检索结果-内蒙古大学图书馆

光学精密工程 2025年第5期 741-750页

作者：赵伟霞白凌超张利新刘俊标殷伯华韩立中国科学院电工研究所微纳加工技术与智能电气设备研究部中国科学院大学电子电气与通信工程学院北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院

为了提高扫描电子显微镜等单电子束设备的通量，开发了基于肖特基阴极的多束电子源系统，研究了准直透镜、分束板及微阵列静电透镜的设计方法与制备工艺。根据肖特基阴极发射特性进行了静电准直透镜的设计，仿真计算了准直束的电子光学... 详细信息

为了提高扫描电子显微镜等单电子束设备的通量，开发了基于肖特基阴极的多束电子源系统，研究了准直透镜、分束板及微阵列静电透镜的设计方法与制备工艺。根据肖特基阴极发射特性进行了静电准直透镜的设计，仿真计算了准直束的电子光学性能。基于MEMS加工工艺实现了3×3和10×10多孔阵列分束板的制备，开发了多孔多层器件装配系统并实现了微阵列静电透镜的高精度装配；搭建了多束电子源测试平台并进行了多束电子源的准直、分束与聚焦性能验证。结果表明：多束电子源的准直束范围为600μm，准直范围内的束流密度为4.11 A/m2、均匀度为6.06%；实现了3×3分束且大小可调，聚焦后的子束束斑直径均值为5.32μm，束斑直径均匀度为5.91%，束流强度均匀度为4.36%，间距均匀度为3.06%，满足多电子束设备的设计要求。

关键词：电子光学多束电子源肖特基发射准直透镜微阵列单电位透镜

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大相对孔径星敏感器光学系统设计

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北京信息科技大学学报(自然科学版) 2025年第02期 1-6页

作者：刘鑫王晶锦姜子康门宽李晓英牛春晖吕勇北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院

星敏感器光学系统通过采集恒星像来确定卫星的角度偏差并修正姿态，属于高精度姿态敏感器件，其光学系统的相对孔径大小直接关系到仪器姿态测量精度的极限。采用折射式系统和双高斯结构，设计了一种有效焦距100 mm、全视场5.26°、... 详细信息

星敏感器光学系统通过采集恒星像来确定卫星的角度偏差并修正姿态，属于高精度姿态敏感器件，其光学系统的相对孔径大小直接关系到仪器姿态测量精度的极限。采用折射式系统和双高斯结构，设计了一种有效焦距100 mm、全视场5.26°、光谱范围480～760 nm的光学系统。该系统满足各项成像指标，最终相对孔径达到1/1.11，相对畸变小于0.11%，所有视场下的调制传递函数均大于0.3。对星敏感器光学系统成像质量进行了分析评价，通过公差分析确定了公差范围，并通过热分析评估了不同温度下的成像性能，结果表明系统性能受温度影响不大，大相对孔径光学系统设计满足探测暗星的使用要求。

关键词：光学设计星敏感器大相对孔径公差分析热分析

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便携式LIBS煤质检测装置光学结构设计

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北京信息科技大学学报(自然科学版) 2025年第02期 23-28页

作者：肖鸿剑贾豫东北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院

针对煤炭检测中存在的效率低、成本高及设备体积大的问题，设计了一种便携式激光诱导击穿光谱（laser-induced breakdown spectroscopy, LIBS）煤质检测装置。该装置中激光束通过倾斜45°的穿孔反射镜和聚焦镜精准照射样品的检测区... 详细信息

针对煤炭检测中存在的效率低、成本高及设备体积大的问题，设计了一种便携式激光诱导击穿光谱（laser-induced breakdown spectroscopy, LIBS）煤质检测装置。该装置中激光束通过倾斜45°的穿孔反射镜和聚焦镜精准照射样品的检测区域；在收集光路中，等离子体产生的光谱信号经聚焦镜反向准直后，通过穿孔反射镜反射至收光聚焦镜，最终耦合入光纤。为适应复杂表面样品并优化光谱信号质量，系统设计了可调位移平台，用于调节样品与聚焦镜之间的距离。为了验证装置的可行性，对高纯度标准样品和煤样进行实验测试。结果表明，该装置结构紧凑、体积小，能够高效识别煤样元素，具备快速响应能力和高精度的检测性能，适用于现场煤炭质量检测。

