检索结果-内蒙古大学图书馆

光学学报 2025年第4期45卷 180-187页

作者：吕润苏宙平江南大学理学院江苏省轻工光电工程技术研究中心

设计一种由光子集成电路、超透镜和锥形透镜组成的全固态激光雷达光束扫描系统。通过选择性地激活阵列上不同位置处的光开关，由光栅发射的不同位置的光束经超透镜会聚并转向，再经锥形透镜内部全反射后被转向至水平方向并最终准直出射... 详细信息

设计一种由光子集成电路、超透镜和锥形透镜组成的全固态激光雷达光束扫描系统。通过选择性地激活阵列上不同位置处的光开关，由光栅发射的不同位置的光束经超透镜会聚并转向，再经锥形透镜内部全反射后被转向至水平方向并最终准直出射，发射的光束可以扫描不同的区域。实现在水平方向上对360°的视场进行扫描，在垂直方向扫描视场角可达8°；在水平和垂直方向上的分辨率分别为0.7°和1°；扫描光束在水平和垂直方向上的发散角均保持在约0.018°，准直性能良好。最终对该激光雷达系统开展总体性分析，涵盖发射、扫描和接收单元。该系统不包含任何需要机械移动的元件，以紧凑型结构实现大范围的视场覆盖，为基于光开关的全固态激光雷达设计中的光束扫描提供一种有效的解决方案。

关键词：光学设计激光雷达光束扫描系统超透镜锥形透镜光开关阵列

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基于偏最小二乘回归的荧光粉涂覆型白光LED的光谱预测研究

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光谱学与光谱分析 2022年第8期42卷 2347-2352页

作者：张源哲刘宇豪陆雨洁马超群陈国庆吴慧江南大学理学院江苏无锡214122 江苏省轻工光电工程技术研究中心江苏无锡214122

为了更便捷高效地对荧光粉涂覆型白光LED的发光光谱进行预测,利用GaN蓝光LED芯片与杭州萤鹤光电材料有限公司的YH-S525M绿色荧光粉和YH-C640E红色荧光粉进行实验样品的制备。分别测量其单色荧光光谱,测得蓝光芯片的发射峰波长为453 nm,... 详细信息

为了更便捷高效地对荧光粉涂覆型白光LED的发光光谱进行预测,利用GaN蓝光LED芯片与杭州萤鹤光电材料有限公司的YH-S525M绿色荧光粉和YH-C640E红色荧光粉进行实验样品的制备。分别测量其单色荧光光谱,测得蓝光芯片的发射峰波长为453 nm,选用的红色和绿色荧光粉的发射峰波长分别为631和526 nm。制备红色和绿色荧光粉通过AB胶混合并涂覆于蓝光芯片上的LED实验样品,红粉/绿粉质量比设置为1∶3,1.2∶3,1.4∶3,1.6∶3,1.8∶3,2∶3,红粉混胶后的浓度为7%,9%,11%,13%,15%,17%。每组质量比和混胶浓度条件下的样品制备3~5份,利用杭州远方色谱有限公司的HAAS-2000高精度快速光谱辐射计测试样品的发光光谱,并进行蓝峰归一化处理得到共36组光谱数据。将白光光谱视为蓝色,绿色和红色三种单色荧光光谱的线性叠加,蓝色和红色峰项直接选用对应的发射谱,而绿色峰项选用两个高斯线型方程拟合,系数均由强度决定。通过循环搜索算法,分别计算36组实验条件下的模型参数最优值,对拟合结果进行优度检验,R的范围为99.33%~99.88%。然后运用偏最小二乘回归方法建立荧光粉质量比和浓度与模型参数间的回归方程,最终得到一种能够精确预测两种荧光粉混合涂覆的白光LED发光光谱的新方法。用一组新制备的样品测得的光谱功率分布进行预测效果检验,得到的预测光谱相对于实测光谱的拟合优度为99.62%,证明该方法的预测效果良好。该研究建立的预测模型从该类型的白光LED的发光机理出发,分析发光时两种荧光粉之间的相互作用,并引入绿色荧光谱线的展宽效应,更加简单有效地建立起两种荧光粉的质量比和混胶浓度与白光光谱间的数学关系。该方法具有更好的普适性,为荧光粉涂覆型LED的光源参数优化提供了一种新的思路。

关键词：荧光粉涂覆型LED 双高斯峰拟合偏最小二乘回归光谱预测模型

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基于等离子体腔表面增强拉曼效应的研究

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光谱学与光谱分析 2019年第10期39卷 3109-3114页

