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相干色散光谱仪中像切分器的设计与优化

光子学报 2022年第9期51卷 365-372页

作者：王艺东魏儒义谢正茂张凯陈莎莎中国科学院西安光学精密机械研究所西安710119 中国科学院大学北京100049 武汉大学电子信息学院武汉430064 湖北省光谱与成像仪器工程技术研究中心武汉430064 中国科学院南京天文光学技术研究所南京210042

像切分器是天文高透过率光谱仪中的重要光学器件之一,可以有效提高仪器的分辨率和能量透过率,但对其成像缺陷问题的研究较少。本文重点研究了目前广泛应用的Bowen⁃Walraven型和简化型像切分器中存在的切分像离焦和物点重复两类成像缺陷... 详细信息

像切分器是天文高透过率光谱仪中的重要光学器件之一,可以有效提高仪器的分辨率和能量透过率,但对其成像缺陷问题的研究较少。本文重点研究了目前广泛应用的Bowen⁃Walraven型和简化型像切分器中存在的切分像离焦和物点重复两类成像缺陷,发现这两种缺陷造成了实际切分像宽大于理论像宽,降低了系统的能量透过率和分辨率。为了降低成像缺陷对系统的影响,本文针对用于系外行星探测的相干色散光谱仪系统,分析了反射腔厚度和入射角与离焦和物点重复两类问题的关系,推导了光学反射腔厚度的通用设计公式。同时针对项目需求,仿真模拟了不同焦比和切分数量下的离焦和物点重复情况,发现在F/24和45°入射角条件下,切分像的离焦和物点重复现象较为均衡,是相对理想的选择。该结论为高分辨率光谱仪中像切分器的设计提供了通用设计思路,具有较重要的应用参考价值。

关键词：相干色散光谱仪像切分器 Bowen⁃Walraven型离焦量透过率

凹面腔镜对LD端面泵浦激光器球差的影响研究

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凹面腔镜对LD端面泵浦激光器球差的影响研究

作者：黄琳贺长春理工大学

学位级别：硕士

高光束质量、大功率的固体激光器是当前全固态激光器研究的前沿课题。由于热效应的存在,导致了激光器的光束质量变差,输出功率下降,是限制基模输出功率的主要因素。因此有效降低热效应及其影响的研究也成为固体激光技术中的一个重要方... 详细信息

高光束质量、大功率的固体激光器是当前全固态激光器研究的前沿课题。由于热效应的存在,导致了激光器的光束质量变差,输出功率下降,是限制基模输出功率的主要因素。因此有效降低热效应及其影响的研究也成为固体激光技术中的一个重要方向。在光束振荡过程中,凹面腔镜会引入一个负球差项,利用凹面腔镜引入的球差与谐振腔内热球差相叠加,在不附加其它光学元件的前提下,可实现对激光晶体热效应的补偿,进而获得高光束质量、高功率的输出激光。相较于当前的谐振腔内插入补偿元件或多级补偿的结构,这种降低热效应影响的方法既能提高光束质量,又能保证谐振腔有较低的失调灵敏度,减少腔内损耗。本论文通过开展凹面腔镜对LD端面泵浦激光器球差的影响的理论和实验的研究,为高光束质量、高功率固体激光器的输出特性优化研究开辟了一种新思路,为激光器的热效应的有效降低提供理论基础。论文主要研究内容包括以下三个方面:基于热效应理论,分析激光晶体的热球差特性,讨论热球差的影响因素;建立含有凹面腔镜的谐振腔的动力学模型并分析其特性;分析并验证凹面腔镜对谐振腔球差的影响。为了研究球差对激光器的影响,本文基于热效应理论,对激光晶体所产生的球差进行了理论分析。基于热传导方程,分析激光晶体的温度分布。对激光晶体热透镜效应下的球差特性进行分析发现,泵浦不均度因子β会对球差零点的位置产生影响。β＜0时,β的绝对值越大,球差零点所在位置对应的泵浦功率越高。当β>0时,球差零点不存在。建立凹面腔镜的球差模型,发现当曲率中心位于光阑处时,凹面腔镜会引入一个负球差项。建立含有凹面腔镜的谐振腔的动力学模型,采用等效g参数概念,模拟分析谐振腔的动力稳定区范围。分析含有凹面腔镜对激光晶体热球差的影响,讨论凹面镜作为输出镜对热球差的补偿作用,并分析谐振腔的光束质量的变化。基于以上研究,采用凹面镜作为谐振腔的输出镜,进行凹面镜对谐振腔球差影响的实验研究。利用凹面镜在一定泵浦下时所产生的球差与晶体的热球差相互叠加,从而降低热球差对光束质量下降带来的影响。设计并验证不同参数(曲率半径和透过率)的凹面腔镜对热球差的影响。实验中分别采用了透过率为32%和15%,曲率半径为500 mm和5000 mm的凹面镜作为输出镜,搭建平-凹非对称腔的实验,对晶体端面与输出镜端面的波前信息进行测量,分析其随泵浦功率的变化。实验结果表明,在相同泵浦功率,相同透过率条件下,凹面腔镜的曲率半径越小,对热效应的补偿效果越好,谐振腔的输出激光光束质量越好;在相同曲率半径的条件下,凹面腔镜的透过率越大,对热效应的补偿效果越好。验证了平-凹腔在一定泵浦范围内能够提高激光输出光束的光束质量,对谐振腔球差起到积极作用。与理论分析相一致。

