红外双向反射率测量应用及研究进展

本文介绍了双向反射分布函数(BRDF)的概念和测量方法。分析并评述了双向双射率测量在一些领域诸如:植被长势检测、国土资源遥感、环境气候监测及抑制杂散光等方面的应用。最后展望了该技术在现代国防军事领域中的广泛应用前景。

用于材料反射率测量的共轭反射计设计与分析

为了研究激光辐照过程中材料的耦合特性及耦合特性随温度的变化规律,设计了一套主体为半椭球壳体,可用于激光辐照过程中材料反射率在线测量的共轭反射计实验装置,研制完成的初样其主体内壁在可见-长波红外光谱范围内镜面反射率优于70%。介绍了测量原理和测试系统的设计方案,采用光线追迹模拟方法研究了主体部分的设计参数,分析了开孔位置、入射方向、光斑尺寸、收集孔径以及内壁反射特性对测量收集效率的影响。结果表明:在设计指标下选用探测光束直径为Φ10 mm、收集孔径为Φ38.1 mm时,收集效率可达到完全收集的97.8%,满足测量要求。另外,用短波激光测量内表面光洁度有更高要求;理想面型条件下,限定范围内的收集效率主要由内壁镜面反射率决定;因此,半椭球内壁的面型、光洁度、反射率及其均匀性是影响测量精度的主要因素。

13．9和19．6nm正入射Mo／Si多层膜反射镜的反射率测量

为了进一步研究13.9 nm类镍银和19.6 nm类氖锗X射线激光,制备了工作在上述两个波长的Mo/Si多层膜反射镜。设计了结构简单、操作方便的小型反射率计,将其安装在Mcpherson247单色仪出射狭缝附近,以铜靶激光等离子体辐射源为极紫外光源,组建了一套适合反射率测量的实验装置,利用此装置测量了实验室制备的多层膜反射镜的反射率。测量之前对单色仪进行了标定并对光源稳定性进行了测量,结果显示,波长准确度是0.08 nm,光源信号抖动范围<5%,光源稳定性好。反射率测量结果显示,实验室能够制备出中心波长分别是13.91和19.60 nm的Mo/Si多层膜反射镜,相应反射率分别为41.9%和22.6%,半宽度为0.56和1.70 nm。同时还用WYKO测量得到13.9和19.6 nmMo/Si多层膜的表面粗糙度分别为0.52和0.55 nm。

基于频率锁定腔衰荡光谱技术及其在镜面反射率测量中的应用

腔衰荡光谱技术(CRDS)由于其具有高灵敏度、高精度、装置简单等特点,被广泛应用于痕量气体检测、镜面反射率测量等领域。建立了一套基于连续波频率的腔衰荡光谱(CW-CRDS)装置,基于Pound-Drever-Hall(PDH)频率锁定技术将激光器的频率锁定到光学腔的纵模上,从而保证了激光功率到腔模的高效耦合。通过观测不同的声光调制器(AOM)关断频率对应的透射信号,得到光路最佳关断频率为60kHz。使用该系统测量了光学腔腔镜的反射率,通过与非锁定情况下测量得到的结果进行对比,得出锁定后的结果漂移减小,误差也压缩为非锁定情况下的1/3。

用于月基极紫外(EUV)多层膜样片反射率测量的小型真空试验台

用于探月二期工程的极紫外相机采用多层膜反射镜作为光学元件,多层膜反射镜整镜镀膜之前需进行样片镀膜并检测从而完善并确定镀膜工艺。本文介绍了搭建的一台样片反射率测量的小型真空试验台。该试验台由激光等离子体(LPP)光源系统、Mcpherson247单色仪、真空样品室探测系统、数据采集及处理系统组成。工作波段为1～120nm,光谱辐射稳定性好于±1%/h,角分辨率误差为0.015°。用本实验台对多层膜样片进行不同波长反射率测量,测量入射角一定时对不同波长的反射率曲线,根据测量结果完善多层膜镀膜工艺。

