首页期刊导航|中国激光
期刊信息/Journal information
中国激光
中国激光

周炳琨

月刊

0258-7025

cjl@siom.ac.cn

021-69918427

201800

上海市嘉定区清河路390号 上海800-211邮政信箱

中国激光/Journal Chinese Journal of LasersCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊是我国唯一全面反映激光领域最新成就的专业学报类期刊。主要发表我国在激光、光学、材料应用及激光医学方面卓有成就的科学家的研究论文。涉及领域包括激光器件、新型激光器、非成性光学、激光在材料中的应用、激光及光纤技术在医学中的使用，锁模超短脉冲技术、精密光谱学、强光物理、量子光学、全息技术及光信息处理。
正式出版
收录年代

    基于激光雷达和微波辐射计的气溶胶质量浓度反演算法研究与分析

    季承荔陈臻懿黄艺峰茆佳佳...
    196-205页
    查看更多>>摘要：大气气溶胶是重要的大气污染物之一，气溶胶质量浓度的垂直分布及其与气象要素的相互影响，对理解大气污染传输具有重要意义。激光雷达因具有高时空分辨率的探测优势而成为研究气溶胶颗粒物立体分布的有力工具。本文利用深圳米散射激光雷达、微波辐射计和近地面气溶胶质量浓度监测仪，根据均方差选取最优参数，建立基于消光系数的温湿融合PM2。5质量浓度反演模型，并以深圳气象梯度观测塔4个高度的PM2。5质量浓度小时均值为基准，对模拟结果进行了验证分析。结果显示:模拟值与观测值两者的变化趋势一致性较好，相关系数受模拟高度、相对湿度影响，并进行了晴天、多云天气下的比对，深圳气象梯度观测塔上4个高度的模拟值和实测值相关系数均大于0。68，平均绝对误差和均方根误差最大值分别为6。88 µg/m3和18。56 μg/m3。比较4个季节的模拟效果发现，冬季的模拟结果准确性要低于其他三个季节。最后通过个例分析，结合地面温度、相对湿度、风场和气压场，分析了深圳夏季颗粒物质量浓度的时空分布特征。

    激光雷达PM2.5质量浓度消光系数

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    基于波长调制光谱非线性特征的气体浓度宽量程检测方法

    王前进孙鹏帅张志荣蔡永军...
    206-212页
    查看更多>>摘要：针对石油化工、煤矿安全等领域对气体浓度宽量程检测的需求，对波长调制光谱检测气体浓度时的非线性特征进行了研究，提出仅用波长调制方法实现气体浓度的宽动态范围测量。该方法根据激光吸收光谱技术原理，对吸收项及其泰勒展开式进行分析，在小吸收度时采用线性近似，在大吸收度时采用三次多项式近似。并且使用甲烷气体(CH4)作为实验对象，搭建了CH4检测系统，验证了该方法在气体浓度宽量程检测方面的可行性。经过实验验证，该方法能够实现4个数量级大跨度范围(1。5×10-6～10000×10-6)的CH4检测。对阈值为1000×10-6(在3m有效光程下吸收度为0。0236)以下和以上的气体体积分数分别进行检测，反演浓度和标准浓度之间均表现出良好的相关性，拟合优度均大于0。999。另外，在吸收度大于0。0236的范围内，该方法的最大测量相对误差为0。93％，绝对误差为-92。1×10-6。为了验证其稳定性，对体积分数为5000×10-6(吸收度为0。118)的CH4进行长时间测量，并统计其反演浓度的高斯分布，经过计算得到其半峰半宽为15。9×10-6。实验证明该方法突破了传统波长调制光谱只能测量低浓度的局限，在宽量程检测中获得了良好的检测结果，为气体浓度宽量程检测提供了一种新思路，同时也大大拓宽了波长调制光谱的应用范围。