关键词：热效应球差凹面镜曲率半径透过率

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仪器分辨率对氧气A带被动测距的影响分析

光谱学与光谱分析 2022年第6期42卷 1974-1978页

作者：李晋华张敏娟王志斌李世中中北大学山西省光电信息与仪器工程技术研究中心山西太原030051 中北大学前沿交叉科学研究院山西太原030051

透过率的计算是红外目标被动测距技术的核心,其精度直接影响到被测距离的精度,而仪器分辨率又直接影响到光谱信号的精度。为了研究光谱仪器分辨率对带平均透过率的影响,选用氧气A带为研究对象,采用基线拟合方式计算被测目标的带平均透过... 详细信息

透过率的计算是红外目标被动测距技术的核心,其精度直接影响到被测距离的精度,而仪器分辨率又直接影响到光谱信号的精度。为了研究光谱仪器分辨率对带平均透过率的影响,选用氧气A带为研究对象,采用基线拟合方式计算被测目标的带平均透过率,利用随机Malkmus模型计算被测目标距离,从而获得仪器分辨率对被动测距的影响。为此,搭建了被动测距实验系统,通过对卤素灯光源在不同距离的光谱测量,验证仪器分辨率对带平均模式被动测距的影响。首先,介绍氧气A带透过率的计算方法,计算理论值;以卤素灯为光源,利用光谱仪分别测量相同距离不同分辨率的光谱曲线,计算实测大气透过率,分析光谱分辨率对单谱线的影响;然后,在分析比较透过率模型和实测透过率谱线的基础上,对透过率计算模型进行拟合、校正,验证光谱分辨率对带模型的影响。对于单条谱线,仪器的不同分辨率可测得的谱线区别较大,而对带平均谱线,相同波数点的光谱信号取平均,获得平均效应,使得被测谱线几乎没有变化;分辨率的模型选择需根据不同的应用场合、不同的精度要求选择合适的分辨率。实验结果表明:分辨率对单谱线的透过率影响较大,随着分辨率的降低,被捕获的光谱信息点取值越少,被测目标距离相关系数越小;分辨率对带平均透过率的计算影响较小,不同分辨率下测得的目标距离,几乎重合;而仪器分辨率越高则测量时间越长,当使用带平均透过率计算被测目标距离,在精度要求范围内,可以适当降低仪器分辨率,从而极大地提高测量速度,并达到测量实时性,同时降低系统搭建的成本。该结论可为透过率测量的应用提供依据。

关键词：仪器分辨率氧气A带透过率被动测距曲线拟合

碳纳米管功能层在等离子体显示中的应用研究（英文）

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电子科技大学学报 2016年第1期45卷 151-154页

作者：邓江王小菊成都信息工程大学光电技术学院成都610225 电子科技大学光电信息学院成都610054

采用喷涂法在等离子体显示面板(AC PDP)的Mg O保护层上喷涂碳纳米管(CNTs)作为功能层,研究该复合型保护层的可见光透过率和放电性能。结果表明,CNTs/Mg O保护层的可见光透过率超过80%。且与纯Mg O保护层相比,CNTs/Mg O保护层单元的着火... 详细信息

采用喷涂法在等离子体显示面板(AC PDP)的Mg O保护层上喷涂碳纳米管(CNTs)作为功能层,研究该复合型保护层的可见光透过率和放电性能。结果表明,CNTs/Mg O保护层的可见光透过率超过80%。且与纯Mg O保护层相比,CNTs/Mg O保护层单元的着火电压和放电延迟时间明显降低。在100 torr、10%Xe+Ne的放电条件下,CNTs/Mg O保护层的着火电压和放电延迟时间分别为263.5 V和270 ns,与纯Mg O保护层相比,分别降低了15%和26%。因此,CNTs/Mg O保护层在AC PDP中具有潜在的应用前景。

关键词：碳纳米管放电延迟时间着火电压保护层透过率

基于Hermia模型的中药鞣质模拟体系的膜过程污染机制研究

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中草药 2019年第8期50卷 1811-1817页

作者：李博彭静郭立玮朱华旭南京中医药大学江苏省中药资源产业化过程协同创新中心江苏南京210023 南京中医药大学江苏省植物药深加工工程研究中心江苏南京210023 南京中医药大学江苏省中医药防治肿瘤协同创新中心江苏南京210023 南京中医药大学第一临床医学院江苏南京210023 贵州医科大学贵州贵阳550025

