光纤时域反射仪

1、前言随着半导体封装变得更小、集成度更高，使用非破坏性、高分辨率技术定位故障的能力变得越来越重要。对失效分析手段提出了挑战，故障高分辨率定位能力的需求逐渐增大。为满足这些要求，Advantest开发了TS9001TDR方案，该系统分析通过利用专有的短脉冲信号处理技术进行高分辨率时域反射测量（Time Domain Reflectometry, TDR），对先进半导体封装、电子元件和印刷电路板中的导线故障区域进行快速、高精度和无损分析。 2、主要应用以3D集成电路为代表的高密度集成电路中存在着无限小的布线结构，布线故障在封装、印刷电路板封装过程中频繁出现。检测故障点需要几十微米分辨率。由于上升时间（约20ps）和抖动（约1ps）的限制，传统示波器TDR方法的故障距离分辨率仍保持数百微米的分辨率。使用TS9001TDR系统可以准确分析各种尖端半导体封装的布线质量，如倒装芯片BGA、晶圆级封装和2.5D/3D IC封装，能够直接连接客户的射频探测系统，针对其设备形状和故障分析环境，实现高速、高分辨率的测量，提供灵活的解决方案。（1） 高度集成的集成电路封装故障分析1) 封装引线故障分析：确定引线故障点位于Si Interposer内还是封装内，识别故障是由预处理还是后处理中的因素引起的2) C4 Bump故障分析：利用测试回路确定和分析安装Si Interposer的条件，对测试回路的菊花链结构进行故障点分析，并对安装条件进行反馈3) TSV、Micro-Bump故障分析：识别层压芯片的故障层4) 印刷电路板PCB故障分析：识别PCB板中通孔和信号线的故障点3、原理与优势（1）原理与技术太赫兹脉冲时域反射计的原理参见上图。其利用两个的飞秒激光器分别泵浦光电导电线，产生高频的太赫兹脉冲信号。飞秒激光器的中心波长1550nm，脉冲宽度50fs。其中，一个飞秒激光器的重复频率50MHz，另一个激光器的重复频率稍有区别。采用两个激光器的重复频率稍有差别的缘由在于，利用两个激光器的差频延迟，可以实现高频太赫兹信号的产生和探测。其工作是高频太赫兹信号通过探针接触芯片的管脚，高频太赫兹信号在芯片封装的引线中传播。当芯片封装没有开断路时，高频太赫兹沿着引线向前传播；当芯片封装的引线等出现开路时，将反射回正峰脉冲信号；当芯片封装引线出现短路时，将反射回负峰脉冲信号。（2）技术优势为了识别故障点，常用的封装无损检测方法包括光发射显微镜(emission microscope)和示波器时域反射计(Time domain Reflectometry, TDR)等，但是这些无损检测方法受到时域信号抖动的限制（信号抖动约1ps），导致分辨率不高，不能定位微米级的失效位置，无法以高分辨率检测开路、短路故障。故亟需高分辨率时域反射计，以提供快速且精准的失效定位。Advantest通过独有的光学采样和电短脉冲生成技术，借助飞秒激光技术，产生抖动小于30fs的超短采样脉冲。可以实现5μm的故障定位分辨率。通过使用自动探针的自动触地功能，进行精确的可重复测量，具有更高精度和效率的故障位置测量。TS9001TDR系统通过自动探针和与CAD设计联动，实例分析芯片封装的引线开路和短路故障定位，可以直观快速定位芯片封装的故障点，实现先进封装的失效分析。4、国内外发展现状Advantest的TS9001TDR系统中采用两个超短脉冲激光器异步采样，采取异步采样技术可以使系统不再需要机械式的光学延迟线，并且具有超高速的信号扫描速度。是目前全球独一的技术，目前国内外没有同类设备。5、发展趋势随着晶圆代工制程不断缩小，摩尔定律逼近极限，先进封装是后摩尔时代的必然选择，3D封装迅猛发展。作为一种全新的实现定位方法，在未来的几年里，太赫兹TDR技术将继续保持高速发展的势头。随着关键技术的不断发展，相关产品的种类将越来越丰富，行业应用和相关配套服务也将越来越广泛。搭载脉冲电磁波产生和高速采样的超短脉冲光纤激光器的太赫兹TDR设备，有助于半导体3D封装的故障分析。 6、总结与展望 在实际芯片测量过程中，太赫兹脉冲信号耦合至芯片内部衰减较为严重，对于太赫兹脉冲的信噪比提出了很高的要求。为了进一步提高测量精度和芯片内的传输路径，提高信噪比是亟需攻克的问题。另外芯片内部的引线存在阻抗不匹配又没有完全开路的情况，对于这类Soft Open的芯片检测，TDR波形分析需要结合信号模拟仿真，增强对信号的解读。对于材料的吸收系数、折射率、介电常数等光谱特性，可以用太赫兹时域光谱仪表征，这也是爱德万测试太赫兹技术的核心应用。目前爱德万测试已经有太赫兹时域光谱成像系统，通过发射和接收时域太赫兹信号至样品，可以实现生物医学样品、食品农产品、化学品、复合材料、通讯材料等的光谱特性表征。（爱德万测试(中国)管理有限公司 供稿）

