磁镜中的可见光辐射研究

使用高分辨率的多道可见光探测系统测量了HER磁镜在晃荡电子位形形成时的等离子体可见光辐射(主要是H_α线),并对磁镜等离子体的有关特性及其涨落行为进行了研究。     

近地小行星的组成分布

科学家对近地小行星所作的新的光谱测量显示,正如人们可能预料的,近地小行星的总体组成与降落到地球上的最常见的陨石——普通球粒状陨石相似。但是它们的组成分布却是出乎意料的。大约2／3的近地小行星,包括那些最有可能撞击地球的小行星,与被称为LL球粒状陨石的一组陨石相符,后者仅占降落到地球上的全部陨石的大约8％。这可以说明它们起源于小行星带的内边缘,那里主要是由Flora母体分裂产生的小行星家族。对此现象的一个可能的解释是,从主小行星带到地球轨道附近的物质运输,可能取决于其大小。     

法拉第效应的光谱测量法

设计了一种在室温和低磁场条件下．用光谱法测量法拉第效应的实验方法．利用多通道分光光度计,测量自然光通过顺磁性玻璃材料时的法拉第旋转谱线．得到费尔德常数与不同波长光线的关系曲线．从而方便、直观地揭示出自然光的旋光色散现象．     

纸浆卡伯值的在线测量数学模型

从Kubelka-Munk基本方程和纸浆中残留木素的光谱特性出发推导出纸浆漫反射理论模型,进而根据纸浆残余木素与纸浆卡伯值的本质关系推导出在线实时测量纸浆卡伯值的理论模型.根据纸浆中残留木素的光谱吸收特性,选择F390,F560和F840为自变量,建立了"三波长"纸浆卡伯值光谱测量简化模型.该模型结构简单,物理意义清晰,能够揭示模型自变量与卡伯值之间的线性关系.由于从机理模型变为简化模型经过了多次线性近似和简化,造成了纸浆卡伯值与反射光谱间的非线性信息缺失.为此,结合纸浆卡伯值光谱测量简化模型和自适应神经模糊推理系统(ANFIS),建立了纸浆卡伯值在线光谱测量的融合模型,经过样本训练后,融合模型预测结果稳定,精度高.     

激光大气等离子体电子温度的空间分布特性

利用Nd：YAG激光器产生的1．06μm激光束（脉冲能量为500mJ，脉冲宽度为10ns，重复频率为10Hz）聚焦形成长约为8cm直径为5cm的激光大气等离子体柱，用光谱测量的方法，分别治平行于激光柬方向和垂直于激光束方向探测了该等离子体柱的空间分辨光谱，并由此反演得出电子温度空间分布特性．实验结果表明：激光大气等离子体中各种离子和电子呈橄榄形分布，即沿激光束方向分布不对称，而垂直激光柬方向对称分布，最高电子温度约为3000K．此结果对了解激光大气等离子体中各种处在不同状态的原子、分子和离子的空间分布特性提供了依据，进一步揭示了激光大气等离子体的微观结构．     

Algorithm for retrieving surface pressure from hyper-spectral measurements in oxygen A-band

An algorithm for retrieving the surface pressure from oxygen A-band measurements in the future Chinese CO2 satellite （CarbonSpec/TanSat） was developed. The full physical radiative transfer model, vector radiative transfer model based on successive order of scattering, which is based on the successive order of scattering approach, was used to simulate the measurements of CarbonSpec/TanSat, as well as the kernel matrix in the inversion algorithm, and then the surface pressure and other related atmospheric parameters such as aerosol optical depth （AOD）, surface albedo, and temperature were derived through optimal estimation theory. Sensitivities of the algorithm to surface albedo, solar zenith angle （SZA）, viewing zenith angle （VZA）, aerosol type, and AOD were investigated, and the results showed that the absolute error of retrieved surface pressure increases with decreasing surface albedo or increasing SZA and VZA. An accuracy of 〈4 hPa over bright surfaces （surface albedo 〉0.15） could be derived for various SZAs and viewing geometries. Moreover, the algorithm can simultaneously retrieve the surface albedo, AOD, and its vertical distribution indicated by scale height.     

光谱光电并行采集技术的两点新发展

目前,光谱测量技术主要向灵敏、精密、快速、快变化时间谱和空间谱分布测量等方向发展.基于串行检测的各类光电分光光度计,不同波长谱线的强度测量是不同时的;改变测量波段需要时间,从而不易解决快速问题;无法解决时间谱和空间谱测量问题;这些都是使单色仪型光谱设备无法继续发展的致命问题.解决上述问题的最好办法,是采用并行测量技术另外,并行采谱技术还具有能获得同时谱、谱空间分布等重要优点.但原有光谱并行采集设备——摄谱仪却存在灵敏度低、测量手续多、实际速度慢等缺点.因此发展了光电光谱并行采集技术,光学多道分析仪(简称OMA)是其典型代表.OMA利用了光电技术、计算机技术、光谱技术的精华,已是集光谱采集、处理、存储、显示于一身的,有快速、灵敏等许多优点的先进通用光谱测量设备,但在系统分辨率和同时谱宽方面却大不如上述的两类传统仪器.例如,现有OMA同时谱宽若为30～60nm者,分辨极限只有0.2nm左右.相比分辨极限可小于纳米,同时谱宽可为数百纳米的摄谱仪,或相比异时谱宽可很大、分辨极限也不小的单色仪型设备,这样的指标大大限制了其应用范围.     

光波干涉采样示波器

光频梳技术是本世纪初随着飞秒激光技术、非线性光学的飞速发展应运而起的一项重要的精密频率测量技术.它跨越了射频和光频电磁波谱之间长期存在的技术鸿沟,通过频率和相位的相干关系将二者巧妙的衔接,在时间频率标准、精密光谱计量以及基础物理学常数的高精度测量等领域具有举足轻重的应用价值.正因为The-odor W.H?nsch(本文第一作者)和John L.Hall以光频梳技术为代表的激光精密测量技术领域的杰出贡献,二人同Roy J.Glauber(光相干量子理论的贡献)共同分享了2005年诺贝尔物理学奖.从光频梳的基本原理出发,解释了光频梳技术基本概念,稳定工作的光频梳以及作为高精密的频率测量技术,光频梳主要的应用领域等.同时回顾了作者研发光频梳技术的初衷,即用于研究氢原子的精密光谱,验证量子电动力学理论,提高里德堡常数和质子电荷半径等物理学基本常数体系的测量精度.介绍了通过双光频梳实现高精密的光谱直接测量技术,包括该技术的原理以及在气体分子精密光谱测量方面的应用,举例说明了基于双光频梳的光谱直接测量技术在频率分辨率和灵敏度方面相对于传统光频梳表现出来的显著优势.实验验证了单光子水平的光频梳光谱测量可行性,指出其在极紫外或甚至在软x射线这些产生少量光子的应用领域的应用前景.最后介绍了微小区域实现厘米级尺寸的光学腔的脉冲激光的激发、片上稳定的双光频梳实现等微型光频梳和片上光谱系统集成等关键技术和解决方案,并分析了片上光频梳光谱测量系统的发展和应用前景.