目的分析中药鞣质模拟体系的膜过程污染机制。方法以中药水提液中的鞣质和小分子药效物质(小檗碱、栀子苷)组成的模拟溶液为研究对象,考察不同模拟溶液的膜过程通量、共性高分子物质去除率、小分子药效物质透过率等指标,借助Hermia数学... 详细信息

目的分析中药鞣质模拟体系的膜过程污染机制。方法以中药水提液中的鞣质和小分子药效物质(小檗碱、栀子苷)组成的模拟溶液为研究对象,考察不同模拟溶液的膜过程通量、共性高分子物质去除率、小分子药效物质透过率等指标,借助Hermia数学模型进行分析。结果对于鞣质模拟溶液、鞣质+小檗碱+栀子苷模拟溶液,其膜通量变化和滤饼过滤模型拟合程度较高。滤饼层的形成是其通量降低和膜污染的主要原因。滤饼层的存在使得小檗碱和栀子苷透过率(分别为67.63%和87.55%)并不理想。结论 Hermia数学模型可以作为研究中药提取液膜污染机制的重要手段,滤饼层的形成和存在可能是中药提取液膜污染严重的原因之一。

关键词：无机陶瓷膜 Hermia数学模型模拟体系膜过程污染机制中药鞣质小檗碱栀子苷膜通量去除率透过率

液晶自动变光防护镜光电参数测量系统的设计与实现

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液晶自动变光防护镜光电参数测量系统的设计与实现

作者：郭邦祁华中科技大学

学位级别：硕士

液晶自动变光防护镜已经广泛应用于电焊面罩的生产与实际应用中,不仅实现了对操作人员的保护,还可以根据焊接过程调整透过的光强度,大大提高了焊接质量。透过率和响应时间是液晶自动变光防护镜的两个重要光电参数,直接决定了电焊面罩的... 详细信息

液晶自动变光防护镜已经广泛应用于电焊面罩的生产与实际应用中,不仅实现了对操作人员的保护,还可以根据焊接过程调整透过的光强度,大大提高了焊接质量。透过率和响应时间是液晶自动变光防护镜的两个重要光电参数,直接决定了电焊面罩的性能,因此实时准确地测量液晶自动变光防护镜的透过率和响应时间,对电焊面罩的生产质量控制具有很好的实际意义。本文在检索了大量国内外相关文献,在参考其他同类型产品的基础上,根据电焊面罩的国家标准对液晶自动变光防护镜的实际要求和技术指标,制定了测量液晶自动变光防护镜的透过率和响应时间的系统总体方案。系统主要分为三个部分:光学系统设计、硬件电路系统设计和上位机软件开发。光学系统主要是由积分球及光源组成,目的是为系统提供稳定均匀输出的面光源;硬件电路包括光电转换模块,光电信号处理模块和嵌入式主控制器模块。光信号经光电探测器转换成电信号,根据电信号大小选择通过带通滤波器或者锁定放大器处理,提高了测量系统的动态范围。嵌入式主控制器将采集的数据发送至上位机软件进行处理,在计算机屏幕上实时显示透过率曲线及响应时间。下位机固件程序采用C语言编写,上位机软件以QT软件作为开发环境,用C++语言编写数据处理和人机交互界面程序。最后对设计的各个模块及整个系统进行了实验测试,结果表明透过率测量分辨率为0.01%,响应时间测量分辨率小于100μs,完成了设计功能和要求,具有很强的实用性。

关键词：透过率响应时间液晶光电探测器锁定放大器

有机物沉积质量对溶胶凝胶减反膜性能的影响规律

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中国激光 2023年第5期50卷 40-49页

作者：梁成杰庞向阳孙明营熊怀刘文凤朱健强中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理重点实验室上海201800 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

真空环境中高功率激光装置光学元件表面的有机物污染是限制其负载能力的原因之一。针对装置中常见的有机物污染和三倍频激光溶胶凝胶减反膜,通过精确控制真空环境中污染源的挥发扩散,制备了有机物质量面密度不同的元件表面,定量研究了... 详细信息

