窄带光谱滤光法探测低温黑体太赫兹辐射

为了准确探测低温黑体的太赫兹辐射,研究了黑体的红外辐射和太赫兹各波段辐射的差异,构建了低温黑体太赫兹辐射探测装置,提出在该装置中采用窄带光谱滤光法抑制红外辐射和透过窄带太赫兹光谱。根据普朗克公式计算并对比了各波段太赫兹辐射及红外辐射的亮度值,理论数据显示223～323K的低温黑体的红外辐射亮度是太赫兹辐射亮度的4～10倍。将在某一窄波长带宽范围内具有高透射比的太赫兹窄带光谱滤光片放置在黑体太赫兹辐射装置的探测器前,滤除红外辐射,并对黑体的太赫兹辐射量进行光谱分段探测实验。根据实验结果计算了黑体在不同太赫兹窄波段的辐射探测值的标准偏差,并对实验结果与黑体太赫兹辐射亮度理论计算值进行了比较。结果显示,窄带光谱滤光法可以实现低温黑体的太赫兹窄带辐射亮度探测。

光谱滤光器透射率参数对高光谱分辨率激光雷达的影响分析

研究了高光谱分辨率激光雷达(HSRL)中光谱滤光器透射率参数对其反演大气气溶胶光学属性精度的影响。建立了一种基于普通三通道HSRL配置的、与光谱透射率参数有关的反演误差理论分析模型,并通过蒙特卡罗(MC)算法仿真验证了该误差分析理论模型的正确性。理论模型及MC仿真结果表明,滤光器的分子信号透射率和谱分离比(SDR)越大,HSRL系统反演精度越高,并且SDR主导低海拔区域的反演精度,而分子信号透射率对高海拔区域的反演影响更明显。此结论适用于大多数具有类似的多信号通道结构的HSRL,对HSRL滤光器的选型和设计具有一定的指导意义。

近红外高光谱分辨率激光雷达光谱滤光器性能分析

近红外高光谱分辨率激光雷达(HSRL)分子散射回波信号具有频谱展宽窄、能量弱等特点,相对于紫外和可见光HSRL研发难度大大增加。光谱滤光器作为HSRL的关键器件之一,与HSRL系统的反演精度密切相关。根据光谱滤光器的信号透射率和光谱分离比与HSRL系统反演精度的关系,通过分析1064 nm HSRL散射回波的特点,对两种具有代表性的干涉光谱滤光器进行了建模和仿真分析。结果表明,在光束发散角较小时,Fabry-Perot干涉滤光器具有较好的滤光性能,但对面形精度要求较高,不易于加工和装调;视场展宽Michelson干涉滤光器(FWMI)对光束的发散角不敏感,集光能力强,且对面形精度的要求相对较低,在实际应用中更适合用于近红外HSRL系统光谱滤光器。

可见光和近红外双带通薄膜滤光片的光谱调控

空间对地观测的遥感相机中需要基于干涉薄膜的双光谱通道滤光片,在同一几何点上同时形成可见光(波长500~720 nm)和近红外(波长(1064±1)nm)两个光谱通道。这两个光谱通道的光谱位置和透射强度均需要进行精确控制。选用JGS-1石英玻璃作为滤光片基片,氧化钽(Ta2O5)和氧化硅(SiO2)分别作为高、低折射率薄膜,由双离子束溅射沉积方法将52层和88层介质薄膜分别镀制在基片的两个表面上。500~720 nm波段的平均透过率达到92%,(1064±1)nm波段的峰值透过率控制在(26±1)%的范围。

基于改进引导滤波器的多光谱去马赛克方法

为了更好地保留多光谱去马赛克图像中的高频信息,本文提出了一种基于改进引导滤波器的多光谱图像去马赛克方法。首先,基于自回归模型对相邻像素点间的强相关性进行建模,在每个像素处渐进估计其模型参数,通过最小化局部窗口内的估计误差,得到最优估计值来插值采样密集波段G,并生成高质量的引导图像;然后,引入加窗固有变分系数到惩罚因子中,得到具有边缘感知能力的加权引导滤波器并重建其余稀疏采样波段。最后,使用CAVE数据集和TokyoTech数据集进行仿真。实验结果表明:相较于主流的5波段多光谱图像去马赛克方法,本方法重建图像的峰值信噪比和结构相似度在CAVE数据集和TokyoTech数据集上分别提高了3.40%,2.02%,1.34%,0.30%和6.11%,5.95%,2.28%,1.42%,且更好地保留了原始图像的局部结构和颜色信息,减少了边缘伪影和噪声现象的出现。