近日，上海交大和江苏骏龙电力科技公司合作研制的国内首台光频域反射仪工程化样机在江苏靖江装备调试完成。该设备不仅能侦测和定位故障点，在2000米长的光纤网络内，定位精度更可达毫米级别。参与现场验收的北京理工大学光电学院教授孙雨南认为，该成果已达世界先进水平。　　在接受《中国科学报》采访时，孙雨南表示，目前光纤检测手段很多，包括光纤本身特性检测以及光纤通信链路(信号)检测仪器等，但绝大多数，特别是高端仪器基本依靠国外进口，不仅价格高，有些还潜伏保密问题。　　光频域反射仪(OFDR)仍是国外少数几家公司拥有的高端仪器。与其类似的仪器是光时域反射仪(OTDR)，已经广泛使用在工程和实验室，但被国外产品占据国内市场。而且OFDR的性能与OTDR有很多不同，其测量故障点的分辨率(最小距离)可以到毫米量级甚至更小，这在许多特种设备和大型工程分布式传感网络，特别是军事装备上的应用显得尤其重要。　　高端仪器国产化的问题，国内已经呼吁多年。2010年，国家自然科学基金委设立科学仪器专项(&ldquo 863&rdquo 计划项目)，开展光频域反射仪设备的自主研制，上海交通大学主持了该项目的研究。同年，江苏骏龙电力科技股份有限公司正式与上海交通大学合作，依托区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室，共同开展光频域反射仪的产品化开发。　　此次通过验收的产品，正是上海交大和骏龙电力4年合作的结晶。验收组专家一致认为，该产品核心技术具有原创性和自主知识产权，打破了国外垄断。继美国LUNA后，骏龙电力成为全球第二家能自主研发光频域反射仪的厂家。　　在谈到此类产品的应用前景时，北京凌云光子技术有限公司总经理李丽告诉《中国科学报》，该产品可广泛应用于航空航天、国防建设、智能电网、大型工程建设及装备、安全生产监测等方面。这些专用光纤网络的特点是，总长度在10千米以下，但是在有限的空间内密度很高，一旦发生光纤中断等故障，缺乏有效的诊断定位手段。过去大多依靠经验判断故障可能发生的部位，然后通过更换办法确认，效率不高、成本大。李丽预测，随着人力成本的上升，用精密仪器代替人工来检测光纤问题一定是一个可预期的、快速的过程。

近日，武汉大学工业科学研究院袁超课题组在国际权威期刊《Journal of Applied Physics》上，以“A review of thermoreflectance techniques for characterizing wide bandgap semiconductors‘ thermal properties and devices’ temperatures”为题总结讨论了热反射表征技术(Thermoreflectance techniques)在宽禁带半导体材料和器件领域的应用进展。随着宽禁带和超宽禁带半导体器件的功率日益增大，器件散热问题逐渐成为工业界的巨大挑战。半导体材料热物性是反映器件散热能力最直接的参数，而器件结温是评估热可靠性和寿命的关键参数，因此，热物性和结温检测成为宽禁带半导体器件研发和生产中不可缺少的环节。宽禁带半导体器件普遍由薄膜异质结构组成，薄膜尺寸几十纳米到几微米 ( 如图1)，因此，要求热物性检测技术具有纳微米级分辨率。传统的检测方法如稳态热板法、瞬态热线法、激光闪射法等，都不能满足分辨率的要求。3-omega方法虽然达到了分辨率的要求，但是需要在材料表面进行复杂的微加工，使得测试流程复杂且对材料表面质量要求过高。另一方面，宽禁带半导体器件沟道尺寸小(亚微米级)且常常在高频工况下(GHz级)运行，要求结温测试方法需满足高空间分辨率和高时间分辨率。图1：几种典型的宽禁带器件结构：(a) 氮化镓高电子迁移率晶体管(GaN HEMT) (b) 氧化镓场效应管(β-Ga2O3 FET) 以上典型结构说明器件内存在大量微纳结构和异质界面近几十年，以热反射(Thermoreflectance)为测试原理，国际上开发并发展了多种泵浦-探测热反射技术(Pump-probe thermorefletance), 实现了纳微米级分辨率测试能力，广泛应用于宽禁带半导体材料的热物性检测。基于相同原理，国际上同期开发了一种热反射成像技术(Transient thermoreflectance imaging)，实现了纳秒级时间分辨率和纳米级空间分辨率的测温能力，同样广泛应用于宽禁带半导体器件的稳态和瞬态结温检测。本文重点介绍了热反射现象和原理，在此基础之上，总结和讨论了多种泵浦-探测热反射技术，包括时域热反射法(Time-domain thermoreflectance), 频域热反射法(Frequency-domain thermoreflectance), 瞬态热反射法(Transient thermoreflectance)和稳态热反射法(Steady-state thermoreflectance)。