真空环境中高功率激光装置光学元件表面的有机物污染是限制其负载能力的原因之一。针对装置中常见的有机物污染和三倍频激光溶胶凝胶减反膜,通过精确控制真空环境中污染源的挥发扩散,制备了有机物质量面密度不同的元件表面,定量研究了有机污染物质量面密度对溶胶凝胶减反膜光学性能及损伤特性的影响规律。实验结果表明:样品表面粗糙度、透过率、损伤阈值等的变化量均与有机物质量面密度成正相关。有机污染物沉积量较少时,由于膜层孔隙被填充,膜层的表面粗糙度略有减小;随着沉积量增加,有机物附着影响表面形貌,粗糙度显著增加。溶胶凝胶减反膜在351 nm波长处的光学透过率随着有机物质量面密度的增加而逐渐降低,这与有机物分子改变溶胶凝胶膜孔隙填充比有关。样品表面的激光损伤阈值变化量和损伤面积随着有机物质量面密度的增加而增加,而且不同有机物沉积量的光学表面的损伤形貌存在显著差异。基于实验结果讨论了有机物影响溶胶凝胶减反膜性能的机理,并探讨了高功率激光系统的洁净度控制方法。

关键词：薄膜有机污染物质量面密度溶胶凝胶减反膜透过率激光诱导损伤洁净度控制

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刻蚀法制备高透过率防眩高铝玻璃

表面技术 2024年第4期53卷 184-192页

作者：王其琛郝霞赵竞一王闻之段佳岐赵会峰李军葛姜宏海南大学海南省特种玻璃重点实验室海口570228 海南大学南海海洋资源利用国家重点实验室海口570228 海南海控特玻科技有限公司海南澄迈571924

目的采用刻蚀法制备了具有高透过率的高铝玻璃,分析刻蚀时间对玻璃表面形貌和性能的影响。方法将经过HF(2.3 mol/L)溶液酸洗10 min后的玻璃样品清洗烘干,然后放入H_(2)SO_(4)(0.1 mol/L)、HCl(0.4mol/L)、Na_(2)SiF_(6)(0.02mol/L)的混... 详细信息

目的采用刻蚀法制备了具有高透过率的高铝玻璃,分析刻蚀时间对玻璃表面形貌和性能的影响。方法将经过HF(2.3 mol/L)溶液酸洗10 min后的玻璃样品清洗烘干,然后放入H_(2)SO_(4)(0.1 mol/L)、HCl(0.4mol/L)、Na_(2)SiF_(6)(0.02mol/L)的混合溶液中进行不同时间的表面刻蚀处理,形成了超表面凹坑结构,这种结构使部分光线经过有限次数的反射和折射后成为透射光的一部分,这种凹坑结构也相当于在空气和玻璃之间增加了一个具有梯度折射率的介质层,从而减少反射率、增加透过率。通过扫描电镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线能谱仪(EDS)、紫外可见近红外分光光度计等仪器,对刻蚀前后玻璃的表面进行分析研究。结果随着刻蚀时间的延长,蚀坑的直径逐渐增大,同时致密度也在逐渐增加直至相互融合,而坑深先增大后减小。可见光波长范围内的平均透过率先增加后降低,反射率先降低后增加,且透过率均大于玻璃原片,反射率均小于玻璃原片。刻蚀前后玻璃成分基本不变,铅笔硬度达到9H。结论刻蚀后,在玻璃表面形成超表面凹坑结构,当刻蚀时间为20 min时,蚀坑直径达到2.5~5.0μm,深度达到927.2 nm左右,平均透过率达到95.95%,平均反射率达到4.01%。

关键词：化学刻蚀透过率高铝玻璃超表面凹坑结构玻璃表面

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梯形聚光蓄热式调光装置的性能研究

可再生能源 2021年第10期39卷 1328-1334页

作者：李志永简之博肖垚彬赵丽坤张叶赵飞赵玉清高建岭北方工业大学土木工程学院北京100144 嘉兴学院建筑工程学院浙江嘉兴314001

为了自动调节进入房间的光线强度及其蓄热量,文章提出了梯形聚光蓄热式调光装置,并通过光学模拟和试验对该装置的调光功能进行验证。模拟结果表明:随着光线入射角的增大,梯形聚光蓄热式调光装置对光线的透过率逐渐增大;当光线入射角为0... 详细信息

为了自动调节进入房间的光线强度及其蓄热量,文章提出了梯形聚光蓄热式调光装置,并通过光学模拟和试验对该装置的调光功能进行验证。模拟结果表明:随着光线入射角的增大,梯形聚光蓄热式调光装置对光线的透过率逐渐增大;当光线入射角为0°时,该装置对光线的透过率仅为1%,当光线入射角为40°以上时,该装置对光线的透过率在80%以上。试验结果表明:正午时分,在太阳光直射梯形聚光蓄热式调光装置的情况下,该装置对光线的透过率达到最低值,为24%;在清晨或傍晚时分,该装置对光线的透过率达到最大值,为30%。试验过程中,水箱中的水持续升温,最高可达到65℃,此时,该装置的集热效率可达到10%,这说明梯形聚光蓄热式调光装置可以储存过剩的太阳能。

关键词：调光蓄热梯形聚光透过率太阳能