Ca_(2)SnO_(4):Eu3+陶瓷的光致变色及光强调控特性研究

开发光辐射响应好、稳定性强的光致变色材料是无机光致变色材料研究的一大目标。研究采用高温固相反应法制备了稀土离子Eu^(3+)掺杂的光致变色陶瓷Ca_(2.02-x)SnO_(4):xEu^(3+)。对陶瓷的光致变色行为展开研究,发现在290 nm光照下着色效果最好,陶瓷由白色变为灰色。440 nm光照8 min后着色陶瓷颜色基本恢复,或者将着色陶瓷加热至623 K后灰色完全消失。光致发光性能研究表明395、466和534 nm可激发出以617 nm为主的红色光发射。研究了陶瓷的光强调控特性,发现290 nm光照射能使陶瓷的发射光谱强度显著降低,617 nm处有最高着色光强调制率86.9%。经过10个循环的着色-漂白实验,陶瓷光强调控性能保持稳定,表现出良好的可逆性。陶瓷的光致变色行为和光强调控行为表现出明显的特征UV波长响应和UV光辐射累积响应特点,表明该材料有望应用于光辐射剂量探测领域。

Ho^(3+)、Yb^(3+)掺杂锡酸钙陶瓷的双模发光及光强调制研究

稀土离子掺杂的无机光致变色材料通过将光致变色与光致发光强度调制进行耦合可应用于光信息存储。采用多光子吸收策略研制具有双模发光调制性能的材料,是提升光信息储存寿命的有效手段。本研究以锡酸钙为基体,选用Ho^(3+)和Yb^(3+)共掺杂,制备得到具有双模发光及光强调制特性的陶瓷。461 nm蓝光激发下,陶瓷在可见光区域产生强烈的绿色和红色发射。980 nm近红外光激发下,陶瓷出现3个以551、669和756 nm为中心的可见光发射带。对上转换发光机理展开讨论,结果表明陶瓷上转换发光与双光子过程相关。365 nmUV光照射使陶瓷上转换和下转换发光强度产生衰减调制现象,绿色发光调制效果优于红色。通过热释光光谱测试得到陶瓷内部的陷阱分布与深度信息,证明了载流子陷阱的存在。UV光照前后的荧光寿命测试和发光动力学测试结果表明,光强衰减与发光中心到陷阱中心的能量传递有关。

基于光学辐照方法调控荧光光强及显色性

随着信息技术的发展,产品防伪和信息保护已成为许多行业密切关注的问题,研发防伪复杂度高的光学防伪材料受到研究人员越来越多的关注。选用Er^(3+)掺杂Ca_(2)SnO_(4)基体,发现Er^(3+)掺杂将占据4h位阳离子位置,在提升材料的光学性能过程中,具有两方面的作用。一方面,Er^(3+)作为发光中心,380 nm激发下,分别产生以550 nm为主峰的绿光发射和以671 nm为主峰的红光发射。另一方面,非等价的取代掺杂在材料中引入缺陷陷阱捕获载流子形成色心,有助于材料具备光致变色能力。在UV光源辐照后,材料的光致发光光强和荧光寿命表现出衰减调制现象。同时,材料的荧光显色参数如CIE色度坐标、色纯度、相关色温也会因UV光源辐照被调控。最后,借助能量传递理论,分析得到由发光中心向色心的能量传递是材料荧光调控现象产生的原因。上述研究表明通过外部光源照射的方式能够对Er^(3+)掺杂Ca_(2)SnO_(4)荧光光强及显色性产生调控,在光学防伪领域具有应用潜力。