抗生素效价测定仪校准用光谱中性滤光片的研制

根据浊度法抗生素效价测定仪吸光度的有效测量范围和液体培养基培养过程中吸光度逐渐降低的特点,选用中性灰色玻璃研制了吸光度标称值分别为0.3,0.5,0.7,1.0的光谱中性滤光片组标准物质。用紫外可见近红外分光光度计对研制的标准物质的均匀性、正反面和稳定性进行测试,吸光度均匀性最大值为0.002 0,吸光度正反面最大差值为0.000 4,吸光度稳定性最大值为0.002 5,符合二级标准物质要求,经评定标准物质吸光度的相对扩展不确定度为1%(k=2)。将该标准物质的定值结果与上一级计量标准中国计量科学研究院的校准结果进行比对验证,结果表明研制的标准物质定值准确,可用于抗生素效价测定仪吸光度准确性和溯源性校准。

空间调制干涉光谱成像仪的星上定标系统

经计算推导和实验,研究设计了空间调制干涉光谱仪的星上定标系统,并进行了实验室光谱测试和航天元件的多种环境测试.解决了空间调制干涉光谱仪星上定标技术的关键组件定标光源、光谱滤光片、积分球组件的技术难点.实现了全孔径、部分视场的相对光谱定标,得到了星上定标光谱和干涉图.

航天高光谱成像仪简述(特邀)

航天高光谱载荷相比于传统的多光谱载荷,在光谱分辨率上有着巨大的提升,随着定量化遥感的发展,天基探测不仅可以对地面目标的几何信息进行采集,更可以利用高光谱数据实现大气、陆地资源、战场环境、海洋物质成份的探测,随着航天高光谱技术的不断发展,高时间分辨率的对全球气候、自然资源、水纹情形的光谱成像已成为可能。高光谱探测依据成像原理的不同,主要可以分为干涉型光谱仪、衍射型光谱仪、滤光片型光谱仪。文中针对其中应用较为广泛的光栅衍射型光谱仪、时间傅里叶变换光谱仪、空间傅里叶变换光谱仪、声光调制滤光片(AOTF)光谱仪、液晶可调谐滤光片(LCTF)光谱仪、高光谱滤光片光谱仪进行了介绍,并针对每种光谱仪的优势及存在的局限性进行了分析。

空间调制干涉光谱成像仪的星上定标系统稳定性研究

空间调制干涉光谱成像仪对地物光谱辐射信息以目标像元干涉图的形式进行采集,系统定标后,复原的光谱图能定量地反映地物目标实际对太阳光的漫反射特性。分析了空间调制干涉光谱成像仪的定标原理,经计算推导和实验,介绍了空间调制干涉光谱仪的星上定标系统,并进行了实验室光谱测试和航天元件的多种环境测试,解决了空间调制干涉光谱仪星上定标技术的关键组件定标光源、光谱滤光片、积分球组件的技术难点,对定标卤钨灯进行了辐射稳定性测试,光谱滤光片进行了光学性能测试和粒子辐照试验,星上积分球组件进行了环境力学试验和热真空实验,均得到了较好的结果。通过全孔径、部分视场的相对光谱定标,能够得到星上定标光谱和干涉图,在经过不同条件下复原光谱比较后,证明此星上定标系统是稳定可靠的。

光学密度可见光区光谱特性的理论分析与实验研究

光学密度是评价光学影像材料的具有唯一性的指标。随着高分子影像等的发展,对光学密度的光谱特性的要求也逐渐提高。2001年ISO对光学密度的测量条件作了新的修改规定。按照ISO新标准的光谱特性要求设计了新国家光学透射密度基准装置的组件结构,提出了一种基于光谱特性的光学密度理论测量方案,并进行了实验研究,将光学密度的光谱不确定度提高到0.001 1(0<D<4.0)和0.003 1(4.0≤D<6.0),比国际先进水平有了大幅度提高。

一种八谱段滤光片成像系统设计

针对多光谱滤光片阵列成像采样率低,原始(Raw)数据稀疏所导致的重建图像模糊,高频信息丢失等问题,提出了一种新八谱段滤光片阵列分布方案,利用基于邻域梯度延伸方法对光谱Raw图像进行重建.首先基于二叉树生成法,在重复排列的4×4阵列中设计了一种等空间概率比的八谱段滤光片分布方案;然后针对传感器直接获取的稀疏Raw图像,计算各谱段采样点的梯度信息,在保持图像结构特征和纹理信息的基础上,利用邻域采样点的像素值和梯度值对未采样点进行重建,从而获得完整的光谱图像信息;最后,基于已重建的八谱段光谱图像,采用伪逆矩阵法重构各像素位置的31波段光谱值.结果表明,相对于主流图像重建方法,本文算法提高了重建八谱段光谱图像的峰值信噪比、复合峰值信噪比,降低了光谱均方差,更好地保留了图像的纹理和边缘,有效降低了多光谱滤光片阵列成像中的颜色伪影和图像模糊等现象.

