激光除漆频率对LIBS准确性影响研究

验证激光诱导击穿光谱(Laser-Induced Breakdown Spectroscopy,LIBS)技术在千赫兹级激光条件下检测准确性对LIBS技术应用于大区域、高效率激光除漆过程监测具有重要意义。本文采用高频(kHz级)1064nm红外脉冲光纤激光器清洗飞机蒙皮漆层,结合能谱仪测试结果及原子光谱数据库数据,研究千赫兹激光对LIBS光谱谱峰波长和峰值强度的影响,并验证LIBS技术在千赫兹级激光除漆过程中的准确性。结果表明千赫兹谱峰较赫兹谱峰波长位置向蓝光区域偏移,偏移量不大于0.18nm。380nm~425nm范围内的谱峰完全消失,425nm~550nm范围内的谱峰信噪比下降。能谱仪测试结果与赫兹级LIBS光谱协同验证了千赫兹级激光条件下LIBS技术检测效果的准确性。表明在大区域、高效率飞机蒙皮激光除漆过程中,LIBS技术可用于除漆过程监测。本研究可为千赫兹级激光除漆过程LIBS监测提供参考。

可见光光谱辐射计波长标定技术研究

为了解决可见光光谱辐射计波长标定过程中存在的峰值偏移、较弱特征谱误判及人工谱线识别等问题,采用自适应阈值法和差分法完成对特征谱检测与识别,利用最小二乘法和拉格朗日插值法确定波长和像元的关系,进行了理论分析和实验验证,获得最佳波长标定方程。结果表明,特征谱根据谱线强度依次被检测并识别出来,以404.6565 nm、435.8335 nm、546.0750 nm、579.0670 nm为基准的拉格朗日插值法得到的方程为最佳波长标定方程,其残差标准差仅为3.2747×10^(-13)nm,波长标定误差分布在±0.2 nm范围内。自动谱线检测方法及谱线识别方法提高了波长标定效率,避免了噪声误判和谱线识别错误现象,为其它光谱类仪器的波长标定提供了参考。

GRIN色散物镜光学像差对峰值波长提取的影响

为提高光谱共焦位移传感系统接收信号峰值波长提取精度,基于设计的梯度折射率(Gradient Index,GRIN)色散物镜,系统分析了光学像差对峰值波长提取的影响。首先结合GRIN色散透镜的光学性能,利用光学像差理论,建立了优化后GRIN色散物镜的像差分布函数,获得了各类像差与波长分布之间的关系;然后仿真分析了各类单色像差以及组合像差对峰值波长分布的影响,利用三种拟合算法分别提取存在不同像差下的峰值波长,得到了光学像差引起的GRIN色散物镜峰值波长偏移;最后利用不同的拟合方法对像差影响下的轴向响应信号进行了数据拟合和拟合误差分析。结果表明,球差为1时,引起峰值波长偏移6.28 nm;当球差大于1时,出现双峰,球差越大引起的峰值波长偏移越大;像散对峰值波长偏移的影响小于球差;组合像差对峰值波长的影响最大,出现了三峰旁瓣同时升高。研究结果对建立像差影响的峰值波长提取误差修正和补偿算法,并进一步提高系统测量精度具有参考意义。

InGaN基白光LED光谱特征和结温相关性研究

以InGaN蓝光+荧光粉的白光LED为研究对象,在恒定环境温度下改变驱动电流,利用光谱仪测得不同LED结温下的光谱曲线。通过分析实验数据,得出光谱特征与该型LED结温的关系。结果表明:InGaN基白光LED蓝光和荧光的峰值波长与结温没有明显的线性关系;蓝光的光谱线宽以及荧光和蓝光峰值强度的比值与结温具有良好的线性关系。

LED结温与光谱特性关系的测量

采用恒定驱动电流改变环境温度和恒定环境温度改变驱动电流两种方法分别对直径5mm封装的AlGaInP型红光和黄光LED,InGaN型绿光和蓝光LED,以及InGaN蓝光+荧光粉的白光LED的结温与其光谱特性进行了测量,得到了不同条件下LED结温与光谱特性的关系.结果表明;AlGaInP LED的峰值波长与结温有良好线性关系,InGaN LED的峰值波长则与结温没有明显对应关系;但白光LED发射光谱的白、蓝功率比与结温有良好线性关系;对AlGaInP LED及蓝光激发的白光LED,通过光谱特性测量可快速、准确地确定光源系统中各LED的结温继而预测光源系统的有效寿命.