总结了这些方法针对常见宽禁带半导体材料的检测应用，包括氮化镓薄膜异质结构(GaN-based structure)、氧化镓薄膜异质结构(β-Ga2O3-based structure)、金刚石薄膜、合金材料(如钪掺氮化铝ScAlN, 铝掺氮化镓AlGaN)以及宽禁带二维材料(如六方氮化硼h-BN)等，并全面总结了所有材料的热物性报道值(部分结果见本报道图2，详细结果见全文)。本文还重点比较了不同泵浦-探测热反射技术的特点。在所有方法中，时域热反射法发展最早且较为成熟，当前应用较为广泛；而频域热反射法和瞬态热反射法因具有和时域热反射法相似的分辨率和测试精度，也逐渐被认可，且已实现了广泛应用。值得注意的是，瞬态热反射法(如图3)，相比时域热反射法，搭建成本大幅度减低，测试分析速度更快，操作更为简便，因而具有在半导体产线上的应用潜力。另外，本文也总结讨论了热反射成像技术以及它在宽禁带器件测温方面的应用。图2：氮化镓薄膜的热导率报道值；全文中还详细总结了氮化镓异质结构、氧化镓异质结构、金刚石薄膜和宽禁带合金材料的热物性报道值(热导率、界面热阻)图3：传统的瞬态热反射法(TTR)系统示意图常规的泵浦-探测热反射技术和热反射成像技术需要借助金属薄膜进行测试。对于泵浦-探测热反射技术，在检测之前需在材料表面镀一层薄膜金属(如金、铝)，使得材料破坏，属于破坏性检测；对于热反射成像技术，温度检测区域集中在器件金属电极，而不是器件沟道处，导致温度测试结果往往低估真实器件结温。本文介绍了近几年一些学者(包括袁超研究员)对传统泵浦-探测热反射技术的改进，发展了免金属镀膜的泵浦-探测热反射技术(Transducer-less thermoreflectance)，以实现在氮化镓外延、硅等材料的无损测试，为材料研发提供快速反馈，提升研发和生产效率、降低成本，并有望为半导体产线提供实时监测，使“边生长，边观测，边调控”成为可能。此外，介绍了热反射沟道结温直接测试技术以及它在氮化镓HEMTs器件上的应用。图4：免金属镀膜的瞬态热反射法(TTR)系统示意图论文详情：Chao Yuan*, Riley Hanus, Samuel Graham, A review of thermoreflectance techniques for characterizing wide bandgap semiconductors thermal properties and devices temperatures, Journal of Applied Physics, 132(22):220701, 2022. 论文第一作者和通讯作者为袁超研究员，合作作者来自美国佐治亚理工学院的Riley Hanus博士和 美国马里兰大学的Samuel Graham教授。通讯作者简介袁超研究员长期从事宽禁带半导体热表征和热管理研究工作。曾先后加入英、美知名大学宽禁带研究团队从事科学研究。在薄膜尺度热反射表征方法、声子热输运理论、以及(超)宽禁带半导体器件设计等领域具有一定的技术优势和科研特色，并致力于开发半导体无损热检测装备。现承担多个国家/省部/国际合作级重大战略需求的纵向科研项目，在高影响力期刊上（包含 Materials Today Physics, Communications Physics，Appl. Phys. Lett.等）发表多篇论文。此外，长期和国内外知名半导体集成电路企业和机构合作。课题组主页：http://jszy.whu.edu.cn/yuanchao

当光线照射到两种介质的分界面上时，一部分光线改变了传播方向返回原来的媒介中继续传播，这种现象称为光的反射。在自然界中，光的反射存在着镜面反射、漫反射和逆反射三种现象。光的反射示意图镜面反射是在光线入射到一个非常光滑或有光泽的表面上时发生的。光线在物体表面反射的角度和入射的角度，度数相同但方向相反。如果物体的表面和光源成精确的直角，那么反射光线会完整地反射回光源方向。光的漫反射是一种最常见的反射形式。漫反射发生在光线入射到任何粗糙表面上， 由于各点的法线方向不一致，造成反射光线无规则地向不同的方向反射。只有很少一部分光线可以被反射回光源方向，所以漫反射材料只能给人眼提供很少的可视性。逆反射（背面反射）是指反射光线从靠近入射光线的反方向，向光源返回的反射。当入射光线在较大范围内变化时，仍能保持这一特性。当石英片上镀膜后，石英片的逆反射会对镜面反射的结果有明显的影响。本文采用日立的UH4150紫外可见近红外分光光度计、5°绝对反射附件和60mm积分球测试分析逆反射的影响。 下面是2种不同工艺需求的测试数据图：左图为同一批次的2个镀膜样品，变量为基底是否进行了涂黑处理。通过数据可以明显的发现：涂黑处理后的反射率明显降低，在1370nm附近的反射率约为0.3%，这是因为涂黑处理使得基底的背面反射（逆反射）尽可能地消除。 右图为另一种工艺的产品，直接对样品进行测试，不需要额外的处理，可以得到1300 ~ 1600 nm范围内反射率低于0.2%的效果，符合产品的预期。一般遇到测试反射率低于0.5%的指标需求时，建议使用标准片测试。