作者：张丰丰陈国庆江南大学理学院江苏无锡214000 江苏省轻工光电工程技术研究中心江苏无锡214000

金属离子水滴与液态聚二甲基硅氧烷(PDMS)自发形成的等离子体腔作为一种新型的表面增强拉曼(SERS)基底将等离子体纳米颗粒整合到光学装置中,提高了SERS检测的实用性与可靠性,然而,与其他基底相比,对其最佳生长条件的研究很少。在此,用... 详细信息

金属离子水滴与液态聚二甲基硅氧烷(PDMS)自发形成的等离子体腔作为一种新型的表面增强拉曼(SERS)基底将等离子体纳米颗粒整合到光学装置中,提高了SERS检测的实用性与可靠性,然而,与其他基底相比,对其最佳生长条件的研究很少。在此,用禁用兽药孔雀石绿(MG)作为探测分子,检验不同生长条件下等离子体腔的特性,包括生长温度和金属离子浓度,以研究等离子体腔的最佳生长条件。金属离子水溶液滴加到互不相容的液态PDMS上时,在表面张力和重力的共同作用下自发形成带开口的球形腔体。同时金属离子扩散到未固化的PDMS中并与残留的Si—H基团反应,金属离子逐渐还原成金属纳米颗粒,并随着PDMS的固化过程在腔体表面逐渐累积,最终形成等离子体腔。其不但能作为角度反射器将入射光限制在腔体中,而且可作为纳米级光子源将吸收的光散射到腔体中,这两个功能共同作用可在基底原本增强作用的基础上进一步提高对MG的拉曼增强效果。较高的生长温度在加快金属离子生长的同时也会加速PDMS的固化,以至于提前结束金属纳米粒子的生长过程。离子浓度越高,形成的金属离子颗粒越大,然而颗粒直径过大,等离子体腔表面的热点数量反而会减少,MG的拉曼增强减弱,因而,必定存在最优化的等离子体腔制备条件使基底对MG的增强效果达到最佳。设置了15,20,25和30℃的生长温度以及0.05,0.5,5和50μg·mL^-1的离子浓度,结果表明,在温度为25℃,0.5μg·mL^-1的生长条件下等离子体腔实现了对MG的最佳拉曼增强。对等离子体腔生长条件的优化,可为提高该类型基底的SERS增强效果,及可重复制备奠定基础。

关键词：表面增强拉曼散射等离子体腔聚二甲基硅氧烷孔雀石绿

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荧光光谱结合支持向量机测定食用色素纯度

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光谱学与光谱分析 2016年第12期36卷 3978-3985页

作者：张毅陈国庆朱纯朱焯炜徐瑞煜江南大学理学院江苏无锡214122 江苏省轻工光电工程技术研究中心江苏无锡214000

采用一种由原点矩法改造所得的特征压缩算法对荧光光谱数据进行预处理,将处理后的数据与加权最小二乘支持向量机(WLS-SVM)算法结合,建立鲁棒回归模型,用以预测实际食用色素粉末的纯度。以亮蓝和胭脂红这2种色素为例论述该方法对实际食... 详细信息

采用一种由原点矩法改造所得的特征压缩算法对荧光光谱数据进行预处理,将处理后的数据与加权最小二乘支持向量机(WLS-SVM)算法结合,建立鲁棒回归模型,用以预测实际食用色素粉末的纯度。以亮蓝和胭脂红这2种色素为例论述该方法对实际食用色素粉末纯度的预测效果。首先,利用FLS920荧光光谱仪测量获得两种色素的标准样本和实际样本在最佳激发波长下的荧光发射光谱数据,利用由原点矩法改造所得的特征压缩算法对获取的荧光光谱数据进行压缩和变换,一方面缩短了算法的运算时间,另一方面也提高了模型的预测精度。将预处理后的荧光光谱数据输入加权最小二乘支持向量机中建立浓度预测模型,该模型对亮蓝、胭脂红实际样本溶液给出的预测光谱与它们的实测光谱吻合程度好,半高峰宽区间内的平均决定系数分别为0.662和0.931。所有亮蓝、胭脂红溶液的预测浓度和标称浓度之间具有良好的线性关系,相关系数分别为0.997和0.992。由此通过多项式拟合得到的亮蓝、胭脂红粉末的预测纯度分别为61.0%和72.3%。

关键词：光谱学合成食用色素纯度软测量加权最小二乘支持向量机

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侧入式导光板网点全自动优化设计研究

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发光学报 2016年第6期37卷 751-757页

作者：黄逸峰李潇高培丽高淑梅江南大学理学院江苏省轻工光电工程技术研究中心江苏无锡214122

为解决目前侧入式导光板网点优化设计中存在经验式手动优化繁琐、且很难达到一个高均匀效果的问题,提出了一种基于模糊优化理论的网点自动优化设计方法。网点形状采用锥形结构,为使目标面上各处的光能分布主要由其正下方网点的散射光贡... 详细信息

