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海上溢油模拟目标的日盲紫外反射特性研究

光谱学与光谱分析 2025年第3期45卷 637-644页

作者：龚博文毛石磊陈波中国科学院大学空间X射线-极紫外研究室北京101408 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

海上溢油会对环境造成极大破坏,及时准确探测及识别对溢油的治理具有至关重要的作用。日盲紫外溢油监测受太阳背景辐射影响更小,可以提高溢油监测的准确率。研究设计并搭建水面油膜在日盲紫外、中波紫外和长波紫外波段反射光谱测试光路... 详细信息

海上溢油会对环境造成极大破坏,及时准确探测及识别对溢油的治理具有至关重要的作用。日盲紫外溢油监测受太阳背景辐射影响更小,可以提高溢油监测的准确率。研究设计并搭建水面油膜在日盲紫外、中波紫外和长波紫外波段反射光谱测试光路,对海洋溢油的四种模拟目标(95#汽油、35#柴油、20#柴油、轻质原油)展开反射光谱测试,分析了反射率随油膜厚度的变化趋势。采用单层膜特征矩阵模拟计算不同厚度油膜在不同波长下的反射率。实验与仿真结果表明,成品油和原油在日盲紫外波段的反射率均比海水更高,反射率随油膜厚度的改变近似周期性震荡最后趋近于纯油的反射率,周期大小和反射率峰值主要由油的复折射率和油膜厚度决定,实验与数值模拟结果相符。研究结果表明,水面油膜与水体背景在日盲紫外波段的反射光有较高的可区分度、反射率震荡变化的油膜厚度范围更小,采用主动式日盲紫外反射光谱探测海面溢油可以提高检测准确度,为全天时全天候溢油监测提供可能。

关键词：日盲紫外海水面油膜反射光谱油水反射对比度

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日盲紫外拉曼光谱检测及其处理算法研究进展

激光与光电子学进展 2025年第1期 58-72页

作者：郭一新王维林金伟其何玉青郭宗昱裘溯北京理工大学光电学院光电成像技术与系统教育部重点实验室

拉曼光谱学是一种基于激光与物质相互作用的非弹性光散射无损光谱探测方法，可用于现代战场、工业生产、社会安全和危险品或违禁品的检测。日盲紫外拉曼光谱相比可见光和近红外拉曼光谱，具有受环境干扰小、散射强度高、人眼安全性、可... 详细信息

拉曼光谱学是一种基于激光与物质相互作用的非弹性光散射无损光谱探测方法，可用于现代战场、工业生产、社会安全和危险品或违禁品的检测。日盲紫外拉曼光谱相比可见光和近红外拉曼光谱，具有受环境干扰小、散射强度高、人眼安全性、可用于检测爆炸性材料等优点，能够实现自然环境下的样品遥测。目前日盲紫外拉曼光谱检测面临几个直接影响定性与定量分析的挑战：1）在相同的光谱分辨率下，相较于可见和红外，紫外拉曼光谱的拉曼位移分辨率（波数分辨率）较低；2）因紫外玻璃和镀膜材料成本和材质限制，难以形成大口径和高透射率的光学镜头，尤其在遥测的场景下，紫外拉曼光谱信号易出现较大的噪声；3）紫外荧光共振比其他波段荧光共振强烈，拉曼光谱易受强荧光影响。故需通过滤除噪声和基线的光谱处理方法，提高拉曼光谱的表征能力。分析了自然环境下日盲紫外拉曼光谱检测技术的原理，并归纳了国内外在日盲紫外拉曼光谱降噪和基线校正算法研究方面的进展与现状。同时，文中还探讨了该技术在反恐、禁毒和食品安全等领域的应用需求，并展望了日盲紫外拉曼光谱处理技术在自然环境下的发展趋势。

关键词：日盲紫外拉曼光谱降噪基线校正遥测

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日盲紫外光电阴极用碲合金蒸发材料研究

稀有金属 2018年第5期42卷 503-509页

作者：王保光田文怀北京科技大学材料科学与工程学院

选择铋作为合金化元素,利用真空熔炼慢速凝固方法制备出Te60Bi40（%,质量分数）合金来代替纯碲作为日盲光电阴极的碲蒸发源。利用光学显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）以及能谱仪（EDS）等方法对制备的Te60Bi4... 详细信息

选择铋作为合金化元素,利用真空熔炼慢速凝固方法制备出Te60Bi40（%,质量分数）合金来代替纯碲作为日盲光电阴极的碲蒸发源。利用光学显微镜（OM）、X射线衍射仪（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）以及能谱仪（EDS）等方法对制备的Te60Bi40合金样品进行了微观组织观察,对合金的相组成、相结构以及各相的成分进行了分析。结果表明：利用真空熔炼慢速凝固方法制备的Te60Bi40合金由初晶Bi2Te3和共晶（Bi2Te3＋Te）相组成,得到了近平衡相。初晶Bi2Te3晶粒为粗大的板条状,板条平均宽度为300μm,晶界较平直有棱角,呈现小平面相特征。共晶Bi2Te3相以片条状的形态均匀分布在共晶Te相中。在共晶凝固过程中,由于共晶Bi2Te3相和Te相的热导率和熔化潜热有较大的差异,Te相在凝固时作为领先相生长,滞后相Bi2Te3最终被领先相Te相完全包裹。初晶Bi2Te3相和共晶Bi2Te3相中Te的质量分数分别为49.2%和49.6%,共晶Te相中Te的质量分数接近100%。