×总结根据测试的目的需求，基底是否处理对实际的测试结果有很大影响。样品的反射率测试，需要考虑背面反射的影响。日立的紫外可见近红外分光光度计UH4150结合镜面反射附件，可以准确的表征低反射率的样品性能。——the end——公司介绍：日立科学仪器（北京）有限公司是世界500强日立集团旗下日立高新技术有限公司在北京设立的全资子公司。本公司秉承日立集团的使命、价值观和愿景，始终追寻“简化客户的高科技工艺”的企业理念,通过与客户的协同创新，积极为教育、科研、工业等领域的客户需求提供专业和优质的解决方案。 我们的主要产品包括：各类电子显微镜、原子力显微镜等表面科学仪器和前处理设备，以及各类色谱、光谱、电化学等分析仪器。为了更好地服务于中国广大的日立客户，公司目前在北京、上海、广州、西安、成都、武汉、沈阳等十几个主要城市设立有分公司、办事处或联络处等分支机构，直接为客户提供快速便捷的、专业优质的各类相关技术咨询、应用支持和售后技术服务，从而协助我们的客户实现其目标，共创美好未来。

在现代科学研究和工业应用中，精确的物质性质测量是至关重要的。特别是在材料科学、光学工程以及生物医学领域，透射测量与反射测量技术的应用日益增多，它们在各自的领域内发挥着不可替代的作用。透射测量是指测量光线通过物质后的强度变化，以此来分析物质的特性；而反射测量则是基于光线打到物质表面后反射回来的光强变化进行分析。这两种测量技术虽然操作原理不同，但都旨在通过光与物质的相互作用来揭示物质的内在属性。一、透射测量与反射测量的比较分析透射式和反射式分光光度计均能利用光源的闪烁特性，覆盖360至750纳米范围内的全部波长光线进行照射。通过对透射光或反射光的测量，这些设备能够创建出色彩的量化图谱（即色彩“指纹”）。在反射光谱中，主要波长决定了颜色的属性。紫色、靛蓝及蓝色属于短波段，波长介于400至550纳米之间；绿色处于中波段，波长在550至600纳米；而黄色、橙色及红色表示长波段光。对于光亮增白剂（OBA）和荧光剂这类特殊物质，它们的反射率甚至可以超过100%。反射式分光光度仪通过照射光源至样本表面并记录以10纳米步长测得的反射光比例，以此来分析颜色。这种方法适用于完全不透明的物质，通过反射光的量化，可以准确测量其色彩。而配备透射功能的分光光度仪则是通过让光穿透样本，使用对面的探测器来捕获透过的光。这一过程中，探测器会测量透射光的波长及其强度，并把它们转换成平均透射率的百分比，以量化样本的特性。尽管反射模式能够用于分析半透明表面，但准确了解样本的透明度是必须的，因为这直接关系到最终数据的准确性。二、样品确实不允许光线穿透吗？测量透射率与评估不透明度并不总是等同的，因为不透明度涉及两个方面：是否能遮挡视线穿过的表面或基质，以及材料允许光线通过的程度。通常，您可能会认为您的手是不透光的，从某种角度来看，这是正确的。然而，当您把手电筒紧贴手掌并开启时，会发现光线能够从手的另一侧透射出来。半透明与透明材质的本质区别半透明材料允许光线穿透，却不允许清晰的视线通过。举个例子，经过蚀刻处理的浴室塑料门便是半透明的。相比之下，透明材料，如普通的玻璃板，可以让人从一侧清楚地观察到另一侧的物体。三、实际应用及解决方案考虑到涂料，当其涂布于墙面时，其不透明性足以覆盖下层材料，阻止透视效果。但要准确评估涂料的不透明度，我们需采用对比度分析法。一旦应用于基底，涂料通常表现出高不透明度，使得Ci7500台式色差仪成为其测量的理想工具。至于塑料，虽然肉眼看来我们可能无法通过塑料样本看穿，但它们可能具备一定的光透过性。比如，外观不透明的塑料瓶，在未经测试前其真实透光性难以判断。以过氧化氢瓶为例，其内容物若暴露于阳光下会迅速分解，因此这类瓶子通常呈棕色，以屏蔽阳光。然而，置于强烈光源下，这些瓶子是能透光的。鉴于成本考虑，过氧化氢瓶的制造尽量保持不透明。在纺织品的应用上，选择分光光度仪时需考虑具体的使用场景。美国纺织化学师与印染师协会（AATCC）推荐将样品折叠至四层以确保不透明度的测量。这一方法对于测量厚实的织物如灯芯绒裤或棉质卷料足够有效，但对于透明或薄的半透明尼龙材料，采用其他量化技术可能更为合适。请记住，在测量特定允许一定光线透过的纺织品时，按照ASTM的203%遮光测试标准，必须使用具备透射功能的分光光度仪进行测量。Ci7600台式分光光度仪、Ci7800台式分光色差仪和Ci7860台式色差仪均支持透射和反射模式测量，它们为需要同时评估不透明与半透明样本的应用场景提供了理想解决方案。这些设备能够执行三种主要测量方式：①直接透射测量：针对完全透明的样本设计，如塑料拉链袋和清晰的玻璃板。②全透射测量：适合那些允许光线穿透但视线模糊的半透明样本，比如橙汁、洗涤液以及2升容量的塑料瓶。③雾度测量：针对那些能够散射光线的半透明样本，如汽车尾灯的塑料覆盖件，这类样本散射红色光线，而不直接显露灯泡和灯丝。若您的需求仅限于测量完全不透明的表面，Ci7500台式色差仪或许更符合您的需求。然而，如果您的主要测量对象为不透明表面，偶尔也需测量一些允许光线透过的物体，那么具备透射测量功能的设备，如Ci7600台式测色仪或更高端的型号，将是更合适的选择。四、关于爱色丽“爱色丽彩通 ”总部位于美国密歇根州，成立于1958年。作为全球知名的色彩趋势、科学和技术公司，爱色丽彩通提供服务和解决方案，帮助品牌、制造商和供应商管理从设计到最终产品的色彩。如果您需要更多信息，请关注官方微信公众号：爱色丽彩通