大气遥感高光谱分辨率激光雷达研究进展

高光谱分辨率激光雷达由于可实现对大气参数的精确反演,在大气遥感领域具有较好的发展前景。介绍了高光谱分辨率激光雷达探测气溶胶、大气温度以及风速的基本原理以及目前国内外的研究进展,并重点介绍了高光谱分辨率激光雷达系统中的鉴频技术、激光技术、锁频技术以及数据处理技术等几项关键技术。

光谱角制图技术在资源勘查应用中的误区分析——以ETM数据为例

光谱角填图技术是一种从已知光谱向量对遥感图像进行分类的一种方法。在矿产资源勘查中，我们可以利用已知矿床的光谱向量从遥感图像上选择和已知矿床光谱角度相似的光谱值，其物理意义基于同种地物光谱相似。然而，在实际认识中，存在着光谱谱线平行和光谱向量平行混淆的误区。本文首次提出“光谱束”和“光谱束滤光”的概念，并与传统的光谱角制图进行了对比，并利用遥感图像进行矿床信息的提取，最后从实际的找矿效果上进行综合分析和研究，指出光谱角制图在实际效果更优。

基于等离激元效应的近红外偏振滤光片的模拟研究

本文基于表面等离子激元(SurfacePlasmons, SPs)理论,结合有限时域差分法(Finite Difference Time Domain method, FDTD)对周期性亚波长金属光栅的偏振特性进行了模拟研究,并利用等效介质理论分析了亚波长光栅产生偏振的原因,深入分析入射波长在0.8~1.7 μm内,亚波长金属光栅的周期、占空比、厚度以及金属材料对透射光偏振特性的影响。结果表明Al和Au的共同之处是都可以对金属光栅产生偏振调控,不同之处是Al对于消光比的调控较明显、Au对于透过率的调控较明显。此外亚波长金属光栅的周期与透过率、消光比均成正比;占空比与透射率成正比,与消光比成反比;光栅厚度对消光比的影响较明显。本研究为偏振光谱成像芯片的核心部件近红外偏振滤光膜系的应用奠定了基础。

AOTF-NIR光谱仪在液态奶快速检测中的研究

采用中国电科26所研制的声光可调滤光器(AOTF)-近红外(NIR)光谱仪建立液态纯牛奶快速无损检测方法。用自编的光谱实时采集分析软件,采集112个牛奶光谱并建立聚类分析、主成分分析(PCA)定性判别模型和偏最小二乘法(PLS)定量分析模型。结果表明,定性分析模型能有效分类;定量分析模型的相关系数Rc为0.968 5,预测均方根误差(RMSEP)为0.072 4。

全天时机载星跟踪器镜头设计

为了提高飞机导航系统的精度,本文设计了一种全天时机载星跟踪器的光学镜头,通过光学设计和像差分析,使光学系统的角分辨率为2角秒,在一个CCD像元尺寸内光学系统的能量集中度达到90%以上,畸变小于3‰,弥散斑直径最大7.6μm,其他各种像差也得到了很好的校正.同时为了提高星跟踪器探测的极限星等,设计了有六个档位的滤光片调节机构.本设计满足用户对高精度天文导航系统的需求.

增强型红外脉冲太阳模拟器

本发明提供一种脉冲式太阳模拟器及相应的太阳模拟方法。该太阳模拟器由一块或多块反射镜和一个位于反射镜附近的闪光灯组成。工作时,闪光灯产生波长为400nm至1800nm的脉冲光束。

从亚波长光栅到超构光栅:原理、设计及应用

随着纳米光子学的发展,光学结构如光学微腔、波导结构、光子晶体、亚波长光栅、超构表面等能够在微纳尺度实现对光的传输与调控,推动了光学集成化的发展。亚波长光栅由于其结构简单、成本低廉等特点得到了科学家们广泛的研究,应用在各种光学器件,逐渐形成了光栅分析模型的成熟理论体系。结合周期性结构耦合行为及超构表面中超构原子的散射调制特性,从亚波长光栅衍生出的超构光栅能够利用周期性布拉格散射提高调控光束的效率,从而避免了超构表面相位离散化带来的效率降低和能量损失。科学家们研究并设计了超构光栅,更多的物理现象及应用被探究和挖掘。文中对亚波长光栅以及超构光栅的基本理论、设计和应用进行了概述。从基本原理出发,论述了亚波长光栅和超构光栅的特性,综述了二者的理论设计及单元设计方法,并介绍了在生物传感、滤光片光谱调控和吸收薄膜等方面的应用。最后,展望了未来的发展方向。

仪器光谱带宽对光谱透射比测量结果的影响

通过分析仪器光谱通带宽度对于带通型滤光器峰值透射比测量结果的影响及其产生的原因，并利用在各种仪器光谱带宽设置条件下的模拟，得出带通型滤光器的测量方法和测量仪器带宽设置的建议。

基于MATLAB在吸收型波长标准滤光片检定中的数据处理

在JJG 1034-2008《光谱光度计标准滤光器检定规程》吸收型波长标准滤光片检定/校准过程中,存在需处理的数据量大、过程繁琐的问题。根据极值理论,并基于MATLAB和EXCEL混合编程,实现了特征峰的识别、计算和评级,计算结果以EXCEL表格形式给出。