关键词：碲铋合金共晶小平面相日盲紫外

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日盲紫外单光子成像

激光与光电子学进展 2021年第10期58卷 284-288页

作者：李召辉申光跃庞程凯吴光华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室上海200062

介绍一种日盲紫外单光子成像系统。系统采用Geiger模式的硅基雪崩光电二极管(SiAPD)的单光子探测器,结合时间相关单光子符合计数技术,实现了0~400 m距离的激光三维成像,成像精度达到22 mm。实验采用266nm波长激光脉冲(处于日盲紫外波段)... 详细信息

介绍一种日盲紫外单光子成像系统。系统采用Geiger模式的硅基雪崩光电二极管(SiAPD)的单光子探测器,结合时间相关单光子符合计数技术,实现了0~400 m距离的激光三维成像,成像精度达到22 mm。实验采用266nm波长激光脉冲(处于日盲紫外波段),由于大气层的吸收作用,在地表几乎不存在该波段的噪声,大幅提高了单光子成像系统的抗背景光噪声的能力。该成像系统可在晴朗的白天运行,实现了全天时中远距离单光子成像。

关键词：成像系统日盲紫外光子计数三维成像激光雷达

宽禁带半导体Ga_(2)O_(3)基日盲紫外探测器的研究进展

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材料工程 2023年第10期51卷 13-26页

作者：沈乐昀张涛刘云泽吴慧珊王凤志潘新花叶志镇浙江大学材料科学与工程学院硅及先进半导体材料全国重点实验室杭州310058 浙江大学温州研究院温州市光电及纳米新材料重点实验室浙江温州325006

β-Ga_(2)O_(3)是一种超宽禁带半导体材料,对应太阳光谱的深紫外波段,可用于制备日盲紫外探测器。日盲紫外探测器抗干扰能力强、探测灵敏度高、背景噪声低,在军事和航空航天领域具有极大的应用前景。本文主要介绍Ga_(2)O_(3)材料的基本... 详细信息

β-Ga_(2)O_(3)是一种超宽禁带半导体材料,对应太阳光谱的深紫外波段,可用于制备日盲紫外探测器。日盲紫外探测器抗干扰能力强、探测灵敏度高、背景噪声低,在军事和航空航天领域具有极大的应用前景。本文主要介绍Ga_(2)O_(3)材料的基本性质,包括不同的晶相结构及其制备方法,并总结不同结构的Ga_(2)O_(3)器件在日盲紫外探测领域的研究进展。其中,金属-半导体-金属(MSM)结构的Ga_(2)O_(3)器件最为普遍,特别是基于薄膜材料的器件已具备了商业化参数,有望实现产业化应用。基于Ga_(2)O_(3)的异质结和肖特基结日盲紫外探测器也表现出优异的性能,并呈现出自供电特性。此外,薄膜晶体管结构Ga_(2)O_(3)器件结合MSM结构和晶体管结构的工作机制,可获得更大的光增益,适用于微弱信号的探测,成为一种极具潜力的日盲紫外探测器件。

关键词：氧化镓宽禁带氧化物日盲紫外光电探测器

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大视场大相对孔径日盲紫外告警光学系统设计

红外与激光工程 2021年第2期50卷 159-164页

作者：郑国宪焦建超俞越苏云唐义粘伟刘剑峰北京空间机电研究所北京100094 北京理工大学光电学院北京100081

日盲紫外探测系统因其灵敏度极高、虚警率低、体积小、质量轻、结构简单、无需制冷等优点,在紫外制导、紫外通信等多个领域,尤其是导弹告警领域获得越来越多的应用。根据应用需求,设计了一种大视场大相对孔径日盲紫外告警光学系统。首... 详细信息

日盲紫外探测系统因其灵敏度极高、虚警率低、体积小、质量轻、结构简单、无需制冷等优点,在紫外制导、紫外通信等多个领域,尤其是导弹告警领域获得越来越多的应用。根据应用需求,设计了一种大视场大相对孔径日盲紫外告警光学系统。首先根据探测距离等任务要求,分析了告警系统光学口径等光学系统性能指标设计要求,结合实际情况进行光学系统选型与难点分析,综合采用三种方法解决了照度均匀性难题,并给出大视场大相对孔径日盲紫外光学系统设计结果,系统在工作谱段0.255~0.275μm范围内具有优良的像质,且仅采用熔石英一种材料,所有镜面均为球面,公差较松,有利于加工和装调。