为解决目前侧入式导光板网点优化设计中存在经验式手动优化繁琐、且很难达到一个高均匀效果的问题,提出了一种基于模糊优化理论的网点自动优化设计方法。网点形状采用锥形结构,为使目标面上各处的光能分布主要由其正下方网点的散射光贡献,分析了其半顶角与网点位置的关系,并使得网点半顶角仅由其位置决定。以网点半径为主要优化参数,通过隶属度函数将网点结构模糊化,并自定义评价函数来解模糊化实现均匀照明。进而,采用动态数据交换(DDE)技术将Matlab与TracePro进行联立,通过Matlab语言与Scheme语言混编控制TracePro自动进行数据交换、光线追迹与模糊优化。导光板网点优化设计实例仿真结果表明,优化后均匀度达到92.17%,光能利用率达到70.37%,全程实现自动优化,无需任何手动调节。

关键词：导光板网点设计动态数据交换模糊优化理论

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分波段照明法实现单透镜大景深成像

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光子学报 2017年第8期46卷 167-173页

作者：丁峥伟陈鑫鑫范国星李萍谭叶青高淑梅江南大学理学院江苏省轻工光电工程技术研究中心江苏无锡214122

基于透镜色散原理,提出了运用分波段照明法扩大单透镜成像景深的方法.理论推导出物距和照明光波长之间存在正相关关系,据此选择相应波段的照明光源,通过照明光学设计,使不同物距的物体均能清晰成像在同一像面上.ZEMAX软件模拟结果与理... 详细信息

基于透镜色散原理,提出了运用分波段照明法扩大单透镜成像景深的方法.理论推导出物距和照明光波长之间存在正相关关系,据此选择相应波段的照明光源,通过照明光学设计,使不同物距的物体均能清晰成像在同一像面上.ZEMAX软件模拟结果与理论分析吻合.采用自行设计的图像采集系统,只用一个35mm焦距普通双凸透镜进行实验测试.人眼主观和专业软件测试结果均表明:采用分波段照明方式比用白光照明景深扩大81.8%,分辨率最大提升200.3%;比只用单色光照明景深扩大了93.6%,分辨率最大提升189.7%.

关键词：机器视觉单透镜成像波段照明色散景深在线检测

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双波段截止分色滤光片研究

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发光学报 2017年第12期38卷 1675-1680页

作者：曹晶辉苏宙平胡莹胡立发朱华新江南大学理学院江苏省轻工光电工程技术研究中心江苏无锡214122

为实现45°入射情况下K9基底上双波段截止分色的特性(截止带波长0.5~0.68μm、0.73~0.79μm,通带波长0.83~0.87μm),采用F-P型的带通滤光片膜系结构为初始结构,与常规设计理念相比有效减少了膜层的数量,薄膜的高折材料采用Ti O2,低... 详细信息

为实现45°入射情况下K9基底上双波段截止分色的特性(截止带波长0.5~0.68μm、0.73~0.79μm,通带波长0.83~0.87μm),采用F-P型的带通滤光片膜系结构为初始结构,与常规设计理念相比有效减少了膜层的数量,薄膜的高折材料采用Ti O2,低折材料采用Si O2,以实现双波段截止的目的。膜层的设计层数为23层,总厚度为2.278μm,借助电子束蒸发物理气相沉积法实现了镀制,利用分光光度计对镀制样品的透过率进行评估。测试结果显示,截止区(0.5~0.68μm和0.73~0.79μm)平均截止深度分别达到了12.57%和20.39%,通带0.83~0.87μm波段内的平均透过率达到了91.35%,样品测试曲线与设计相比,"蓝移"将近10 nm。薄膜样品基本实现了设计目标,具有双波段截止、高通带透过率的特性。在环境测试中:薄膜表现出显著的稳定性,膜层间匹配度适宜。该双波段截止分色滤光片能够应用在一些极端的情况下。

关键词：光学薄膜电子束蒸发物理气相沉积滤光片

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用于发散激光光束整形的自由曲面透镜设计

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光学学报 2016年第5期36卷 217-227页

作者：彭亚蒙苏宙平江南大学理学院江苏省轻工光电工程技术研究中心江苏无锡214122

提出了一种激光光束整形自由曲面透镜的设计方法,这种方法可以对有一定发散角的激光光束进行整形。设计分为两个过程:1)设计初始结构,以准直激光光束作为输入光束,采用能量网格划分法,设计自由曲面整形透镜,将设计好的透镜作为下一步设... 详细信息