基于大面积拼接优化的大功率LED照明阵列分布研究

为了实现在(4 m×6 m)目标面积内模拟适合座舱人机训练的光照均匀环境,提出一种面积拼接的大功率LED阵列设计方法。针对传统矩形和圆形阵列的照度分布不均匀问题,采用一种改进型的阵列分布,结合改进的粒子群算法进行优化排布。经仿真分析,改进型单模块阵列的照度均匀性为91.17%。由于安装误差的影响,实际测试光照均匀性为89%。单模块阵列拼接优化多模块LED阵列,仿真结果为照度均匀性85.83%,光能量利用率87.40%。研究结果显示,使用面积拼接方法设计的改进型多模块阵列更适合模拟大面积光照环境,具有高照度均匀性和高光能量利用率的特点,对实际应用具有重要的参考价值。

一种汽车用白光LED主观照度测算方法

LED因其特殊的光谱分布,其主客观光度评价有差异。主观光度量是人眼真实感觉,但是其计算困难。本文提出了一种根据色温修正客观照度计算主观照度的方法。选择汽车照明用同型号不同色温的LED 20支,用光谱仪测量其正常发光下的归一化光谱分布,然后计算光源的色温。再采用闪烁法测量LED灯具的主观照度,采用照度计测量客观照度,最后,拟合出采用主客观照度和色温之间的关系。研究表明,高色温LED光的主观照度一般高于客观亮度,色温越高,差异越大,采用色温能够较好地修正客观照度。本研究对汽车LED照明与显示的准确评价具有重要意义。

“大思政课”背景下光电信息类专业课一体化建设问题和对策研究

当前,“大思政课”作为新时代背景下立德树人协同教育重要理念,为教书育人提供了新的教学遵循。文章立足分析高校“大思政课”背景下专业课课程思政建设面临的问题,以太原科技大学光电信息科学与工程专业为例,提出“三三模式”教学整合和“三课”课程组织模式,依次从顶层设计、课程改革、团队建设和课程评价4个维度入手,对新时代专业课程立德树人理念进行探索和实践。

基于LED照明的时域全场OCT成像系统设计

为了进一步降低成本并提高成像的速度与精度,提出了一种基于发光二极管(LED)照明的全场时域光学相干层析成像技术(OCT)系统。用LED作光源、采用带反馈的闭环四步移相法采集信号,阐述了其成像原理,并进行了系统结构研究、理论分析和实验验证。结果表明,系统的相干长度为23μm,轴向分辨率达到了11.8μm,横向分辨率为19.8μm,单幅图的采集时间为2.15 ms;与以往的OCT扫描方式相比,该方法减小了实现成本,并具有更快的扫描速率以及更高的精度,有着很大的使用价值。该研究为开发超高速、高精度的低成本OCT系统提供了参考。

用于海洋拖曳系统的吸光度传感器设计与研制

为实现海水吸光度大范围长时间的测量,设计了适用于海洋拖曳观测系统的原位吸光度传感器。传感器可实现多波段吸光度同步探测,选取LED和光电二极管分别作为光源和探测器,通过多通道并排排列的光机结构布局方式及高集成电路优化等实现传感器的小型化及低功耗设计;使用窄带光学滤光片及数字锁相处理算法实现明场环境下的海水吸光度原位探测。实验证明该吸光度传感器具有高精度、小体积、抗环境干扰能力强、功耗低、稳定等优点,传感器精度优于0.0001 AU。该吸光度传感器可通过设计不同路径长度的吸收池来适应复杂的水域环境,也可在近岸海域搭载船只通过走航式实现连续探测,具有广泛的应用前景。

LED阵列模组化中的照度均匀性问题

为使LED阵列在目标面上产生均匀的照度分布,构建一个均匀度评价函数.通过优化阵列中各LED的位置,使得评价函数产生最小值,此时阵列在照明面上的均匀度最高.采用模拟退火算法对LED集成圆形阵列、4×4和4×5的矩形阵列进行优化,优化后的阵列在目标面上均产生了均匀照度分布,对应的均匀度分别为97%、96%和95%.对LED阵列中影响目标面均匀照度的参量进行研究,结果表明圆形阵列的最佳半径与LED的颗数无关,阵列面和目标面之间的距离与阵列的最佳半径呈线性关系;矩形阵列中,相邻LED之间的最佳距离与阵列面和目标面之间的距离呈线性关系.该方法与现有解析方法所得结果一致,且算法简单便捷,可用于计算机自动优化设计.