关键词：激光诱导击穿光谱煤质检测光学设计位移平台便携

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基于应变分布特征的风力机塔筒损伤检测方法

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风机技术 2025年第02期67卷 52-58页

作者：许璇陈宁孟凡勇北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院

针对风电机组塔筒在复杂恶劣工作环境下出现的结构损伤问题，提出了一种基于应变分布特征的塔筒结构损伤检测方法。首先，通过应变测量原理分析塔筒结构损伤与应变之间的关系；然后，对相似于原型塔筒的缩比模型塔筒进行设计，仿真分析... 详细信息

针对风电机组塔筒在复杂恶劣工作环境下出现的结构损伤问题，提出了一种基于应变分布特征的塔筒结构损伤检测方法。首先，通过应变测量原理分析塔筒结构损伤与应变之间的关系；然后，对相似于原型塔筒的缩比模型塔筒进行设计，仿真分析塔筒模型损伤前后应变分布的差异，识别裂纹损伤特征，确定后续试验中传感器的布置；最后，开展模型塔筒在不同损伤状态下的应变监测试验，验证仿真分析结果，并构建损伤前后应变差比作为塔筒结构损伤指标，对损伤指标与裂纹损伤程度的关系进行多项式拟合。结果表明塔筒受损处的应变会发生峰值突变，突变峰值与发生突变的区间范围均随裂纹损伤长度的扩大而增大；应变差比损伤指标与损伤程度呈正相关，分别采用一次多项式和五次多项式可拟合损伤处侧边测点和底边测点处应变差比损伤指标与损伤程度的关系。

关键词：风力机塔筒应变分布损伤检测相似理论缩比模型

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改进的分段式多项式拟合的二维谱图还原算法

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光谱学与光谱分析 2024年第9期44卷 2594-2599页

作者：盖巧娜娄小平吕盛钰婕牟涛涛北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院北京100192

中阶梯光栅光谱仪兼具光谱范围宽和光谱分辨率高的优势,为将因中阶梯光栅衍射级次高而导致混叠的光谱分开,中阶梯光栅光谱仪的色散系统使用了两个分别在相互垂直的方向进行交叉色散的元件,并最终在探测器上形成二维光谱图像。为了获取... 详细信息

中阶梯光栅光谱仪兼具光谱范围宽和光谱分辨率高的优势,为将因中阶梯光栅衍射级次高而导致混叠的光谱分开,中阶梯光栅光谱仪的色散系统使用了两个分别在相互垂直的方向进行交叉色散的元件,并最终在探测器上形成二维光谱图像。为了获取光谱仪所检测物质的直观光谱信息,需要通过谱图还原算法将二维光谱图像转换成光强与波长对应的一维谱图,谱图还原算法的优劣直接决定了中阶梯光栅光谱仪的精度和效率。结合已有的谱图还原算法,提出了一种改进的分段多项式拟合的二维谱图还原算法。该算法所基于的中阶梯光栅光谱仪采用透射式棱镜,与传统的光线追迹获取拟合数据点的方法不同,通过中阶梯光栅和棱镜的色散规律获取波长所对应的像元坐标数据,之后将探测器像面在横轴上按像元坐标划分成多个区域;由于X坐标与衍射级次m具有一定的相关性,因此算法的原理是通过建立X坐标与m的拟合关系式,即可由光线落在探测器像面的X坐标得到光线所属衍射级次,并结合像面的Y坐标与波长的关系式最终得到坐标与波长的关系式;分别对各个区域进行多项式拟合,得到每个区域的波长与像元坐标的关系式,实现整个区域谱图还原模型的建立。实验表明:所建立的谱图还原模型的计算误差为0.0001nm。综上,该算法运算简单、能够快速实现谱图还原,并且提高了谱图还原的准确率。

关键词：中阶梯光栅光谱仪交叉色散谱图还原分段式多项式拟合

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复合基底柔性光纤曲率传感器

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光学精密工程 2019年第6期27卷 1263-1269页