基于腔损耗扫描寻优的光腔衰荡高反射率测量

针对目前腔失调参数与腔损耗之间的映射关系并不明确,调腔过程中腔相对失调量亦不明晰等问题,提出一种基于腔失调参数扫描的腔损耗寻优调腔方法。该方法通过腔镜倾斜调节量的扫描寻优,以光腔衰荡时间为判据寻找初始腔和测试腔相对失调优化的腔状态。实验结果表明:通过该方法,对同一高反射率待测样片6次实验测量结果的测量重复性精度相比传统方法由1.26×10^(−4)提高到约9.83×10^(−6),测量重复性峰谷值由3.25×10^(−4)提高到2.7×10^(−5),测量结果更稳定,表明该方法能获得腔参数相对失调更小的调腔状态,为在初始腔反射率较低的光腔衰荡测量系统中抑制衰荡腔相对失调提供了一种解决方案。

空间目标表面材料反射率的测量

介绍了双向反射分布函数测量空间目标表面材料热特参数的原理和方法,搭建了双向反射分布函数光谱特性和激光散射特性测量平台,对空间目标的几种典型热控涂层反射率进行了测量。测量结果表明,在入射角为0°时,SR107白漆涂层的反射率为0.785;OSR,F46和聚酰亚胺薄膜对532 nm激光的反射率均大于90%。

光反馈光腔衰荡和脉冲光腔衰荡技术测量腔镜高反射率的对比研究(英文)

基于半导体激光器的光反馈效应,提出了光反馈光腔衰荡技术用于测量腔镜的高反射率。相对于没有光反馈的情况,光腔衰荡信号振幅提高了两个数量级,从而大大提高了高反射率测量精度。在四个衰荡腔长采用光反馈光腔衰荡技术测量得到的腔镜反射率非常一致,统计平均值为99.9356±0.0008%。通过实验比较了光反馈光腔衰荡和脉冲光腔衰荡技术。结果表明,光反馈光腔衰荡技术的测量精度比脉冲光腔衰荡技术高。

地物光谱反射率测量与行星反射率计算联合教学设计与实践

地球表面物体反射特性是遥感科学研究和教学的重要组成部分,本文立足于地物自身的反射特性,从野外光谱反射率测量和卫星遥感数据行星反射率计算两方面,提出星地一体的地物反射特性联合教学模式,为开展遥感类实践教学提供一定的参考和借鉴。实践证明,该教学模式不仅可以使学生更容易理解和掌握地物和行星反射率的基本概念,而且能够进一步加深学生对遥感数据反演地表反射率和地面同步测量反射率之间的关系,提高学生对遥感类课程的兴趣度。

中心波长为28.5nm多层膜镜反射率测量

在“星光 Ⅱ”装置上以类Ne铬x射线激光作为标定源 ,以平场光栅谱仪为分光元件进行了 2 8 5nm的Mo Si多层膜反射镜效率测量 .介绍了实验方法 ,给出了实验结果 ,本次研制的两块多层膜镜反射率分别为 3 1%和 9.6 % .

一种利用等离子体X射线激光输出对称性测量X射线多层膜镜反射率的方法

从理论上论证了利用平板靶X射线激光两个输出端光强对称的特性来测量X射线多层膜镜反射率的测量方法.针对实验布局中等离子体对X射线激光吸收可能造成测量误差的情况,以保证测量结果千分之一的精确度为基准,从理论上计算获得该方法对不同波长X射线激光的实验布局要求.并依此要求对制得的Mo/Si、Mo/Mg镜的反射率进行了实验测量.

测量冲击压缩下靶板表面漫反射率的光电系统

本文给出了一种实验研究冲击压缩下靶板表面漫反射率的光电技术 ,该技术使用激光作为外光源照射随机粗糙的靶板表面 ,同时测量不同立体张角的漫反射激光功率 ,进而得到表面反射率。测量系统中 ,用偏振分束器将激光与热辐射进行偏振分离 ,再将两束振动方向相互垂直的偏振光相减 ,完全消除了热辐射对信号的影响。已用该技术实验研究了钨靶在冲击压缩下的表面反射率 ,获得了较好的实验结果。

基于耦合光腔衰荡技术的高反射率测量

为提升光腔衰荡高反射率测量技术的精度,提出了一种基于耦合光腔衰荡技术的高反射率测量方法。该方法在耦合光腔衰荡系统中引入衰荡腔腔内模式监测模块,以腔内运行模式为判据寻找初始腔和测试腔耦合效率一致的状态,从而实现更高的测量精度。实验结果表明:在确保腔内模式处于基横模状态时,初始腔和测试腔腔内的等效损耗降低值几乎一致;对于同一高反射率待测样片,该技术对比传统方法可实现10.0%~27.1%测量精度的提升。

