强相同时,提高消毒效果的关键是采取必要的措施使消毒器内的水流处于紊流状态,从而使病原菌受到相同程度的紫外线辐射。

植物工厂环境下光强对陆地棉生长发育的影响

为研究植物工厂环境下不同光强对陆地棉(Gossypium hirsutum L.)生长发育的影响,本试验在植物工厂内,以陆地棉品种湘FZ001为试验品种,采用16 h光照、8 h暗期循环,设置3种光强处理(L1为450μmol∙m^(-2)∙s^(-1),L2为600μmol∙m^(-2)∙s^(-1),L3为750μmol∙m^(-2)∙s^(-1)),测量棉花的各器官干重,使用直尺测量棉花株高,用SPAD-502叶绿素仪测量棉花叶片的叶绿素相对含量,使用Flour Pen 110测量棉花的初始荧光(F_(0))、最大荧光(F_(m))等6个叶绿素荧光参数。L1光强处理下棉花的叶绿素相对含量和株高最大,L2光强处理下棉花的根干重最大,3种光强处理下的棉花茎、叶和单株总重从高到低依次为L3>L2>L1,F_(0)和F_(m)从高到低依次为L1>L2>L3,最大光化学量子产量(F_(v)/F_(m))从高到低依次为L2>L3>L1。同一光强处理下棉花的光化学猝灭系数(qp)、有效量子产量(φPSII)变化曲线相同,3种光强处理下棉花的qp、非光化学猝灭(NPQ)、φPSII在生长前期差异不大,后期差异较大。从生长后期来看,3种光强处理下棉花的qp、φPSII从高到低依次为L3>L2>L1,NPQ从高到低依次为L2>L3>L1。棉花单株总干重、茎干重、叶干重在高光强下较大,光强太高或太低都会抑制棉花根的生长,低光强可促进棉花的株高。与L1和L3光强处理下的棉花相比,L2光强适宜棉花的生长,既避免了棉花植株间争光,也避免了光抑制现象,叶绿素含量适中,使得棉花的光化学效率最高。本研究可为棉花工厂化生产和棉花育种加速器研发与应用提供指导。

织构化多孔Al_(2)O_(3)-SiO_(2)复合陶瓷片-球混合浆料特性及光强分布仿真

陶瓷光固化技术在制备Al_(2)O_(3)-SiO_(2)复合陶瓷方面具有广阔前景,织构化的Al_(2)O_(3)-SiO_(2)复合陶瓷在陶瓷光固化增材制备方面亟待研究。本工作研究了添加片状氧化铝、等轴氧化铝、球形二氧化硅的片-球混合陶瓷光固化浆料的特性。针对不同固相配比,研究了浆料的黏度、沉降性、固化特性和固化精度,并针对所研究的片-球混合浆料开发了一种紫外光强分布模拟算法,对浆料在曝光中的光强分布进行了理论模拟分析,最终成功制备了具有片状氧化铝定向特征的织构化多孔Al_(2)O_(3)-SiO_(2)复合陶瓷。研究结果表明,片状氧化铝与球状粉体组合可以使浆料在高固相含量(总固相体积分数40%~45%,片状氧化铝体积分数占50%~60%)下保持低黏度和剪切稀释性。在相同总固相含量下,增大片状氧化铝或球形二氧化硅的含量能够减小浆料的黏度,从而提高浆料的沉降率。片状氧化铝相比于等轴氧化铝可以减少浆料对紫外光的阻挡和散射作用。在相同曝光能量条件下,降低等轴氧化铝、增加球形二氧化硅的含量可以增加的浆料固化厚度;而增加片状氧化铝和球形二氧化硅的含量会扩大尺寸误差。理论模拟结果表明,接近水平分布的片状氧化铝对光的阻挡和偏转作用弱,接近垂直分布的片状氧化铝对紫外光具有引导作用。模型上边界紫外光强平均值的变化与固化厚度测量值的变化接近,所建立的模型可以为浆料固化厚度的实验测试结果提供理论支持。