1、技术简介　　光在两种物质分界面上改变传播方向又返回原来物质中的现象，叫做光的反射。正是因为光在物体表面发生的反射，我们的眼睛才能感知到周围的世界的颜色与景象。反射是通过光入射到物体表面后在不同波长段的反射率差异引起。光谱仪获得的反射光谱信息就像人眼所见到的视觉内容一样，但是光谱信息更为数据化、更客观。反射测量可以测试物体的颜色，或者通过判定物体的反射光谱差异进行多样品的筛选和品控。 镜面 粗糙表面图5.1 反射原理图　　2、 应用说明　　由于某些检测样本的特殊性，不能完全依赖于化学方法进行检测，反射光谱模型作为一种迅速、高性价比的检测方法，可以作为化学分析方法在其他应用领域的替代方案，甚至可以直接用来测试粉末状样品。反射光谱检测方法不能判定是否适用于被测目标样本的原有模样，所以还是需要尝试多次对照测试它们的反射光谱，提高光谱数据的准确性。　　化学分析的方法可以用来提高最低检出限，并确定掺杂成分，但是光学的方法可以进行预先的快速查看与筛选。将反射光谱检测与化学计量学相结合，利用可见光和近红外漫反射光谱提供快速、无损的检测。在实际检测中，可以分析不同的样本之间的差异。数学上来说，主成分包含在了定义的所有波长多维空间的范围内。主成分使我们能够获得多维数据集和重要维度，然后从无意义的噪音中分离出有意义的信息。　　食品安全：香料检测，香蕉成熟度分析，芒果与鳄梨区分检测等 　　自然环境：水体汞污染监测，农作物分析等　　3 、典型产品和配置　　颜色检测配置：　　1. 光谱仪　　2. 光源　　3. 积分球：积分球可以180° 收集样品表面的反射光，所以它能尽可能多地收集样品表面的反射光。反射式积分球还能使用在弯曲表面，或者颜色测量。它能将样品表面发射的光很好地在积分球内部进行匀化，然后再耦合到光谱仪。反射光通过圆形的入射光孔径进入积分球，然后经过分球内壁涂抹的特殊涂层材料的均匀反射。图2 积分球示意图　　4. 反射探头：当需要快速测量样品或者应用在样品表面非常小的采样点时，反射探头既可以测量镜面反射，也可以测量漫反射，而且可以基于光源和光谱仪的配置不同，选择不同类型的扩大波长范围的反射探头。探头的发射光和反射光是同一方向的，接收到的光是反射光的一部分，所以使用反射探头测量反射光谱是一种相对测量。图3 反射探头　　5. 采样附件(光纤、滤光片、透反射支架、动态样品台等)：透反射支架用来固定反射探头的标准配件，同时也可以用于透射测量。使用透反射支架，可以有效地减少光源对样品的过度加热，对于生物样品或者有机样品，还有那些低熔点的样品非常重要 动态样品台，基于样品台旋转或者直线移动来对样品进行测量，并获得测量的平均信号。这种测量方式避免了结果的多样性，提高了样品测量的均一性结果，特别是对于谷物、种子和土壤类等不均一的样品，是比较理想的选择。 图4 反射支架和样品台　　6. 准直透镜：在做反射测量时，准直透镜可以使用在光纤的末端来准确地固定入射光和反射光的角度。镜面发射或者漫反射都可以使用这样的测量方式，但是我们需要固定夹具来对测量系统进行固定。准直透镜必须预先调焦来避免光束的发散，来保证获得更好的光谱。　　7. 光谱仪控制软件图5 反射检测典型配置　　典型配置　　典型产品：高灵敏度光谱仪，光源，滤光片，积分球，透反射支架，动态样品台，准直透镜　　4 、应用文章　　4.1 香料掺假检测图6 不同香料检测光谱　　4.2 香蕉成熟度检测图7 不同成熟度香蕉光谱图　　4.3 芒果与鳄梨区分检测图8 芒果与鳄梨检测光谱　　4.4 基于SPR快速检测花生过敏源图9 过敏源光谱　　4.5 无人机智能农业检测 图10 无人机农业检测光谱图　　4.6 农作物成分检测图11 农作物成分光谱图　　4.7 水体汞污染监测图12 水体检测光谱图（来源：海洋光学）