关键词：光学设计大视场相对孔径日盲紫外导弹告警

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日盲紫外像增强器绝对光谱响应测试系统

光电工程 2016年第5期43卷 8-14页

作者：陈雪李宗轩闫丰章明朝周跃隋永新中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室超精密光学工程研究中心北京100049 中国科学院大学北京100049 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所小卫星技术国家地方联合工程研究中心长春130033

为评估日盲紫外像增强器的带内响应能力及带外截止能力,基于标准替代法,设计并实现了宽光谱大动态范围的日盲紫外像增强器绝对光谱响应测试系统。系统选择宽波段、高亮度、高稳定性的激光泵浦白光光源作为基本光源,与单色仪配合构建了... 详细信息

为评估日盲紫外像增强器的带内响应能力及带外截止能力,基于标准替代法,设计并实现了宽光谱大动态范围的日盲紫外像增强器绝对光谱响应测试系统。系统选择宽波段、高亮度、高稳定性的激光泵浦白光光源作为基本光源,与单色仪配合构建了单色辐照场,并采用可溯源于美国NIST标准的硅陷阱探测器作为参考探测器,通过高精度静电计和多种抗干扰手段进行微弱电流测量,实现了对日盲紫外像增强器绝对光谱响应的高精度测试。实验结果表明:系统可覆盖光谱范围200 nm^630 nm,动态范围达106,测试不确定度低于5.5%。该测试系统稳定可靠,精度高,基本满足日盲紫外像增强器筛选的应用需求。

关键词：日盲紫外像增强器绝对光谱响应宽光谱

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基于氧化镓日盲紫外光电探测器的研究进展

中国激光 2021年第11期48卷 1-31页

作者：王江罗林保合肥工业大学电子科学与应用物理学院安徽合肥230009

日盲紫外探测器以其较高的探测灵敏度和较低的背景噪声广泛应用于导弹制导、空间安全通信、臭氧层空洞监测和火焰检测等军事和民用领域。氧化镓(Ga_(2)O_(3))是一种典型的超宽禁带半导体材料,其较大的禁带宽度(4.2~5.3 eV)几乎占据太阳... 详细信息

日盲紫外探测器以其较高的探测灵敏度和较低的背景噪声广泛应用于导弹制导、空间安全通信、臭氧层空洞监测和火焰检测等军事和民用领域。氧化镓(Ga_(2)O_(3))是一种典型的超宽禁带半导体材料,其较大的禁带宽度(4.2~5.3 eV)几乎占据太阳光谱的整个日盲波段,被认为是制备日盲紫外探测器的理想材料。主要介绍了Ga_(2)O_(3)。的不同晶体结构和基本特性,并综述了基于多种Ga_(2)O_(3)。结构的日盲紫外探测器的研究进展。基于Ga_(2)O_(3)。纳米线的器件的最大光响应度R>10^(3)A/W,外量子效率能达到10^(5)%;Ga_(2)O_(3)单晶器件的光响应度高达10^(3)~10^(5)A/W,外量子效率超过10^(6)%,响应速度较快(μs级)。Ga_(2)O_(3)基异质结、p-n结和肖特基结的日盲探测器表现出的自驱动特性使其在无需外加电源条件下就能正常工作,这在特殊环境下具有较大的应用潜力。

关键词：光电探测器氧化镓﹔超宽禁带半导体日盲紫外光响应

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用于电晕检测的日盲紫外成像系统设计

光子学报 2022年第9期51卷 355-364页

作者：陈塑淏吕博刘伟奇冯睿魏忠伦中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033 中国科学院大学北京100049

在对高压电晕放电进行监测时,为了扩大成像系统的检测范围,提升检测精度,设计了一款大视场大相对孔径高分辨率的日盲紫外成像系统。该系统采用反远距的结构形式,使用12片标准球面镜片,光学总长为90 mm,系统全视场角为56°,相对孔径为1/... 详细信息

在对高压电晕放电进行监测时,为了扩大成像系统的检测范围,提升检测精度,设计了一款大视场大相对孔径高分辨率的日盲紫外成像系统。该系统采用反远距的结构形式,使用12片标准球面镜片,光学总长为90 mm,系统全视场角为56°,相对孔径为1/2。系统工作波长为240~280 nm,在全视场范围内,畸变小于2.2%,相对照度大于70%,系统的在110 lp/mm的空间频率处调制传递函数大于0.65,为之后的公差分配和热差校正留有足够空间。计算了由温度变化引起的热离焦,根据离焦量,利用被动式机械补偿法对系统的热差进行校正,补偿后的系统在−20~60℃的温度范围内调制传递函数均大于0.4,实现了无热化设计。最后,通过合理的公差分配及分析,加工装调后的系统仍有较高的成像质量,满足电晕检测的实际使用需求。

关键词：应用光学日盲紫外光学设计无热化设计成像系统

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