基于LED峰值的太阳光谱合成方法

为了利用不同波段LED快速准确地模拟太阳光谱,基于LED的光谱合成原理,提出了一种利用LED光谱峰值波长处的数据合成太阳光谱的方法,简化了太阳光谱的拟合过程。首先,建立所有LED峰值波长处的函数方程组,利用约束最小二乘法确定各波段的拟合参数。进而,通过3组等间隔的LED光谱数据组对该方法进行了仿真分析,间隔40,30,20 nm的LED合成光谱与目标光谱相关系数对应为0.902,0.935,0.977,并对合成光谱失真处进行了分析和修正。最后,根据所选LED的实际光谱对太阳光谱进行了仿真分析。仿真结果表明:合成光谱与太阳光谱最大失配误差为4%,达到AM1.5的A级标准,满足LED太阳模拟器光谱匹配要求。

红外发光二极管辐射波长和强度积分式瞬时测试技术

发展了一种红外发光二极管（ＩＲＥＤ）辐射波长和强度的积分式（非分光）测试技术。它采用两只不同光谱响应的光电探测器，一只探测器的相对光谱响应在足够宽光谱范围内修正成常数，另一只探测器也按要求用滤光器修正。辐射强度可由相对光谱响应为常数的探测器测量；通过对测得的两个光探测器光电流之比与波长关系的数据进行处理，可以快速获得ＩＲＥＤ的辐射波长。以ＭＣＳ—５１单片机和上述两个光电探测器及它们的有关电路组成了一台样机实现这个原理。仪器具有高速实时，稳定性好及智能化的优点。

用智能波长校正的扫描式电感耦合等离子体光谱仪测定高炉渣中7种元素成份

本文利用作者所在实验室发现的，光栅单色仪的出射光谱线峰漂移与温度变化以及波长变化间的非线性函数关系，以及在此基础上所开发的扫描式ICP－AES光谱仪的智能波长校正装置，取代传统的局部恒温系统，测定了高炉位中的Si，Ca．Mg，Mn，Fe，Ti，Al7种元素成份。测定结果与标样的鉴定值一致，测量的相对标准偏差（RSD）为1．X％。智能波长校正装置的波长校正结果与话线峰描迹结果的比较表明，该智能彼长校正装置是有效的，具有省时、安全、结构简单的特点，有广泛的应用前景。

量子阱红外探测器峰值探测波长的精确设计与实验验证(英文)

采用单能带电子有效质量近似(EMA)和波包函数近似(EFA)模型,考虑了能带非抛物线性等高阶因素,并利用投试法求解薛定谔方程,计算了准确设计峰值探测波长的GaAs/AlGaAs量子阱探测器结构参数.基于计算结果,用分子束外延(MBE)方法生长了设计峰值波长为8μm的GaAs/AlGaAs多量子阱材料,进而制备了单元器件,并测试了I-V曲线、光谱响应和探测率.I-V曲线的良好对称性显示了材料生长与器件制备工艺的质量,光谱响应曲线表明器件实际的峰值探测波长为7.96～7.98μm,与设计预期值吻合.

利用双光束光谱光度计测试手机膜防蓝光性能

透过手机膜的光线的光谱透射比能够很好地反应手机膜的防蓝光性能。利用LED光源和双光束光谱光度计搭建光路测试手机膜在蓝色光谱范围(380~500nm)内的光谱透射比。同时,通过比较手机膜在蓝光峰值波长467.5nm处的光谱透射比,从而评价市场上防蓝光手机膜的防蓝光性能。实验表明,大部分标有"防蓝光"字样的手机膜的确具有一定程度的防蓝光能力,但防蓝光数值各有不同,最小的不到10%,最大的能达到近70%,作用有限。该实验结果可为后续研究提供参考。

基于光纤光谱仪的LED光学特性测试

以海洋光学实验仪器(光谱仪、积分球、光纤、电源)为测量系统,搭建发光二极管(LED)光源特性测试平台,通过Spectra Suite软件对LED的光学特性数据获取与处理,分别测试白光、红光、黄绿光、蓝绿光、黄光和蓝光LED的光学性质。用光谱仪USB2000+与USB650 Red Tide获得各种LED光的辐射通量光谱分布图、发光强度光谱分布图、色品图,以及各单色光LED半宽度、峰值波长、色坐标、主波长、色纯度等数据,并对不同颜色的LED进行光学性能对比。实验结果表明,蓝光LED波峰辐射通量最大,红光LED单色性最好,红光的色纯度最大。简要比较光谱仪USB2000+与USB650 Red Tide在测量结果上的区别。