    光谱学波长调制光谱非线性特征甲烷气体(CH4)宽量程检测

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    基于激光诱导荧光的土壤石油污染物荧光仿真研究

    谢贝贝周炫宇赵佳伟王智翀...
    213-221页
    查看更多>>摘要：激光诱导荧光(LIF)技术是一种主动式的遥感光学探测技术。土壤是常见的天然多孔介质，与石油混合后油滴会进入其孔隙内部，其独特的结构可以使光线发生多次反射和吸收，这种现象导致LIF探测土壤石油污染物获得的荧光分布具有差异性。笔者根据土壤含油量的多少以及分布特点，将土壤石油污染物分为油泥与含油土壤，基于蒙特卡罗方法和多孔介质的隐函数表示法，分别建立油泥和含油土壤的荧光仿真模型，采用荧光转换效率(接收荧光功率与发射激光功率的比值)表征荧光强度，从不同出射方向分析发射出土壤的荧光分布情况。通过模拟不同油品污染的油泥和含油土壤在不同入射天顶角、孔隙率、孔隙密度下的荧光转换效率，分析不同油品、LIF系统参数和土壤因素对荧光分布的影响。仿真结果表明:对于同种石油污染的油泥和含油土壤，油泥因较高的含油量导致荧光信号强于含油土壤;当激光垂直入射时，LIF系统收集的荧光信号强度最高，入射角度增大会导致荧光信号强度逐渐减弱;土壤石油污染物的荧光强度会随着孔隙率的增大而增大，随着孔隙密度的增大而减小;在激光照射下，轻质原油污染的土壤由于吸收系数较低，产生的荧光信号要弱于重质石油污染的土壤。本研究为LIF探测陆地溢油污染提供了理论和技术支持。

    光谱学激光诱导荧光蒙特卡罗多孔介质土壤石油污染物荧光仿真

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    样品温度对飞秒激光诱导Al等离子体中A1O光谱的影响

    代玉银孙艳冯志书于丹...
    222-228页
    查看更多>>摘要：针对飞秒脉冲激光诱导击穿光谱(fs-LIBS)中Al靶温度对AlO分子光谱的影响进行了实验研究。通过测量AlO分子的光谱强度和振动温度，发现Al靶温度对fs-LIBS技术中AlO分子的光谱特性有显著的影响。研究结果表明，提高靶材温度能有效增强fs-LIBS中AlO分子的光谱信号强度，并提高分子的振动温度和寿命。此外，时间分辨光谱分析结果还揭示出在高Al靶温度条件下，AlO分子的辐射寿命较长，光谱信号强度较强。这意味着在高温下，分子能够停留更长的时间，增加了光谱信号的持续时间。通过调控飞秒激光能量和靶材温度，可以获得更强的分子发射和光谱信号，从而实现更高的灵敏度和准确性。研究结果为fs-LIBS技术中样品温度对分子光谱的调控机制研究提供了实验数据。

    光谱学激光诱导击穿光谱飞秒激光分子光谱样品温度AlO

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    差分式共振光声光谱技术研究

    徐靖黄琪李劲松
    229-234页
    查看更多>>摘要：针对光声光谱系统本底噪声限制问题，以圆柱形声共振器作为研究对象，开展了双共振腔光声池设计，并将共振光声光谱和差分探测原理相结合，建立了一套基于近红外半导体激光器的高灵敏度激光光谱气体探测系统。以空气中的水汽(H2O)分子作为检测对象，结合高灵敏度波长调制二次谐波探测方法，对建立的差分式共振光声光谱系统进行了理论分析和实验评估。艾伦方差分析结果显示，系统可实现几个10-6量级水汽分子浓度的高灵敏度检测。相较于传统单通道光声探测模式，所提出的差分探测式共振光声光谱探测技术可有效提升系统的稳定性和检测灵敏度，最佳信号平均时间可提高2倍。

    光谱学光声光谱差分探测共振效应气体检测

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    基于傅里叶变换红外光谱技术观测海边大气水汽及其稳定同位素

    吴鹏单昌功王薇谢宇...
    235-244页
    查看更多>>摘要：傅里叶变换红外光谱(FTIR)技术已被广泛用于监测环境大气中的温室气体和痕量污染气体。本课题组基于便携式傅里叶变换红外光谱仪(EM27/SUN)收集的近红外太阳吸收光谱，利用非线性最小二乘拟合光谱反演算法，反演了深圳市沿海大气水汽及其稳定同位素HDO的柱浓度，并计算了水汽同位素比值δD以及水汽蒸散同位素δDET。在2023年2月27日到3月11日观测期间，干空气柱平均摩尔混合比XH2O的平均值为3226。11 mg/kg，标准偏差为27。42 mg/kg，ln(XH2O)与大气地表温度高度相关，相关系数为0。94。观测期间，水汽同位素比δD在-122。52‰和-16。54‰之间变化。利用Rayleigh蒸馏模型理解δD与水汽柱浓度之间的关系，结果发现ln(δD× 1000+1)与ln(XH2O)之间有着显著的相关性(R=0。74)，表明该地区大气水汽稳定同位素变化与水汽系数变化有着较大的相关性。最后，利用Keeling比值分析方法进行分析，结果显示，大气水汽蒸散同位素特征δDET在(-289。92±8。89)‰和(21。79±7。19)‰之间变化。便携式FTIR光谱仪及其测量方法能够被用于准确观测大气水汽及其稳定同位素的时间变化，为海边大气水循环研究提供了基础数据。

