近中红外与1.06μm和1.54μm激光兼容隐身光子晶体研究

为实现飞行器高温部分的红外与激光兼容伪装,设计了一种基于一维光子晶体的近中红外与1.06μm和1.54μm激光兼容隐身材料。基于薄膜的传输矩阵法和异质结构理论,拓展了光子晶体的禁带宽度,使之覆盖近中红外波段;随后,利用掺杂原理,在光子晶体周期结构中引入了两种缺陷。结果显示,在1~5μm的带隙中出现了波长分别为1.06μm和1.54μm的缺陷模,反射率分别为1.21%和1.79%,这种具有＂光谱挖空＂特性的光子晶体可以实现近中红外与1.06μm和1.54μm激光兼容隐身。

近中红外探测器增透研究

为提高以ＧａＡｓ 为基底的中红外探测器的综合性能，从理论上验证了在ＧａＡｓ 基底上镀ＴｉＯ２ ｓｏｌ－ｇｅｌ纳米颗粒膜能够较大幅度地提高ＧａＡｓ 红外透过率，并在实验中获得了适合于镀膜的稳定ＴｉＯ２ 纳米颗粒溶胶，有效控制镀膜工艺参数，在ＧａＡｓ 基底上成功地镀上了合适的ＴｉＯ２ｓｏｌ－ｇｅｌ膜，实现了增透效果，在２．５～６．０μｍ 波段内，透射比的最大值由未镀膜的５６％ 提高到镀膜后的９４％ ．

基于含金属的DBR近中红外与激光兼容隐身薄膜的设计及性能研究

为达到近中红外与激光兼容隐身的双重目的,设计了一种由Ag和ZnS构建的含缺陷的分布式Bragg反射镜(Distributed Bragg reflector,DBR)。利用掺杂原理,在含金属的DBR中引入缺陷,使其在650~5000 nm禁带范围内1060 nm处出现缺陷模。采用COMSOL研究了周期数N_(c)、缺陷层膜厚对近中红外及缺陷模的影响规律。研究结果表明:缺陷模随缺陷层膜厚减少而蓝移。随含缺陷周期结构N_(c)增加,缺陷模宽度变窄,其缺陷模以中心波长为中心成对出现,呈现出良好反射型梳状滤波器的特征。通过控制N_(c),可对梳状滤波器的齿数和齿距进行有效控制。当N_(c)=1时,可实现650~5000 nm波段全反射,1060 nm处出现缺陷模,其反射率仅为4%。这种具备“光谱挖空”特征的含金属的DBR,能够进行近中红外波段和1060 nm处的激光兼容隐身。和异质结电介质光子晶体相比,该结构具有结构对称、结构简单、膜层层数较少的优势。

掺稀土光子玻璃近中红外发光与激光

掺稀土光子玻璃在光纤通信、激光雷达、远程遥感、红外探测以及生物医疗等领域有着重要的应用前景.目前,所广泛采用的石英基光子玻璃存在稀土掺杂量低、发光带宽窄、声子能量大和增益系数低等本征因素,制约着相关材料和元器件的发展.因此,研究和发展新型光子玻璃和光纤以适应新波段尤其是近中红外材料与器件的需求非常必要.本文概述了掺稀土光子玻璃在光纤放大器和光纤激光器中的重要应用,归纳了实现近中红外发光与激光对稀土离子和基质材料的基本要求,重点阐述了发射波长在1.0,1.5,2.0和3.0?m波段掺稀土光子玻璃及光纤与元器件的最新研究进展,指出了掺稀土光子玻璃近中红外发光与激光所面临的挑战,对其未来的应用和发展方向做出了展望.

中/近红外光谱技术结合化学计量学在蜂蜜快速检测中的应用研究进展

综述近10年来国内外中/近红外光谱技术结合化学计量学方法在蜂蜜品质、品种、掺假、产地和品牌快速检测中的应用研究进展,指出蜂蜜中/近红外光谱快速检测中存在的问题,并提出今后的研究方向。