不同盐度和光强对刺枝紫菜自由丝状体生长的影响

为探究海南野生刺枝紫菜(Pyropia acanthophora)自由丝状体培养的最适盐度和光强条件,将采自海南文昌铜鼓岭的叶状体诱导获得自由丝状体,打碎为长150~200μm藻段后放于锥形瓶中,在温度20℃、光周期12L∶12D培养箱中培养29 d。观察自由丝状体在30μmol·m^(-2)·s^(-1)光强下5个盐度梯度组(15、20、25、30、35),和盐度30时6个光强梯度组(20μmol·m^(-2)·s^(-1)、30μmol·m^(-2)·s^(-1)、40μmol·m^(-2)·s^(-1)、50μmol·m^(-2)·s^(-1)、60μmol·m^(-2)·s^(-1)、80μmol·m^(-2)·s^(-1))下的生长状况。结果显示,刺枝紫菜自由丝状体在35盐度下增重最快,日相对生长速率、叶绿素a、类胡萝卜素、藻红蛋白、藻蓝蛋白和可溶性蛋白含量最高;在30μmol·m^(-2)·s^(-1)光强下日相对生长速率最高,叶绿素a、藻红蛋白和藻蓝蛋白含量最多。综上所述,盐度35、光强30μmol·m^(-2)·s^(-1)是刺枝紫菜自由丝状体培养的最适生长条件。

高斯光束圆孔衍射光强分布的解析解

本文从菲涅尔-基尔霍夫衍射公式出发,结合贝塞耳函数等特殊函数的性质,计算了正入射高斯光束圆孔衍射的光强分布,并以洛默尔函数的形式表示了焦点附近的光强分布.之后选取了几何焦平面、光轴以及几何阴影区域边界这三个特殊区域,理论结合数值方法给出了光强分布的解析表达式以及数值结果,并发现高斯光束束腰半径越小,艾里斑半径越大,同时焦深也越大.最后计算了焦平面上的光强积分强度,结果表明束腰半径越小,光强就越向中心集中.同时高斯光束相较于平面波的衍射,不会改变光强分布的整体轮廓,但会使得光强向焦点处集中.

紫外线光强对摩托车塑料件涂层性能的影响

[目的]在摩托车塑料件的涂装工艺中,紫外光(UV)光固化是表层UV清漆固化的关键环节。本文研究了UV灯光强参数的变化对摩托车塑料件表面涂层性能的影响。[方法]采用摩托车常用的尼龙+玻纤塑料件为基材,喷涂后经不同强度的UV光照射固化,测试了漆膜的附着力、硬度、光泽度和耐冲击性,采用能谱仪分析了漆膜表面的元素成分。[结果]高光强UV固化后漆膜的附着力、光泽度和耐冲击性更佳,表面氧元素占比更少,硬度与低光强UV固化时差异不大。[结论]与低光强UV固化相比,高光强UV灯照射下氧阻聚作用更少,漆膜的表面性能更优异。

光质和光强对植物生长的影响

近年来,随着红光、蓝光等单色光源的研究发展,在农业领域得到了广泛应用。光环境是植物生长发育的基础,不同光质和光强对植物的生长发育影响显著。本研究对比单色红光、单色蓝光和红蓝混合光在植物生长发育和营养品质中的影响,分析了光强对植物形态和品质的调控规律,总结出光照中光质、光强对植物的影响机制,结果表明,合理的光质和光强调配能够促进植物的生长,为该领域的进一步研究和应用提供参考。

基于匀光管的极紫外消相干和光强均匀化仿真研究

自由电子激光光源(free electron laser,FEL)可发出波长为13.5 nm的极紫外(extreme ultra-violet,EUV)辐射,在EUV光刻领域能够发挥重要作用.但FEL自身的高相干特性以及类高斯光强轮廓分布特征,会对成像带来不利影响,无法满足EUV光刻领域成像应用需求.本文通过计算模拟的方法,设计了一种匹配FEL应用的、用于EUV波段去相干和光强均匀化的新型匀光管结构.模拟结果显示,针对波长为13.5 nm、直径200μm、发散度20 mrad的FEL-EUV高斯光束,采用新型匀光管结构,与常规匀光管结构相比,在同等长度和内径时,具有更显著的去相干能力和光场均匀化作用.当新型匀光管内径为1 mm、总长度不低于0.6 m、倾斜角度为10 mrad时,高相干光场完全被扰乱,实现低相干光输出.并可获得均匀照明光场,光强分布不均匀性数值从常规圆柱型匀光管的28.38降低至0.97.同时,相应能量传输效率为37.6%,最大传输效率达到44.58%.结果表明,新型匀光管结构能够满足EUV辐射去相干应用需求,同时可提高照明视场光强分布均匀性,在EUV光刻领域及其他成像应用具有很大应用前景.