多模光纤成像技术因其超细微型探头和柔性结构带来的灵活性优势，在生物体内成像、工业检测等领域具有广阔的应用前景，获得了业界广泛的关注。目前，多模光纤成像技术主要分为两类，一类通过在光纤远端产生聚焦点进行扫描成像，另一类通过探测光纤近端的散斑场来恢复光纤远端被探测的全场图像。这两种技术途径已有较完善的理论支撑，能得到较清晰的探测图像，但同时也具有一些难以弥补的劣势。例如：受限于空间光调制器、CCD或CMOS器件的刷新速度，成像帧率较低，难以对高速的事件进行成像；结构中包含自由空间光学元件，因此需要精密的光学对准，无法与传像主体集成实现全光纤化，限制了其应用范围；成像波长受限于CCD或CMOS器件的感光光谱范围，限制了其在红外波段的成像能力。上图 高速多模光纤成像系统示意图。a：实验原理图；b：以神经网络进行图像恢复的流程图；c：光纤探头示意图；d：照明光（黄色箭头）侧面注入探测光纤的示意图，信号光（红色箭头）在纤芯中传播；e：探测光纤远端照片，端面通过烧球来更好地聚焦照明光，比例尺500微米。为此，清华大学精密仪器系先进激光技术研究团队基于十多年来在光纤激光器、光纤器件和光纤传感的技术积累，提出了基于多模光纤模式色散和深度学习的高速全光纤化成像技术。该技术采用皮秒脉冲光纤激光照明被测物，利用多模光纤的模间色散特性将被探测图像的空间信息在时域上展开，时域信息通过单像素探测器进行探测，并借助神经网络训练的方法，由一维时域信息恢复出二维图像信息，整体结构和原理如图1所示。图2 被探测图像与其对应的波形和恢复结果该技术通过一个光纤侧面耦合器将皮秒脉冲光纤激光耦合到探测光纤中，然后从光纤的远端出射照到物体上，反射光进入探测光纤后紧接着进入与之连接的一公里长的50/125微米直径多模阶跃光纤中传播。由于模间色散的存在，进入多模光纤的脉冲光会产生分裂形成脉冲串。如图2所示，不同的光纤横模具有不同的群速度，因此在时域上会彼此分离，而这些横模包含了被探测图像的空间信息，通过模式色散便可将被探测物体的空域信息在时域上展开。图3 不同类型图案的成像效果通过超快光电探测器可以获得脉冲串波形，经神经网络模型进行训练后，可以直接从不同的脉冲波形中恢复出被探测图像。图3展示了来自不同数据库中图案的成像效果。该系统的成像帧率主要取决于脉冲光的重频，目前实验中已实现高达15.4Mfps帧率的成像，并实验验证了达到53.5Mfps帧率的可行性。系统在高帧率成像的同时具备连续采集一万帧图像（大帧深）的能力。如果采用重复频率更高的激光照明源，并搭配更快的光电探测器和时域波形采集设备，其帧率可以持续提升。团队所提出的新技术的突出优点是：帧率主要由脉冲光源的重频决定，成像帧率高；全光纤化的系统结构紧凑，细如发丝的探头大大增加了灵活性；单像素成像，探测波段不再受限于可见光，可扩展到近红外、甚至中波红外等其他波段；采集时域信号而非空间分布，抗干扰能力强。该系统在某些高速成像场景中比如体内高速细胞成像，或工业场景下对难以开放系统的内部高速成像检测等领域具有巨大应用潜力。该研究成果近日以“深度学习赋能全光纤高速图像探测”（All-fiber high-speed image detection enabled by deep learning）为题，发表在《自然通讯》（Nature Communications）上。该论文通讯作者为清华大学精密仪器系副教授肖起榕，第一作者为精密仪器系2018级博士生刘洲天。该研究得到了国家自然科学基金资助。 清华大学精密仪器系先进激光技术研究团队学术带头人为系主任、教授柳强，团队以现代化强国建设与国家重大需求为导向，着眼于光电子技术领域的科学与技术发展前沿，围绕固体激光、光纤光学、自适应光学、激光探测等方向，开展基础科学探索、应用基础研究和系统技术研发，全面覆盖高功率激光光源、光束控制、光电探测等技术领域。团队承担国家科技重大专项、国家重点研发计划、“973”计划、“863”计划、重点验证、专项配套型号研究等一系列重大项目，形成了从高功率激光光源到微弱光电信号测控的整套技术链条，具备完整的激光光电和测控技术能力，在相应研究方面取得了重要进展。2018年获批建设光子测控技术教育部重点实验室，2019年入选重点领域科技创新团队。

材料的表面反射率是目前太阳能行业中最常关注的测试项目之一。这类测试所涉及到的样品种类繁多，包括金属反射涂层、半导体材料与涂层以及防护玻璃上面的防反膜等。很多材料的反射同时包含了镜面反射和漫反射两种类型，这对测试方法是否能将光谱干扰降到最低、获得准确的反射率数据提出了挑战。材料表面的反射类型：A.镜面反射；B.漫反射镜面反射镜面反射率可以用不同类型的镜面反射附件（例如VW型反射附件、VN型反射附件和通用反射附件URA）进行测量。VN型反射附件（单次样品反射）和VW型反射附件（两次样品反射）是根据背景（V）和样品（N和W）测量模式的几何光路而命名。背景和样品测量模式切换过程中镜子的移动是手动操作的。URA是一种可变角度、单次样品反射的VN型附件，其中镜子的移动和入射角度的选择完全由软件控制电子步进马达自动调节。PerkinElmer的通用反射附件URA漫反射漫反射率可以用积分球进行测量。测试光线分别经过参比光路和样品光路中的光学元件，通过Spectralon积分球表面开口，进入球体内部的参比窗口和样品反射窗口。积分球体积越大，开口率越小，测试准确率越高。PerkinElmer 150mm积分球内部检测器前面安装了具有Spectralon涂层的挡板，避免了样品初次反射光线进入检测器。