近-中红外光谱融合技术速测奶牛场粪水氮磷含量

快速准确测定粪水/沼液中的氮磷养分含量,是现阶段我国规模化奶牛场在种养结合道路上亟需破解的技术瓶颈。针对传统的实验室湿化学检测方法难以满足奶牛场粪水还田前任一节点氮磷快速定量的现实问题,研究开发了基于近红外、中红外及近-中红外光谱融合技术,实现规模化奶牛场粪水运移全链条环节氮磷含量的本土化快速检测方法。采集了天津地区27家种养结合型规模化奶牛场粪水流经全程环节(集粪沟、集污池、氧化塘等)共计144个样品,使用傅里叶变换近红外光谱仪和中红外光谱仪分别采集了12000~4000和4000~650 cm^(-1)区间的光谱数据,对所有样品的近红外光谱、中红外光谱及近-中红外光谱融合数据进行归一化、基线校正、SNV等预处理,分析了近红外光谱和中红外光谱特征,采用浓度梯度法进行样品分集,运用偏最小二乘(PLS)、间隔偏最小二乘(IPLS)和联合区间偏最小二乘(SIPLS)法,构建了粪水总氮(TN)、总磷(TP)的近红外模型和中红外模型。粪水TN模型预测结果较好,近红外和中红外最佳模型趋近一致;粪水TP模型的预测性能不理想,近红外和中红外SIPLS最佳模型的R 2 pred仅分别为0.790和0.631,RPD分别为2.213和1.479,四分位数间隔(RPIQ)分别为3.616和2.351,难以用于实际检测;为实现粪水氮磷同步有效的测定分析,进一步提升模型整体预测性能,综合近红外光谱和中红外光谱数据建立了粪水氮磷近-中红外融合模型,光谱区间为12000~650 cm^(-1),预测性能整体表现良好,以近-中红外融合IPLS模型预测结果最为理想,其R 2 pred分别为0.970和0.861,RPD分别为5.615和2.684,RPIQ分别为12.874和4.394,总体优于单一近、中红外模型,尤其TP的最佳融合模型,其R 2 pred相比近、中红外最佳单一模型分别高出0.071和0.170。研究表明,近-中红外光谱融合技术可以实现对规模化奶牛场粪水运移全链条环节氮磷含量的准确速测,为粪水科学还田提供技术支撑。

红外光谱结合化学计量学鉴别西红花的产地

西红花不仅是在世界范围内广泛使用的传统香料,也是一味著名的中草药,其品质与产地密切相关。迫切需要寻找一种能快速对西红花进行产地判别的方法。基于不同产地西红花样品近、中红外光谱数据特征,采用Savitzky-Golay平滑(SG平滑)、多元散射校正、标准正态变量变换、一阶导数和二阶导数等预处理算法对光谱数据进行降噪处理,可以减小试验样本、测定环境以及仪器噪音对光谱数据的影响。结合偏最小二乘判别分析(Partial least square-discriminant analysis,PLS-DA)、决策树(Decision tree,DT)和支持向量机(Support vector machine,SVM)方法分别建立近红外光谱、中红外光谱、近中红外融合光谱分类模型,并采用移动窗口偏最小二乘法(Moving window partial least square method,MWPLS)提取光谱特征区间可以提升建模速度和分类精度。基于预测结果的准确率、混淆矩阵(Confusion matrix)和ROC曲线下面积(Area under curve,AUC)以选择最优分类模型。结果显示:近红外光谱、中红外光谱与融合光谱的最佳模型组合均为基于Savitzky-Golay平滑(SG平滑)预处理的偏最小二乘判别分析法(PLS-DA),其测试集准确率分别达到94.00%、94.00%和96.00%,ROC曲线下面积分别为0.9974、0.9963和0.9990,表明融合光谱可提升分类精度。特征波段的选择增强了单一光谱的分类准确率,但降低了融合光谱的分类性能。可见,结合移动窗口偏最小二乘法(MWPLS)的单一光谱技术可以精简、优化模型。所采用的方法实现了对不同产地西红花的快速准确鉴定,为西红花的产地判别提供一种新颖、快速的解决方案,有利于维护西红花市场的秩序,有助于其产业健康发展。

柴油硫含量的中红外光谱技术检测方法

对获取的柴油原始光谱数据分别采用遗传算法(Genetic algorithms,GA)提取特征波长,然后采用了PLS(Least square regression)建立预测模型,结果表明:GA-PLS算法精度较高,RPD为1.95,RMSEP为0.028 6,r_(pre)~2为0.88,可以用于柴油硫含量的快速检测。

基于2T2D相关谱技术分析玉米自交系亲缘关系

采集不同玉米自交系的近红外光谱和中红外光谱,研究其一维光谱特性。以不同自交系玉米为外扰,构建同谱2T2D近/中红外相关谱和异谱2T2D近-中红外相关谱,根据相关强度大小来确定不同玉米自交系之间的亲缘关系。结果表明,相对于一维光谱,2T2D相关谱能提取不同玉米自交系更多的光谱信息,可有效确定玉米自交系的亲缘关系。该方法可推广到其他作物上,具有较好的应用前景。