影响晶硅电池绒面反射率测量仪校准的因素探讨

一、引言 晶硅电池绒面反射率测量仪又称D8积分式反射仪,是用来测量光伏晶硅电池绒面反射率的专用仪器,在光伏企业中广泛使用。主要应用在制绒、清洗、PECVD等工序中的反射率测量。目前此类绒面反射率测定仪没有国家标准,通常参照国际标准化组织ISO7724和德国标准DIN5033制作。

毫米波反射率标准物质定值的不确定度评定

对毫米波反射率标准物质定值的不确定度进行了评定,分析了各不确定度分量的来源并进行了量化。毫米波反射率标准物质的扩展不确定度U≤1 dB(k=2),满足技术指标要求。结果表明,影响不确定度的主要因素为标准物质的稳定性。

单一原子氧辐照对SR107-ZK白漆反射率的影响

针对空间对接时某些载荷表面喷涂的涂层受原子氧剥蚀的影响发生反射率退化,从而改变涂层成像特性的问题,本文利用反射率退化一般规律数学模型计算出了在空间经常使用的SR107-ZK白漆两年衰减后的反射率理论值,并根据此理论值为光学系统选择了适当的CCD。按照地球低轨(LEO)飞行两年的太空环境条件,对SR107-ZK白漆试块进行了单一原子氧辐射试验。结果显示,1.8×1022 atom/cm2原子氧通量辐射后的试验数据为0.814,与数学模型模拟计算的数值0.793较为接近,说明了数学模型理论的正确性。对辐射后的试块进行了成像试验,结果表明CCD的合理选择是光学系统对反射率下降试块良好成像的关键,进一步证实了数学模型的可靠性,为今后此类工作提供了重要的依据。

光腔衰荡技术测量超高反射光学元件损耗的误差分析

本文从测试腔长与初始腔长不一致、探测器耦合方式分析了连续光腔衰荡技术测量超高反射率元件损耗的误差。测量结果表明,在635 nm波长,常规1 000级超净实验室空气损耗系数约10 ppm/m,当测试腔长比初始腔长长20 cm时,导致测试样品损耗测量结果偏大约2 ppm。另外,当采用交流(AC)耦合方式探测CRD信号时将使衰荡信号波形失真,通过实验对比直流(DC)耦合和AC耦合结果,发现采用AC耦合将使损耗测量结果偏低约2 ppm。实验结果与分析表明测量超高反射率元件损耗时应保证测试腔腔长与初始腔腔长一致,并且采用足够带宽的直流耦合探测方式。

逆向反射镜光度测量

为了正确评价逆向反射镜的加工质量与使用效果，且将二者有机地统一起来，本文提出应根据测试目的来选择合适的光度测量方法，并进一步分析了不同测试目的将导致测量装置的组成、几何条件（距离，孔径角，工作姿态等）、光度条件（光源色温、稳定性与均匀性，接收器线性、灵敏度与光谱修正等）、测量参数（反光强度系数、逆反射系数、逆亮度系数等）等各不相同。

积分腔输出光谱技术腔镜反射率标定研究

论文设计了一套用于增强氧气吸收的积分腔光谱测量系统,并利用长光程吸收参考池对积分腔的腔镜反射率进行了标定。在大气环境中,使用13144.58cm^(-1)氧气吸收谱线,通过加载不同扫描频率,同时测量积分腔和长光程参考池的输出吸收信号,通过比较二者的吸收率推导出镀膜腔镜的反射率。测量结果表明,在760nm波长附近,腔镜反射率测量平均值为0.9881,标准差δ=6.04×10^(-5)。通过测量得到反射率得出光学腔有效吸收长度并反演氧气组分浓度,验证了反射率测量的准确性和实验系统的可行性。

可测温漂的偏振透反射分光光度计的设计

设计了一种新型的分光光度计来测量光学薄膜在任意角度下的温度漂移特性,包括其光学结构、机械结构和数据采集部分.通过偏振器自转实现了自动偏振特性校准功能,采用积分球旋转技术实现了任意角度反射率的测量,同时可以用于薄膜温度漂移特性的测试.分析了光源、环境光、样品厚度等引起的误差以及相应的解决方法.结果表明,此分光光度计可以用于高精度的薄膜特性测量.