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太赫兹时域光谱仪光谱范围和信噪比校准技术 被引量：2
1
作者 马世帮 李栋 +4 位作者 解琪 李宏光 张灯 储隽伟 孙宇楠 《应用光学》 CAS 北大核心 2023年第5期1068-1072,共5页
光谱范围和信噪比是评价太赫兹时域光谱仪性能的重要参数。为了解决太赫兹时域光谱仪光谱范围和信噪比的校准问题,介绍了太赫兹时域光谱仪的构成及原理,比较了目前常用的光谱范围和时域信噪比校准方法的优缺点,并优选其中一种方法,设计... 光谱范围和信噪比是评价太赫兹时域光谱仪性能的重要参数。为了解决太赫兹时域光谱仪光谱范围和信噪比的校准问题,介绍了太赫兹时域光谱仪的构成及原理,比较了目前常用的光谱范围和时域信噪比校准方法的优缺点,并优选其中一种方法,设计了太赫兹时域频域信噪比参数校准方法。以空测时频域信号幅值最大值的1/M对应的频率范围作为光谱范围,研究了M取值对光谱范围的影响。M值越大,则光谱范围越宽。当M值≥50时,光谱范围变化不大。对空测时域信号的信号和噪声进行定义,并计算出时域信噪比。以空测时的频域功率谱作为信号,以金属板遮挡光路时的频域功率谱作为噪声,从而计算出频域信噪比。进行了光谱范围和信噪比校准实验,采用对照法研究了湿度变化对太赫兹时域光谱仪测量范围和信噪比参数的影响。当相对湿度≤50%时,对光谱范围和时域信噪比影响不大;当相对湿度>50%时,因为空气中水蒸气对于太赫兹的吸收急剧增加,光谱范围和信噪比急剧缩小。 展开更多
关键词 太赫兹 时域 光谱仪 光谱范围 信噪比
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高湿度环境下爆炸物太赫兹光谱的特征提取与精准识别 被引量：3
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作者 曾子威 金尚忠 +2 位作者 李宏光 姜丽 储隽伟 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期1065-1073,共9页
材料太赫兹吸收谱的指纹特性已被广泛应用于物质识别,但实际大气环境下,水蒸气对太赫兹波的强烈吸收会导致光谱严重振荡,假峰、弱峰、混叠峰相继增多,严重影响寻峰比对的精度及物质识别的能力。针对上述问题,提取相对湿度为2%,15%,35%,... 材料太赫兹吸收谱的指纹特性已被广泛应用于物质识别,但实际大气环境下,水蒸气对太赫兹波的强烈吸收会导致光谱严重振荡,假峰、弱峰、混叠峰相继增多,严重影响寻峰比对的精度及物质识别的能力。针对上述问题,提取相对湿度为2%,15%,35%,45%和60%环境下爆炸物的太赫兹吸收光谱信息数据,利用连续小波变换将光谱在频域上展开得到具有特征唯一性的频域尺度图;再基于深度学习方法,以ResNet-50网络模型为基本网络结构,对上述5种不同湿度环境下得到的爆炸物频域尺度图进行网络分类训练,其测试集分类准确率达96.6%。为验证该技术在未经训练湿度样本下的有效性,将相对湿度为50%,55%和67%时爆炸物的时域信号送入该识别系统,分类准确率可达96.2%。实验结果表明,基于小波变换与ResNet-50网络分类训练的太赫兹物质识别方法相比于传统寻峰方法大幅提升了爆炸物在高湿度环境下的识别准确率,规避了降噪、平滑等一系列复杂预处理操作,极大拓展了太赫兹光谱探测技术的工程适应性,为山地、森林、洼地等高湿度、极复杂的作战环境下精确探测、识别地雷等爆炸物提供了技术支持。 展开更多
关键词 太赫兹光谱 高湿度环境 连续小波变换 ResNet-50 爆炸物分类识别
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相关光子自校准微光辐亮度计的光学设计
3
作者 史佳庆 俞兵 +3 位作者 储隽伟 范纪红 胡友勃 李健军 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第12期112-125,共14页