二维流化床光反应器中的光强分布及波动规律

考察了外部平行光源照射下液-固及气-液-固二维流化床中流体流动状况对床层光强分布和波动规律的影响.采用朗伯-比尔定律建立了两相及三相流化床中光强分布的数学模型,分析了液含率、气含率及气、固相吸光系数对床层光强分布的影响,并采用自制光纤光强传感器测定了床层中的光强分布和波动信号.二维流化床中床层光强沿径向呈指数衰减,随着液含率和气含率增大而增大,理论计算与实验结果相吻合.对光强波动信号的功率谱分析表明,液-固流化床中功率谱密度由低频至高频呈规律性衰减,气-液-固三相流化床中由于受气泡的影响功率谱密度出现起伏,在5～12 Hz处出现谱峰,与气泡的产生频率一致.上述模型可推广应用于其他光源和不同结构流化床光反应器的数学描述.

兰州地区光强分布及其起伏特性研究

在兰州地区夜间进行了链路长为610m的激光传输实验,研究了高斯激光在不同天气条件下的光强分布及其起伏特性.采用三维伪彩色变换方法,分析了光斑光强的空间分布规律,得到了光斑主瓣光强服从类高斯分布,并按照晴天、多云天、阴天的顺序,光斑几何中心位置附近光强分布的陡峭度依次减小,而其衰减则依次增大的结论.同时,利用实测光强值分析了大气闪烁指数,结果表明:晴天、雨后晴天和阴天下的闪烁指数分别为0.225 4、0.189 2、0.188 8,这说明晴天下的光强起伏大于雨后晴天和阴天的,且均为弱起伏.通过对归一化光强的频数分布进行非线性拟合得到了光强的概率密度分布,它们均服从对数正态分布,其中晴天下的概率密度曲线的拟合优度更是达到了0.997 50.

光纤出射光强分布研究

对多模光纤出射光束的光强分布用横向位移法进行了理论分析和实验研究,并用数值计算的方法分析实验测量数据.结果表明,高斯光束可以很好地描述光纤出射光强的分布,光纤出射光束光强分布参数主要与光纤芯径和出纤光功率等有关,为强度调制型光纤传感器的优化研制提供了必要的实验依据.

助航灯光光强检测数据处理方法研究

给出了一种在线快速测量灯光光强的方法,建立了照度测量的数学模型,给出了光程的测量方法和补偿方法、动态测量中照度和光强的换算,通过软件实现了单灯等光强曲线的绘制和回路光强参数的统计。通过与静态测量结果的比较证明了此方法的可行性且能满足机场生产时的精度要求。

确定光子晶体光纤轴向方位角的侧视光强特征法

光子晶体光纤轴向方位角的确定在光纤器件的加工制作中具有重要的意义.采用平行光侧向照射光子晶体光纤,研究了六边形结构、混合结构以及大模场结构这三种光子晶体光纤,获取其在不同轴向方位角时的侧视光强图像.随着光纤绕轴向旋转,其光强图像出现特定的亮纹光强特征,通过分析得到亮纹光强特征值随光纤轴向旋转之间的变化关系,发现其透射光强图像的光强特征值呈现周期性变化,并与光纤空气孔结构有一定对应关系.采用Tracepro仿真模拟三类光子晶体光纤的侧视光强图像特征,在模拟侧视光强图像中,也出现随轴向旋转变化而变化的亮纹特征,模拟侧视光强亮纹变化特征与实验亮纹特征具有相似的变化规律.对比光子晶体光纤亮纹光强特征值随轴向方位角变化关系的实验曲线与模拟曲线,发现当光源平行于光纤空气孔构成的近似六边形结构的顶角连线照射时,其亮纹光强特征值出现极大值,可以实现光子晶体在特定轴向方位角的定位.