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oe1(光电查) - 科学论文

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  • 改进的基于激光的单壁碳纳米管光致发光技术

    摘要： 光致发光（PL）是表征单壁碳纳米管（SWCNT）手性分布特性及样品中纳米管分离程度的常用工具。多数PL研究采用经单色仪过滤光谱的传统灯源，但所得光谱仍不纯净且强度较低?？傻餍橙玖霞す馄髂芴峁└哺撬杓し⒉ǔし段У母咔慷裙馄坠庠矗洳僮魍衔彼?。本文介绍了一种基于Q开关泵浦激光器的改进型染料激光系统设计及其特性。泵浦激光的高峰值功率使染料激光器基本实现无阈值激射，显著提升了操作便捷性。该系统可使用罗丹明110和吡啶1等原本处于激光器工作临界状态的染料。通过四种染料组合，系统可覆盖540-730纳米波长范围。此外，染料激光输出脉冲紧密跟随泵浦特性，可直接提供具有时间分辨能力的可调谐激光源。通过测量HiPco单壁碳纳米管样品的PL图谱验证了该系统的性能。

    关键词： 光致发光、碳纳米管、光谱仪、脉冲染料激光器

    更新于2025-09-11 14:15:04

  • 实现亚毫开尔文仪器稳定性以进行精确径向速度测量的多功能技术：宜居带行星搜寻器的测试

    摘要： 仪器热机械稳定性不足是实现10厘米每秒多普勒径向速度精度（探测类地行星绕恒星运行所需精度）的诸多障碍之一。高度温压稳定的光谱仪能更好地校准仪器漂移，从而帮助区分仪器噪声与天体物理恒星信号。本文介绍了宜居带行星搜寻者（HPF）环境控制系统（ECS）的设计与性能——这台高分辨率（R=50,000）光纤馈入近红外（NIR）光谱仪专为麦克唐纳天文台10米霍比-埃伯利望远镜设计。HPF采用截止波长1.7微米的H2RG近红外探测器阵列，工作温度为180K。该ECS在180K和300K环境下均展现出15天0.6毫开尔文均方根的稳定性，并在未设置被动热罩的真空腔长期稳定性测试中维持数月的高真空度（<10^-7托）。这种控制方案具有普适性，可作为蓝图应用于从约77K至常温范围的未来近红外及光学高精度多普勒仪器稳定。类似的ECS正用于稳定NASA/NSF NN-EXPLORE计划中基特峰3.5米WIYN望远镜的300K工作NEID光谱仪。随本文附有HPF ECS的完整SolidWorks三维CAD模型及详细零件清单，以便天文学界更广泛采用这一多功能环境控制方案。

    关键词： 仪器：光谱仪；技术：径向速度法；技术：光谱分析法

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • UVES光谱类星体吸收数据库（SQUAD）数据发布1：前1000万秒

    摘要： 我们发布了紫外可见阶梯光栅光谱仪类星体吸收数据库（SQUAD）的首个数据发布版本（DR1），包含来自欧洲南方天文台甚大望远镜紫外可见阶梯光栅光谱仪（UVES）的467幅完全降噪、连续谱拟合的高分辨率类星体光谱。这些类星体的红移范围为z=0-5，总曝光时间达1000万秒，在5500埃波长处每2.5公里/秒像素点的信噪比达到4-342（中位值20）。通过开源软件（包括我们在此文档化的UVES POPLER多阶梯光谱合并工具），所有SQUAD光谱均可从原始存档UVES曝光数据完整复现。所有处理步骤完全透明，可根据特定需求改进或调整。SQUAD的主要目标是支持大规模类星体与吸收体的统计研究，我们提供工具和基础信息以辅助三大科学应用：阻尼莱曼α系统（DLA）研究、吸收线巡天以及时变吸收线研究。例如，我们提供了155个DLA的目录（其莱曼α线被DR1光谱覆盖），其中18个为首次报道。这些新发现DLA的氢柱密度均通过DR1光谱测定。DR1数据公开可用，包含所有降噪数据及重现最终光谱所需信息。