人眼对比度敏感视觉特性及模型研究

人眼视觉系统特性是图像显示、处理、理解等技术的重要依据,通过实验测试和理论分析研究人眼的视觉特性,使人眼视觉特性模型化,对促进光电成像技术的发展和应用具有重要的作用。结合前人拟合人眼对比度敏感函数和理论提取其数学模型的经验,对用CRT显示器显示目标光栅,在暗室环境下测量三种平均亮度的人眼对比度敏感数据采用线性调制作用下的指数形式的方法进行了拟合,并从理论上得出了一种新的CSF数学模型。通过与国外拟合结果的对比,表明此模型是一种更好的人眼对比对敏感视觉特性模型。

风洞试验中的视频测量技术现状与应用综述

视频测量(Videogrammetric Measurement,VM)技术因其对试验模型的设计制造无要求,受到国内外风洞试验机构的青睐,本文综述了国外航空航天强国的风洞试验机构所掌握的VM技术,并分析了VM技术在我国高速暂冲风洞试验中应用所面临的问题,据此中国空气动力研究与发展中心(CARDC)提出了多相机动态标定与基于运动估计的序列图像匹配技术,在暂冲高速风洞高噪声(130dB左右)振动环境下,建立了高精度的模型位姿光学测量技术,2米量级高速风洞中的多个应用表明:视频测量的精度高,已用于高速试验模型的姿态与变形测量;另一方面,通过VM测量偏折位移场得到光束从摄影中心出发穿过扰流区的光程差,为气动光学效应的研究与测量以及试验模型的壁面流动显示提供新的途径,其光路简单、无需使用价格昂贵的相干光源,因此具有巨大应用前景。

基于近红外光谱系统的郎伯比尔定律类实验设计及研究

针对本科物理学专业开设郎伯比尔定律类实验中存在的实验仪器价格昂贵以及分光系统色散元件分光能力差等问题,研制了一套带有恒温功能的近红外光谱系统。并基于该系统设计了两种不同溶质溶剂(葡萄糖/纯净水,二氯甲烷/四氯化碳)的郎伯比尔类实验,采用导数光谱法和近红外光谱建模法研究溶液浓度与吸光度的关系。实验结果表明,在进行以葡萄糖为溶质、纯净水为溶剂的实验中,由于水中O-H官能团的存在使其在近红外波段吸收较强,与葡萄糖对近红外的吸收峰形成干扰,导致吸光度与浓度的关系不符合郎伯比尔定律。而在进行以四氯化碳为溶剂、二氯甲烷为溶质的实验中,由于四氯化碳对近红外波段吸收较弱,并没有在二氯甲烷对近红外波段的吸收位置形成干扰,其吸光度与浓度之间的关系符合郎伯比尔定律。采用近红外光谱建模,两种溶质溶剂中计算浓度与实际浓度均符合线性关系,可用于预测未知溶液浓度。实验研究验证了该近红外光谱系统在研究郎伯比尔定律类实验中具有可行性。

几种光轴平行性测试方法的比较与探讨

介绍几种常用的光轴平行性测试方法,并逐一分析每种方法的测量原理和系统组成以及相关操作过程,比较各方法之间的优缺点。

LED照明系统的光照均匀性设计

随着大功率LED发射光强的不断提高,采用单粒LED为光源的照明系统已能满足许多场合的照明需求。根据非成像反射器的设计方法,研究了一种以单粒LED为光源的照明系统光照均匀性问题,提出了一种能实现目标平面特定区域内的照度值为常数的光反射器面形设计方法。该方法根据目标平面上的照度分布函数建立微分方程,通过求解微分方程得到反射器面形轮廓的函数,根据该函数建立照明系统的模型,用ASAP对该模型进行光线追迹,得到系统的光照均匀性,并进而确定适合数控加工的反射器面形数据。

线性双折射温度特性对光学电流互感器影响的理论分析

用理论分析和计算机仿真的方法分析了线性双折射的温度特性及其对光学玻璃电流互感器输出特性的影响.结果表明:当温度均匀分布时,传感头与周围介质相互作用产生的应力线性双折射是影响系统灵敏度的主要因素;当温度在-40～40℃范围内变化时,线性双折射使系统灵敏度变化可达1%.该研究结果可为光学玻璃电流传感器研究者提供参考.