为满足气候监测、微光辐射计量、单光子计量等定量应用需求,设计了基于相关光子自校准的紧凑型三通道微光辐亮度计,其光谱范围为460~1550nm,辐亮度测量范围为1×10^(-9)~1×10^(-6)W/(cm^(2)·sr·nm)。设计时考虑整机... 为满足气候监测、微光辐射计量、单光子计量等定量应用需求,设计了基于相关光子自校准的紧凑型三通道微光辐亮度计,其光谱范围为460~1550nm,辐亮度测量范围为1×10^(-9)~1×10^(-6)W/(cm^(2)·sr·nm)。设计时考虑整机的集成化、小型化和模块化,将8个光谱波段集成为三通道结构。其中可见光近红外波段采用自由空间耦合,短波红外波段采用多模光纤耦合方式。通过设计优化分析,微光辐亮度计的第一、二通道的聚焦光斑满足Si单光子探测器光敏面300μm像元要求,第三通道的聚焦光斑满足多模光纤62.5μm芯径和0.22数值孔径要求,三个通道的聚焦光斑均可被单光子探测器光敏面接收,满足设计目标,可为后续的工程化应用提供参考。 展开更多
关键词 辐射定标 辐亮度计 光学设计 相关光子 微光
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基于光线追迹法的低温辐射计光吸收腔设计
4
作者 俞兵 储隽伟 +7 位作者 范纪红 腾国奇 王曼 杨传森 郭磊 袁林光 李燕 金伟其 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第8期445-450,共6页
当前,工作在液氦温度的低温辐射计可以有效规避电路系统中非自发加热带来的误差,是国际上精度最高的光功率计量设备。理想低温辐射计在工作过程中,其核心器件-吸收腔对相同的热功率与电功率应当表现出相同的温升。然而对于实际情况,由... 当前,工作在液氦温度的低温辐射计可以有效规避电路系统中非自发加热带来的误差,是国际上精度最高的光功率计量设备。理想低温辐射计在工作过程中,其核心器件-吸收腔对相同的热功率与电功率应当表现出相同的温升。然而对于实际情况,由于吸收腔涂层中复杂的光-物质相互作用,系统的光-电加热路径难以重合,黑体腔热传导分布的梯度差异导致误差的产生。当前国际上对光电不等效性产生的影响仍缺乏直观清晰的认知。在此,利用蒙特卡洛光线追迹方法,文中对低温辐射计吸收腔辐照度的空间分布进行了仿真。计算表明:当吸收腔斜底角控制在60°,涂层吸收率达到0.95时,系统在激光进入的第一次与第二次反射中分别吸收了98%与1.9%的能量,比例约为51.2∶1。通过在吸收腔斜底板和下侧面同时布置加热器,可实现光加热、电加热路径的耦合。进一步地,通过分别计算单加热器与双加热器布置下系统温度随时间的变化,文中证明了加热路径的不同将引入约为0.005%的光电不等效性。 展开更多
关键词 低温辐射计 光电不等效性 加热器布置 光线追迹法 吸收腔
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4K低温辐射计的吸收腔吸收率测试技术研究
5
作者 俞兵 范纪红 +9 位作者 袁林光 李燕 郭磊 王啸 储隽伟 秦艳 孙宇楠 张灯 尤越 金伟其 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2022年第9期333-340,共8页
为了实现低温辐射计工作温度4 K条件下吸收腔吸收率的测量,研究了变温条件下吸收腔吸收率的测量方法。通过在低温辐射计布儒斯特窗口前设计反射监测组件,并控制低温辐射计工作在10Pa的真空环境下,调节低温辐射计制冷温度,分别测量室温... 为了实现低温辐射计工作温度4 K条件下吸收腔吸收率的测量,研究了变温条件下吸收腔吸收率的测量方法。通过在低温辐射计布儒斯特窗口前设计反射监测组件,并控制低温辐射计工作在10Pa的真空环境下,调节低温辐射计制冷温度,分别测量室温条件和不同温度条件下低温辐射计吸收腔在632.8 nm处的反射信号,结合利用传统积分球法在室温条件下低温辐射计吸收腔632.8 nm处反射率的测量结果,通过计算可精确得到不同温度条件下低温辐射计吸收腔的吸收率。实验测量吸收腔在室温条件和4 K温度条件下的吸收率,分别为0.999 76和0.999 71,对4 K条件下低温辐射计吸收腔吸收率的测量不确定度进行评定,得到的结果显示其相对扩展不确定度为0.005%(k=2)。 展开更多
关键词 低温辐射计 吸收腔 反射率 吸收率
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