    关键词： 仪器：光谱仪；谱线：轮廓；类星体：吸收线；宇宙学：观测；宇宙学：杂项

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 基于曲面棱镜的非线性校正光谱仪设计

    摘要： 作为一种特殊的分光元件，曲面棱镜具有高效且无光谱重叠的特点，但受材料特性影响会产生非线性色散。本文提出一种玻璃与光学塑料组合的非线性校正光谱仪设计方案。基于矢量求解理论，采用等效三角棱镜法对曲面棱镜的色散特性进行理论分析，据此计算棱镜对的初始参数。该方法计算过程简化，所实现的设计兼具紧凑轻量化优势。仿真结果表明：在400-1000nm宽波段范围内，光谱分辨率介于4.9至7.1nm之间；非线性比接近1:2，使宽波段色散趋于均匀化；系统光谱畸变与微笑效应均小于0.15像素。相同规格下，玻璃与光学塑料组合的重量较纯玻璃设计显著降低。结果表明该方案在较大程度上校正了棱镜光谱仪的非线性问题，同时实现了轻量化、紧凑化及高通量等特性，可应用于显微光谱仪等生物检测领域。

    关键词： 光学设计，光谱仪，曲面棱镜，非线性校正

    更新于2025-09-10 09:29:36

  • 原位温度依赖漫反射光谱装置的设与开发

    摘要： 原位温度依赖性分光光度计商业化方面的最新进展不仅显示出记录光学吸收光谱的潜力，还有助于探索物理本质和理解仪器操作。主要针对半导体氧化物的温度变化对光学特性影响的研究，有助于探究其工作机制，并对光电器件的发展起到关键作用。作为一种非接触、无损技术，温度依赖性漫反射光谱（DRS）装置可作为原位表征光学特性的主要工具。这一认识促使我们设计开发一种能在室温以上实现原位温度依赖性DRS测量的仪器。本文报道的这套自主研发装置，能精确表征室温至500K范围内的样品——该温区正是半导体材料表征的最适范围，也是当前材料研究的核心领域。本研究在不降低数据可靠性的前提下，为现有同类测量装置提供了经济型替代方案。这套自制装置能有效分析样品多种特性，将推动温度依赖性DRS技术的仪器研发与商业化进程。

    关键词： 缺陷检测、紫外/可见光/红外光子（固态）探测器、整体机械设计（支撑结构与材料、振动分析等）、光谱仪

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 星际通信：光学SETI的色彩

    摘要： 从激光工程学视角近期有观点认为，光学地外文明搜寻（OSETI）仅存在少数"魔法波长"。这些波长主要为1064纳米的Nd:YAG激光线及其二次谐波（532.1纳米），次优选择包括Nd:YAG与Nd:YLF激光线的和频/二次谐波生成波长（393.8纳米/近夫琅禾费CaK线、656.5纳米/Hα线、589.1纳米/NaD2线）。本文研究了这些激光波长的星际消光、大气透射与闪烁效应及噪声条件。对于强信号，我们发现光学波段在d?千秒差距距离内具有最优性——Nd:YAG在λ=1064纳米波长下，在大多数条件下（直至d?3千秒差距）都是同等优良的选择（误差两倍范围内）。对于信号-噪声比需考虑宿主恒星混合影响的弱发射源，最佳波长取决于背景源类型（如恒星光谱型）。虽然夫琅禾费谱线能降低恒星背景噪声，但在多数应用场景中因受其他因素压制而无关紧要。类似"突破摄星"的激光推进航天概念，将产生比现有OSETI假设更明亮、更集中的光束——此类光束在千秒差距距离外仍肉眼可见。若激光物理已成熟并收敛至最高效技术，针对特定场景（如强信号的Nd:YAG线）的激光波长可通过窄带滤光片观测，从而显著降低背景噪声，实现大视场快速巡天观测。

    关键词： 技术：测光法，仪器：光谱仪，光学搜寻地外文明计划，激光，星际通信

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 火焰 ：一个用于近红外和光学光谱的灵活数据缩减流程

    摘要： 我们推出FLAME——一个用于处理多狭缝近红外与光学仪器光谱观测数据的流程。得益于其灵活的设计，该流程可轻松适配各类光谱仪获取的数据。这种灵活性源于?？榛芄梗杭仍市矶粤鞒探行薷暮投ㄖ?，又将仪器相关部分集中于单一模块。数据还原的核心在于将观测像素坐标(x,y)转换为校正坐标(λ,γ)。该转换通过多项式函数λ(x,y)和γ(x,y)实现，前者源自弧线或天空发射线，后者来自狭缝边缘追踪。采用二维变换只需单次插值即可完成波长定标与数据校正。此外，γ(x,y)变换还包含帧间空间错位量（可通过与科学目标同步观测的参考星测得），从而在校正阶段完全修正错位而无需二次重采样。天空背景扣除可通过点头法和/或天空光谱建模实现，两种方法结合通常效果最佳。我们以大双筒望远镜的近红外仪器LUCI和凯克望远镜的光学仪器LRIS为例，展示了该流程的数据处理实例。