PerkinElmer的150mm积分球及光路示意图■ 测试样品 样品描述1镜面反射成分很少的漫反射材料2反射强度较低的镜面涂层3中等反射强度的镜面涂层4反射强度较高的镜面半导体材料■ 光谱结果 样品1（左上）、2（右上）、3（左下）、4（右下）的光谱。黑色曲线为150mm积分球测量结果，红色曲线为60mm积分球测量结果，绿色光谱曲线为URA测量结果。样品1：150mm积分球测量的光谱强度更高，因为该积分球的窗口面积比例低于60mm积分球。因此更多的样品漫反射光线可以被收集起来，更接近准确值。样品2：150mm积分球测量结果与URA附件测量结果非常接近。60mm积分球测量结果的反射率偏高，这是因为热点区域主导并且富集了检测器所测量的光线。此外，积分球内部的漫反射光线很少，因此基本没有光线通过开放窗口逃离。样品3：60mm积分球测量的光谱存在波长漂移和强度平移的问题。150mm积分球与URA附件测量的光谱之间存在一些不规则的差异。样品4：60mm积分球和URA附件的测试结果差异明显（5%R），150mm积分球与URA附件所测量的样品光谱也不再重叠。结论镜面反射非常强或者完全是镜面反射的样品需要使用URA、VN或者VW等绝对镜面反射率附件进行测量。太阳能行业的一些材料具有很强的镜面反射，但是也含有少量的漫反射成分。对于这种类型的样品，可以使用150mm积分球来测量。通过测量铝镜消除热点产生的光谱干扰，获得可以接受的绝对反射率数据。如果样品与参比铝镜的反射率比较接近，可以获得最佳的测试结果。更多详情，请扫描二维码下载完整应用报告。

玻璃作为一种常见的材料，广泛应用于建筑、汽车、家具等领域。在玻璃行业中，透射和反射是两个重要的性质。透射涉及玻璃对可见光的透明程度和色彩表现，而反射关乎玻璃表面镀膜的效果。本文将介绍如何使用在线ERX55分光光度仪和ColorXRAG3色度分析仪来监控色彩质量和测量玻璃镀膜的反射率。透射是玻璃行业中最重要的光学性质之一，它决定了玻璃对可见光的透明程度和色彩表现。当光穿过玻璃时，会受到折射现象的影响。折射是光在从一种介质传播到另一种介质时改变方向的现象。这种折射现象使得玻璃能够将光有效地传播到玻璃的另一侧，使我们能够透过玻璃看到外面的世界。在玻璃行业中，透射率是一个重要的参数。透射率定义为通过玻璃的光强与入射光强的比值。透射率越高，玻璃对光的透明度就越好。而对于特定波长的光，其透过玻璃的能量与光谱分布有关，因此，不同类型的玻璃可能对不同波长的光具有不同的透射率。透射率的测量通常使用分光光度计来完成。在线ERX55分光光度仪是高精度的测量仪器，可以用于测量透明薄膜的色彩、可见光透射和雾度，持续监控色彩质量。通过持续监控透明薄膜的色彩质量，生产厂家可以确保产品的一致性和稳定性。反射是另一个在玻璃行业中需要关注的光学现象。反射率是一个指标，用于衡量光线在物体表面反射的程度。在玻璃制造过程中，常常会在玻璃表面进行涂层处理，这些涂层能够改变玻璃的反射性能。通过合理设计涂层，可以实现特定的反射率，使玻璃在特定波长范围内表现出所需的特殊光学效果，如防紫外线、隐私保护等。玻璃作为非散射性物体，在传统的直接照明测量设备中无法准确提供色彩数据。为解决这一问题，ColorXRAG3色度分析仪成为了一种重要工具。该设备具备宽波长范围（330nm到1,000nm）和高光学分辨率（1nm），可在实验室中安装在支架上，对放置在样品支架上的玻璃板进行测量。同时，它也可用于在线测量，安装在玻璃板上方的横梁用于测量低辐射玻璃，或安装在玻璃板下方用于测量遮阳镀膜。ColorXRAG3色度分析仪具有紧凑型设计，可从距离玻璃板10mm处捕获非散射性样品的光谱数据和色彩反射值，甚至能鉴定多银层镀膜。该仪器采用氙气闪光灯，同时采用+15°:-15°、+45°:-45°和+60°:-60°三种光学结构，每秒进行一次测量，以实现全方位的色彩数据获取。其中，±15°的测量值与传统实验室测量的积分球光学结构结果相同，而±45°和±60°的测量值则可以显示不同观察角度下的色彩变化。ColorXRAG3色度分析仪的应用为玻璃行业提供了一种高效、准确的色彩测量解决方案，使生产厂家能够更好地控制透射与反射性能，提高产品质量，并满足不同市场需求，推动玻璃行业的持续发展。透射和反射是玻璃行业中非常重要的光学现象。透射性能决定了玻璃的透明度和色彩表现，而反射率则与玻璃表面的涂层处理密切相关。使用在线ERX55分光光度仪和ColorXRAG3色度分析仪，可以对玻璃产品的透射性能和反射性能进行精确测量和监控，从而保证玻璃产品的质量和性能达到预期要求。“爱色丽彩通”是丹纳赫公司旗下的品牌，总部位于美国密歇根州，成立于1958年。作为全球领先的色彩趋势、科学和技术公司，爱色丽彩通提供服务和解决方案，帮助品牌、制造商和供应商管理从设计到最终产品的色彩。