提出了一种激光光束整形自由曲面透镜的设计方法,这种方法可以对有一定发散角的激光光束进行整形。设计分为两个过程:1)设计初始结构,以准直激光光束作为输入光束,采用能量网格划分法,设计自由曲面整形透镜,将设计好的透镜作为下一步设计的初始结构;2)逆向反馈优化法,以带有一定发散角的光束作为输入光束,用上一步获得的透镜作为初始结构,采用逆向反馈优化的方法作进一步优化设计。应用这种方法,以束腰为10mm,发散半角为2.5°的发散激光光束为例,将其整形为40mm×40mm的方形光束,辐射照度均匀度达到了90.4%。最后,对设计的透镜进行了加工误差分析和安装误差分析。分析结果表明:透镜表面面形误差在±5μm范围内对目标平面辐射照度的均匀度几乎没有影响;透镜安装时,纵向位移误差dz对目标平面辐射照度的均匀度影响较小,横向误差dx、倾斜角误差dφ对辐射照度均匀度影响较大。

关键词：光学设计激光光束整形自由曲面发散激光光束逆向反馈优化辐射照度均匀性

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应用荧光相关光谱测定L-色氨酸的浓度

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光谱学与光谱分析 2018年第8期38卷 2451-2455页

作者：顾颂朱焯炜马超群陈国庆江南大学理学院江苏无锡214000 江苏省轻工光电工程技术研究中心江苏无锡214000

应用FLS920P型荧光光谱仪对L-色氨酸溶液进行三维荧光光谱检测,从中发现:L-色氨酸的特征荧光峰位于270/350nm。设定发射波长为350nm,测量激发谱。由测量结果发现在250~260nm区间,谱线斜率较大、线性度好。因此选取250,255和260nm三个激... 详细信息

应用FLS920P型荧光光谱仪对L-色氨酸溶液进行三维荧光光谱检测,从中发现:L-色氨酸的特征荧光峰位于270/350nm。设定发射波长为350nm,测量激发谱。由测量结果发现在250~260nm区间,谱线斜率较大、线性度好。因此选取250,255和260nm三个激发波长,在每个激发波长下分别测量相应的荧光发射谱。基于三条不同的荧光发射谱,构建以激发波长为外扰变量的自相关光谱;而以浓度为外扰变量的自相关光谱,是以超纯水在不同激发波长的平均谱作为参考光谱,通过参考光谱与样本平均谱的相关计算得到。在此基础上,将相关光谱数据分别与偏最小二乘回归(PLSR)和径向基神经网络(RBFNN)相结合,建立溶液中L-色氨酸含量的预测模型,研究结果表明:采用浓度为外扰变量构造的荧光相关光谱信噪比较高,建模的预测效果要好;而在外扰变量相同时,基于径向基神经网络建立的预测模型比基于偏最小二乘回归建立的预测模型对溶液中L-色氨酸浓度的预测结果更为准确。其中,以浓度为外扰变量时的径向基神经网络预测模型准确度最高,该模型的预测相关系数为99.91%,预测均方根误差为0.033μg·mL^(-1)。研究结果表明,使用该方法能够对溶液中的物质含量进行准确测定,可为食品安全监管提供帮助。

关键词： L-色氨酸荧光相关光谱偏最小二乘回归径向基神经网络

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荧光相关光谱测定溶液中胭脂红的含量

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光谱学与光谱分析 2017年第12期37卷 3776-3780页

作者：顾颂陈国庆朱焯炜吴亚敏朱纯赵金辰杜家蒙奚留华江南大学理学院江苏无锡214000 江苏省轻工光电工程技术研究中心江苏无锡214000

使用FLS920P型荧光光谱仪测量了20个合成色素胭脂红溶液样本的荧光发射谱,实验表明:胭脂红的最佳激发波长为300nm,在此波长激发光下,荧光峰值波长为440nm。同时测量相同条件下超纯水的光谱数据作为参考光谱,进行与胭脂红溶液光谱数据的... 详细信息

使用FLS920P型荧光光谱仪测量了20个合成色素胭脂红溶液样本的荧光发射谱,实验表明:胭脂红的最佳激发波长为300nm,在此波长激发光下,荧光峰值波长为440nm。同时测量相同条件下超纯水的光谱数据作为参考光谱,进行与胭脂红溶液光谱数据的相关计算,构建以浓度为外扰的荧光相关光谱。采用sym8小波函数4尺度降噪,将降噪后的同步相关光谱数据、自相关光谱数据应用偏最小二乘回归(PLSR)算法进行预测,建立溶液中胭脂红含量的定量模型,结果表明:采用同步相关光谱建模的预测相关系数为99.863%,预测均方根误差为0.414μg·mL^(-1);而采用自相关光谱建模的预测相关系数为99.940%,预测均方根误差为0.303μg·mL^(-1)。对比可知,自相关光谱数据有效地避免了信息冗余,预测结果更为可靠。该方法无需样本处理,操作简单,为食品安全检测提供了一种新的思路。

关键词：荧光光谱二维相关光谱小波降噪偏最小二乘回归(PLSR)

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