    光谱学近红外光谱傅里叶变换红外光谱技术水汽稳定同位素

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    微柱镜面周期性纹理结构衍射杂散光研究

    孙昊唐乐王春艳张为国...
    245-250页
    查看更多>>摘要：为分析车床加工百微米级口径微柱透镜时遗留周期性刀纹产生的杂散光影响，构建了周期结构模型，分析了表面周期性纹理结构对衍射杂散光的影响。利用傅里叶光学理论建立了该结构的衍射理论模型，计算了在不同深度下的衍射光场强度分布规律，所获得的理论结果与商业光学软件VirtualLab的物理光学仿真和实验测试结果基本一致，实现了对理论模型的理论与实验验证，为进一步解决该类光学器件中周期性加工刀纹产生的衍射杂散光问题提供了理论依据，对微柱透镜的高精度加工具有指导意义。

    衍射周期性纹理微柱透镜傅里叶光学杂散光

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    锥形光纤SERS探针的批量制备和定量检测

    秦琰琰黄瑞冬刘孝兵钱诚...
    251-259页
    查看更多>>摘要：研究了批量制备的锥形光纤表面增强拉曼散射(SERS)探针的定量检测性能。在统一的制备条件下，基于静电吸附自组装方法批量制备的同一批次锥形光纤探针具有良好的互换性。基于相同检测条件，在同一福美双样品浓度下测得SERS光谱幅度的相对标准偏差(RSD)可达8％以下。不同批次的光纤探针存在互换性退化问题，难以满足实际定量检测应用对光纤探针数目的要求。为了解决该问题，提出并演示了一种将不同批次光纤探针的光谱数据同化至同批次光纤探针测量结果的同化方法。通过对同化后的大样本光谱数据进行统计平均和数据拟合，获得了福美双样品在2×10-8～10-6mol/L浓度范围内的SERS定量关系曲线，福美双加标样品的测试回收率可达90％～110％。该研究结果对于实际SERS定量检测具有参考意义。

    光纤光学表面增强拉曼散射锥形光纤探针批量制备定量检测静电吸附自组装法福美双

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    基于太赫兹光谱数据融合实现多组分橡胶添加剂的定量检测

    殷贤华陈慧聪张活
    260-268页
    查看更多>>摘要：橡胶添加剂含量是判断橡胶质量好坏的一个重要标志。现有的检测方法不能满足橡胶中添加剂快速、准确、无损的检测需求，而且当检测对象为多组分混合物时，混合物的吸收光谱会出现重叠和失真现象，从而导致预测结果不准确。针对此问题，本文提出了一种基于太赫兹时域光谱结合化学计量学方法、数据融合的定量分析方法。以丁腈橡胶、白炭黑、氧化锌、防老剂H和防老剂MB制成五组分混合物并将其作为实验样品，利用太赫兹时域光谱系统获取并计算了五组分混合物在0。3～1。6 THz范围内的吸收光谱，然后通过求一阶导数的方式获得样品的导数光谱数据。低层数据融合直接将吸收光谱数据与导数光谱融合;中层数据融合将蒙特卡罗无信息变量消除法和连续投影算法进行特征提取后的变量进行融合;高层数据融合使用多元线性回归法进行融合。基于蒙特卡罗无信息变量消除法的中层数据融合的预测精度高于单一光谱的预测精度，而且预测性能最好。研究结果表明，太赫兹光谱结合支持向量回归、数据融合的方法可以实现多组分混合物中防老剂MB的快速、准确、无损检测，对于促进橡胶工业的快速发展具有十分重要的意义。

    光谱学橡胶及添加剂多组分混合物太赫兹光谱定量检测数据融合

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据

    飞秒激光刻写光纤光栅实现9kW全光纤振荡器

    李昊杨保来饶斌裕叶新宇...
    269-272页
    查看更多>>摘要：光纤光栅(FBG)在高功率光纤振荡器中发挥着重要作用，既可以作为谐振腔腔镜，又可以抑制受激拉曼散射(SRS)效应。使用飞秒激光在芯径为30μm的大模场双包层光纤(LMA-DCF)上刻写了波长为1080 nm的FBG对以及波长为1135 nm的啁啾倾斜光纤光栅(CTFBG)，利用FBG对搭建了全光纤振荡器，并使用CTFBG抑制了SRS，实现了 9 kW激光功率输出，斜率效率为83。4％。研究结果有利于推动高功率FBG的研制和高功率光纤振荡器的发展。

    光纤光学飞秒激光光纤振荡器高功率激光器受激拉曼散射光纤光栅

      原文链接:
    • NETL
    • NSTL
    • 万方数据