周围环境对人眼对比度敏感视觉特性的影响

采用同一设置的阴极射线管显示器显示目标光栅,测量了在暗室、3种常见照明灯光和室内自然环境条件下的人眼对比度敏感觉察阈值,获得了日常生活环境下的人眼对比度敏感函数,测量结果与国外测量结果进行了比较和讨论,全面地研究了人眼对比度敏感视觉特性受环境亮度的影响。

中间视觉条件下光源光谱对人眼视亮度的影响

基于MOVE模型和对多种光源发射光谱的测量,计算得到不同环境亮度条件下人眼光谱效率函数的明视觉函数权重x和中间视觉等效亮度。结果表明,在中间视觉范围内,随着亮度水平的降低,人眼视觉函数曲线峰值强度逐渐加强,且向短波方向发生移动,变化幅度与光源s/p指标成反比,在环境亮度为0.5cd.m-2的情况下,峰值强度较明视觉函数均提高30%以上。与传统的测试结果相比,荧光灯、不同色温的白光LED中间视觉等效亮度呈正增益,增益幅度达40%,而高压钠灯则呈现负增益效果;随着环境亮度的提高,增益幅度均呈减小的趋势;当达到完全由视锥细胞作用的亮度水平,等效亮度将等于明视觉亮度。该方法及结论有利于更为科学、准确的评价光源及发光材料的光谱和视亮度特性。

高速风洞试验中的视频测量技术进展

视频测量(Videogrammetry)技术因其对试验模型设计无特殊要求,受到国内外风洞试验机构的青睐。本文在介绍视频测量的理论基础之上,面向高速风洞试验的振动噪声环境,分析了飞行器精细化风洞试验对视频测量技术的需求,综述了大角度大重叠数字图像的外方位元素解算、标记点及其图像处理、相机标定和气动光学波前畸变场测量等技术进展。在2m量级的高速风洞中,通过多个工程实例表明:视频测量的精度高,同期试验迎角视频实测数据的标准差≤0.0075°;同期动态变形实测数据的标准不确定度为5.232±0.082mm;为气动光学效应的研究与测量提供了新途径,其光路简单、无需使用价格昂贵的相干光源。

基于面元网格化的空间目标光学特性计算方法

为实现复杂结构空间目标光学特性的工程化计算,基于计算几何的面元网格化思想,提出了一种空间目标光学特性计算方法.建立了空间目标标准几何结构、面元网格划分、面元遮挡、面元照度计算的数学模型,设计开发了空间目标光学特性计算软件.针对不同的卫星目标,进行了光学特性的计算,并将计算结果分别与解析法计算结果和试验测量结果进行比较分析,结果表明面元网格化的计算精度优于解析方法,且与试验结果相比其计算偏差小于一个视星等,满足工程应用的要求.

用矩阵条件数求解相移最佳采样方式

应用相移干涉术测量物体相位时 ,相移量与相移帧数存在着最佳取值问题 ,即最佳采样方式 ,它决定着系统抗扰动和降低误差的能力 用系数矩阵的条件数衡量相位测量误差矩阵与强度探测误差矩阵方程的性态 ,即光强方程组对扰动的敏感程度 ,经数学推导及论证 ,得出结论 :当系数矩阵为正交矩阵时 ,相位计算的误差最小 ,或者说在等间距满周期采样情况下 ,具有最强的抗噪音能力 在推导出最佳采样方式后 ,对系数矩阵的条件数与采样方式之间的关系进行了计算机模拟 。