    关键词： 技术：光谱学方法；方法：观测方法；方法：数据分析；仪器：光谱仪

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 极高光度BL Lac天体的光谱研究

    摘要： 目的：我们旨在测定多个明亮耀变体（BL Lacs）的红移值（或给出严格下限）。方法：利用欧洲南方天文台甚大望远镜（ESO-VLT）的X-Shooter光谱仪，获取了四颗红移未知的明亮耀变体的光学与近红外中分辨率光谱。结果：尽管光谱质量高且观测波段范围广，我们仍未检测到这些源的本征光谱特征，但能够给出其严格的红移下限——特别是对两个TeV伽马射线源PG 1553+113和H 1722+119，分别推得z > 0.30和z > 0.35。此外，在MH 2136-428的光谱中检测到一个介入的Ca II吸收双线，该吸收线源自投影距离约100千秒差距的邻近巨椭圆星系晕。结论：若假设所有耀变体都寄宿于明亮的核球主导星系中，当前对明亮耀变体的光谱观测表明这些天体很可能是具有极端束流核辐射的源。我们通过模拟演示了下一代极大光学望远镜如何通过探测极微弱吸收线来验证这一假设的具体条件。

    关键词： BL Lac天体：一般特性，仪器：光谱仪，宇宙学：观测

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • SPIRou径向速度光谱仪的新型红外法布里-珀罗径向速度参考模块

    摘要： 背景：系外行星研究领域正朝着探测与表征宜居行星的方向发展。这些类地行星可通过凌日测光法或径向速度（RV）技术轻松地在低质量恒星周围发现。后者具有双重优势——由于行星-恒星质量比更理想，给定质量的行星产生的信号更强；且宜居带更靠近恒星。然而晚型恒星主要发射红外（IR）波段辐射，这需要配备红外仪器。 目标：SPIRou是一台能实现这些宏伟科学目标的稳定红外径向速度光谱仪。与其他光谱仪一样，校准和漂移监测对实现高精度至关重要。但红外波段缺乏合适的参考光谱源。我们的目标是构建、测试并最终运行一套基于法布里-珀罗干涉仪的径向速度参考?？椋蛊淠茉赟PIRou全波段范围内提供所需光谱信息。 方法：我们将现有的HARPS法布里-珀罗校准器改造为适用于红外波段。完成制造组装后，先在实验室对该FP径向速度?？榻刑匦圆馐?，再交付至SPIRou集成场地。具体测量了系统的精细度、透射率和光谱通量。 结果：实测精细度值F=12.8与理论值完全吻合。峰值总透射率约0.5%，主要受光纤连接器和接口限制。但提供的通量符合SPIRou仪器要求。虽未直接测试系统稳定性，但通过与已运行的HARPS系统对比评估，证明该?？橐辜湮榷ㄐ杂庞?米/秒。 结论：安装至SPIRou后，我们将测试该径向速度参考?？榈娜馄滋匦杂胛榷ㄐ?。目标是证明两次校准序列间（通常24小时）所有谱线的线位置与线型稳定性均优于0.3米/秒，从而可用其监测仪器漂移。原则上该系统在更长时间尺度上也具有本征稳定性，因此也可用于校准目的。

    关键词： 仪器设备：光谱仪、望远镜；仪器设备：干涉仪；技术方法：径向速度测量法

    更新于2025-09-09 09:28:46

  • 用于研究钻石光源中微束团不稳定性产生的相干太赫兹辐射的谱仪的设计、开发与使用

    摘要： 肖特基势垒二极管（SBD）以其低噪声、超快响应和优异灵敏度著称，常被用作毫米波波段的探测器。全球多地光源设施（包括英国钻石光源）均检测到微束团不稳定性（MBI），该现象会产生毫米波长的相干同步辐射（CSR）脉冲。为验证仿真结果并最终利用CSR脉冲能量，需进一步研究MBI动力学特性。钻石光源已设计并运行单次脉冲光谱仪，该设备由8个覆盖33-1000GHz频段的SBD组成。与既往测量不同，本次对每个SBD进行独立表征，使测量结果可与仿真数据直接对比。本文展示了光谱仪中各SBD的评估结果及该设备在束流中应用的首批实验数据。

    关键词： 肖特基势垒二极管、微束团不稳定性、光谱仪、相干同步辐射、钻石光源

    更新于2025-09-09 09:28:46