作者：何彦霖张旭孙广开宋言明祝连庆北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院

为了实现生物医疗领域软体手术机器人等柔性机构的曲率测量,本文提出并设计了基于PVC(PolyvinylChloride,聚氯乙烯)和硅胶复合基底的光纤布拉格光栅柔性曲率传感器。将光纤光栅植入到硅胶片中,并将硅胶片粘贴在PVC基底的表面,形成基于PV... 详细信息

为了实现生物医疗领域软体手术机器人等柔性机构的曲率测量,本文提出并设计了基于PVC(PolyvinylChloride,聚氯乙烯)和硅胶复合基底的光纤布拉格光栅柔性曲率传感器。将光纤光栅植入到硅胶片中,并将硅胶片粘贴在PVC基底的表面,形成基于PVC和硅胶复合基底的曲率传感器。使用标准曲率校准块对传感器进行了校准实验,测试不同曲率下传感器的反射光谱、波长漂移量等参数。为了证明PVC基底对植入在硅胶中FBG传感器的性能影响,对基于PVC和硅胶复合基底和基于硅胶基底的传感器进行了灵敏度和重复性的实验测试。实验结果表明:PVC基底可以提高植入硅胶中FBG曲率传感器的灵敏度和重复性,且基于PVC-硅胶复合基底的传感器灵敏度最高可达245.5pm/m-1,偏差指数不足3%。该传感器在生物医学等软体机器人和柔性机构的曲率测量中具有广阔的应用前景。

关键词：光纤传感曲率传感器光纤布拉格光栅灵敏度重复性一致性

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采用多准直光束测量六自由度微位移新方法（英文）

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红外与激光工程 2019年第6期48卷 438-445页

作者：刘力双吕勇孟浩黄佳兴北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院

为实现星载三线阵CCD相机的相机参数在轨测量,提出了一种六自由度微位移测量方法。高亮度LED输出光被准直并耦合到输入光纤。输出光纤末端固定在可移动的被测物体上。光纤输出由多个光纤准直器(≥4)准直,并由系统固定部分中的多个区域... 详细信息

为实现星载三线阵CCD相机的相机参数在轨测量,提出了一种六自由度微位移测量方法。高亮度LED输出光被准直并耦合到输入光纤。输出光纤末端固定在可移动的被测物体上。光纤输出由多个光纤准直器(≥4)准直,并由系统固定部分中的多个区域阵列的CCD相机(≥4)捕获。根据CCD图像中光点的位置变化来求解被测物体的六自由度位移。为了验证系统模型和六自由度位移计算程序,对该方法进行了理论分析和仿真。结果表明:当平移位移小于100μm且旋转位移小于6′时,典型的4准直测量系统求解误差小于10-5μm和10-4′。并且,当准直器的光斑位置的两个坐标方向上添加-0.5~0.5μm的随机量时,平移误差和旋转误差的3σ分别为0.9μm和0.012′。

关键词：六自由度位移测量准直光束 CCD相机

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Dy3+掺杂YNbO4微晶粉末发光特性（英文）

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发光学报 2019年第6期40卷 758-765页

作者：牛春晖朱婷郎晓萍北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院

采用高温固相法在1 300℃煅烧2小时制备了不同浓度Dy3+离子掺杂的YNbO4微晶粉末,测量了样品的X射线衍射谱,结果表明生成了纯相YNbO4微晶结构。采用漫反射积分球和光纤光谱仪测量了样品吸收谱,并通过Judd-Ofelt理论计算了Dy3+掺杂YNbO4... 详细信息

采用高温固相法在1 300℃煅烧2小时制备了不同浓度Dy3+离子掺杂的YNbO4微晶粉末,测量了样品的X射线衍射谱,结果表明生成了纯相YNbO4微晶结构。采用漫反射积分球和光纤光谱仪测量了样品吸收谱,并通过Judd-Ofelt理论计算了Dy3+掺杂YNbO4微晶粉末样品的光谱强度参数Ω2、Ω4、Ω6,以及实验和理论振子强度。测量了监测波长为577 nm的样品激发谱,结果表明在260 nm处有一个强激发峰,其主要由YNbO4晶格吸收产生,在其他波段还有几个较强激发峰,主要归因于Dy3+离子的4f-4f跃迁。测量了270 nm和360 nm波长激发下的发射谱,观察到了相似的发射峰分布。通过不同Dy3+掺杂浓度样品发射峰比较,发现了浓度猝灭效应。根据能量传递理论分析表明,Dy3+离子的浓度猝灭属于电偶极-电偶极相互作用。最后,计算了样品的CIE色坐标,发现最接近于白光区域的色坐标为(0.219, 0.166)。