高色温的荧光粉型白光LED的高S/P研究

对于白光照明而言,显色指数(CRI)和暗视觉下光通量与明视觉下光通量的比值(S/P)是衡量白光光源质量的两个重要参数。CRI反映的是待测光源下物体色彩还原能力;而S/P值越高的光源下人眼视物越清晰,对节能也具有一定作用。一般而言,这两个参数越高越好;然而在实际中,两者是一对矛盾体。当前的大部分白光光源的S/P值普遍低于2.5。白光发光二极管(LED)具有光谱可调特性,因此可以通过优化光谱,在满足一定的CRI下获得更高的S/P值。首先模拟光谱,然后通过计算机编程调节光谱峰值波长、相对光强度等光谱参数,最终获得高色温(6 500 K)下高S/P值光谱,对于节能照明光源设计具有重要参考价值。

节律照明及其控制策略的研究综述

光对人体的非视觉成像功能有着广泛而深刻的影响。研究表明,人的警觉性、情绪、内分泌功能以及昼夜节律都会受到若干光环境因素的影响,包括光照强度、光峰值波长、人曝露在光环境中的时间点以及时间长度。不适的光环境可以扰乱人体的褪黑素分泌以及身体内在昼夜节律,进而对人体健康产生若干负面影响,诱发诸如肥胖、糖尿病、失落、情绪失调、生殖系统疾病等慢性疾病。在过去的几年中,如何量化光对人体生理节律的影响的课题吸引了广泛的研究关注。本文系统介绍了节律照明领域两种领先的量化指标及度量方法,包括视黑素等效勒克斯法(Equivalent Melanopic Lux:EML)以及昼夜节律刺激值法(Circadian Stimulus:CS),并对两种方法的生物学基础进行了深入探讨。在此基础上,本文对当前若干主流节律照明产品的光谱功率分布及其控制策略进行了比较和分析。结果表明,当前节律照明的研究成果就减弱光源对人体昼夜节律的扰乱方面提供了关键的理论基础和通用的实践性建议,但对其有效影响的尺度和范围仍有待进一步的量化研究。

基于光谱共焦技术的高精度非接触测头

为了解决光谱共焦非接触测头存在的量程较小、精度差等问题,设计了一种四片式大量程透镜组,并提出了一种基于Adam算法的峰值波长提取算法和一种分段拟合曲线标定方法。透镜组在大约470-730 nm波段内,位移测量范围可达4500μm。利用设计的透镜组搭建了测头系统,通过实验验证了使用Adam算法的位移误差为0.3μm,比质心法减小了68.3%,比传统高斯拟合法减小了26.0%,比抛物线拟合法减小了24.3%,而使用分段拟合方法的位移误差比使用传统多项式标定方法减小了92.4%。实验结果表明,所设计的测头系统可以实现较大量程的高精度非接触位移测量,为进一步研究基于光谱共焦技术的高精度位移传感器提供了理论和实验依据。

多波长红外激光二极管峰值光谱热漂移研究

为了满足红外激光测试技术对多光谱集成光源在光谱范围和峰值精度等方面的要求,提出了一种高精度的多波长红外激光二极管,并设计了能够集成860 nm,905 nm和1064 nm(脉冲/单模)四种激光芯片的封装结构.建立了基于上述封装结构下中心热沉的温度场分布模型,并根据数学建模工具求解的中心热沉温度场数值分布规范了中心热沉的加工工艺.为了验证多波长激光二极管中心热沉对输出峰值光谱热漂移现象的抑制效果,制备了多波长激光二极管样机,并搭建了观察其峰值光谱热漂移现象的实验装置.实验结果显示,样机仅有两种芯片的峰值光谱发生了1—3 nm的微弱漂移,并未超出规定的峰值半宽.该现象证明了多波长激光二极管的输出光谱具备较高的精度和良好的稳定性.

石英晶体旋光光学滤波器的特征参量

利用Mller矩阵和Stokes参量,从石英晶体旋光光学滤波器的透射比公式,推导出了石英晶体旋光光学滤波器特征参量的理论计算公式。研究发现,特征参量的值与滤波器的级数和滤波器中最薄石英晶体的厚度存在直接联系。计算得到一、二、三级石英晶体旋光光学滤波器在不同透射主峰的特征参量,并对其进行了实验验证。通过对不同透射主峰的特征参量进行比较可以看出,对于确定的滤波器,不同透射主峰处的自由光谱范围和通带半峰全宽随着波长的增大而增大;同一透射主峰处的通带半峰全宽随滤波器级数的增大而减小。

基于光谱共焦位移传感器的零件几何量精密测量

为提高零件几何量精密测量的准确性,设计一个基于光谱共焦位移传感器的零件几何量精密测量方法。首先提出光谱共焦位移传感器的工作原理,利用其工作原理开展测量工作,然后确定被测物允许的最大倾斜角度,最后通过质心法与抛物线拟合法实现零件几何量精密测量。实验对比结果表明,此次研究的基于光谱共焦位移传感器的零件几何量精密测量方法有效提高了零件几何量精密测量的准确性,并减少了测量时间,实际应用意义较强。