关键词： YNbO4 Judd-Ofelt理论 CIE色坐标电偶极-电偶极相互作用

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光电目标反猫眼探测技术效能评价系统

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光学精密工程 2019年第5期27卷 1033-1038页

作者：刘洋夏润秋吕勇北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院

为了对'反猫眼探测'技术的效能进行量化及客观评价,本文提出一种基于目标回波图像处理的'反猫眼探测'效能评价技术,利用计算窗内图像质心变化作为目标可探测性判据,通过对'反猫眼探测'技术改进前后的目标进行... 详细信息

为了对'反猫眼探测'技术的效能进行量化及客观评价,本文提出一种基于目标回波图像处理的'反猫眼探测'效能评价技术,利用计算窗内图像质心变化作为目标可探测性判据,通过对'反猫眼探测'技术改进前后的目标进行对比实验,对其最大可探测距离及相同探测距离上最小照明激光功率的等效能评价参数进行了相对测量,实现对'反猫眼技术'效能的量化评价。对评价系统的原理进行分析、设计了原理样机并以'反猫眼探测'技术改进前后的瞄准镜作为目标进行了外场实验。实验结果表明,当测试距离由500m变为1km时,最小照明功率的下降率变化1.5%;当照明激光功率由500mW变为300mW时,最大探测距离增加率变化1.8%。由此证明本文所提出评价方法在不同实验条件下所得出结果一致性较好,可客观、准确地反映'反猫眼探测'技术的效能,从而为相关领域研究提供支持。

关键词：主动光电探测反猫眼探测回波图像图像质心

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Ho3+/Yb3+共掺氟氧化物玻璃陶瓷的上转换发光特性

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发光学报 2019年第7期40卷 857-864页

作者：邓亚静牛春晖北京信息科技大学仪器科学与光电工程学院

以52SiO2-8Na2CO3-16Al2O3-33NaF-3LuF3-0.15Yb2O3-0.03Ho2O3的配比方式,在1500℃的温度下通过高温熔融法制备了Ho^3+/Yb^3+共掺杂的氟氧化物玻璃样品和玻璃陶瓷样品。运用Judd-Ofelt理论研究样品的光谱特性。根据吸收谱计算得到的谱线... 详细信息

以52SiO2-8Na2CO3-16Al2O3-33NaF-3LuF3-0.15Yb2O3-0.03Ho2O3的配比方式,在1500℃的温度下通过高温熔融法制备了Ho^3+/Yb^3+共掺杂的氟氧化物玻璃样品和玻璃陶瓷样品。运用Judd-Ofelt理论研究样品的光谱特性。根据吸收谱计算得到的谱线强度参数Ωλ(λ=2,4,6),从而计算出理论振子强度和实验振子强度,二者的均方根差为δrms=8.23×10^-7。计算了Ho^3+的各个能级跃迁的跃迁几率、跃迁分支比及能级寿命参数。结果表明:(1)5I7级寿命较长,为0.28ms,适合作为上转换中间能级;(2)5I6→5I8能级的跃迁分支比为90.90%,可用于产生1167nm的激光。在980nm红外激光的激发下,Ho^3+/Yb^3+共掺杂的玻璃陶瓷具有强绿色(550nm)上转换荧光和较强红色(650nm)上转换荧光,绿光和红光分别对应5S2,5F4→5I8和5F5→5I8的能级跃迁。根据上转换发射功率与980nmLD激光器功率的关系估算出跃迁过程吸收光子数目分别为2.16和2.18,由此确定出该跃迁过程为双光子吸收过程。结果表明,玻璃陶瓷在绿色上转换发光材料中具有潜在的应用价值。

关键词：玻璃陶瓷上转换发光 Judd-Ofelt理论双光子吸收

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