中国学生在哈佛大学做博士后研究发现　　人工界面改写光的反射和折射定律　　光的折射和反射定律是几何光学的基础。但是美国哈佛大学物理学家用一系列实验演示了光线的传播可以不遵从这些经典定律。这意味着，或许有一天当你用一块平面镜端详自己容貌时，看到的却是哈哈镜的变形效果。　　光在不同介质中的传播速度不一样。当一束光从空气中斜射向水中，光束的传播方向会发生改变，这就是所谓的折射现象。它的准确表述即折射定律是很多年前由物理学家斯涅尔、数学家笛卡尔以及费马确立的。这一定律表明，光线在界面的折射角仅由光在两种物质中的传播速度决定。而早在古希腊时期由欧几里德发现的反射定律更简单：光的反射角等于入射角。　　经典的反射和折射定律都很自然地认为一个界面仅仅是区分两种物质的理想边界，换句话说，是两种介质而不是它们的截面影响了光的传播。哈佛大学研究人员的创新在于意识到界面可以成为决定光的传播的因素。他们的实验表明，精巧设计的界面能够干预光的传播。　　研究人员利用硅片和空气界面处一层薄薄的金属阵列来演示一系列违背经典反射和折射定律的现象。这个阵列中的每个组成单元都类似微小的英文字母“V”，其大小和间距都远小于光的波长以及入射光束横截面的尺寸。这些“V”字形的单元的大小、夹角和朝向都不同，这样设计是为了控制光波和不同单元的相互作用时间：每个金属“V”都类似一个光的陷阱，能够将光波“囚禁”一段时间再释放出来。　　阵列的设计使得这个“囚禁”时间沿界面从右向左线性增加，这样即使垂直入射，光束不同部分经历不同的时间延迟，透射以及反射光束就不再沿着垂直于界面的方向传播了。而当光以倾斜的角度入射，按不同的“界面”设计，反射和折射光可以被操纵朝向任何方向。反射角不一定等于入射角，反射光甚至可以被“反弹”回光源方向，而不是像一般情况那样折向远离光源方向。这就是平面镜可以有哈哈镜的效果的原因。　　这项成果2日发表在美国新一期《科学》杂志上，第一作者虞南方目前在哈佛大学工程和应用科学学院做博士后研究，虞南方2004年本科毕业于北京大学电子学系，2009年在哈佛大学获博士学位。　　利用界面来控制光束不同部分的时延是一个具有革新意义的概念。虞南方告诉新华社记者，他们已用这种人工界面产生了“光涡旋”，这种奇异的光束在空间里螺旋前进，因而可以用来操纵旋转微小的悬浮颗粒。他预计，这一概念将衍生出一系列有用的光学元件，比如可以纠正相差的超薄平面聚焦镜片、可以采集大范围入射阳光的太阳能汇聚装置。哈佛大学目前已就这一成果提出专利申请。

光纤耦合光谱仪一家初创公司找到Labsphere（蓝菲光学），该公司使用基于光纤耦合光谱仪设备，通过内窥镜仪器通道进行反射率测量。为了获得准确的诊断结果，该仪器需要在每次使用前，使用反射率大于90％的标准品进行校准。但是，这种新的医学诊断应用需要在每次使用后丢弃标准板。该公司与Labsphere（蓝菲光学）联系，寻求一种重复性好，低成本的解决方案，使他们的设备能够实现市场渗透。 厂商最关注的是仪器校准的一致性，因此Labsphere（蓝菲光学）生产的每个漫反射标准板在安装到光纤的机械结构上以及在可见光（450-700 nm）上的漫反射比必须具有极高的重复性。Labsphere（蓝菲光学）需要迅速提供原型样片，但更重要的是要保证以市场价格每年提供10K-25K的产能。Spectralon漫反射材料Labsphere（蓝菲光学）制作了一个简单的设计，既能实现原型的快速周转，又能在高产量下实现成本目标同时优化技术性能。Spectralon漫反射标准板通过将Labsphere（蓝菲光学）的Spectralon模切成3毫米厚的板材，可以产生97％的漫反射朗伯性目标材料，从而达到了光学反射率的目标。 对Spectralon生产进行统计过程控制抽样检查确保了一致的反射性能。机械目标板设计实现了可重复性。该设计包括一个由Delrin拼合而成的外壳，包裹着由泡沫粘合剂支撑的Spectralon目标板。光纤端口的设计是通过底部凸起的唇缘紧密地贴合到客户的光纤上，以将光纤尖端定位到客户指定的、距漫反射目标板参考表面的精确距离。当单元的两半卡在一起时，靶材后面的泡沫粘合剂被设计为部分压缩，以确保将靶材固定在参考表面上，从而消除了从光纤尖端到靶材的临界距离的变化。外壳选择一种可兼容医疗器械的材料（Delrin）来满足成本和交付目标，该材料可以由Labsphere在内部进行机加工以进行快速原型制作，也可以进行大量注塑成型，以满足目标板生产单位定价。这项创新激发了Spectralon组件在医疗和生物医学行业中的许多其他用途。请与我们联系，获取更多Spectralon应用信息。

1. 前言光照射到物体上，由于物体的表面不同，通常会发生两种反射，镜面反射和漫反射，如图所示。图1 光在物体表面的反射示意图对于玻璃、镀膜基板、滤光片等表面光滑的零部件，镜面反射率是评价其光学特性的重要参数，测定反射率最常用的仪器是紫外可见近红外分光光度计。日立紫外产品线丰富，波长测试范围涵盖紫外可见区域到近红外区域，可以满足样品不同波长下的测量需求。2. 应用数据镜面反射根据测量方式的不同，分为相对反射率和绝对反射率。客户需要根据样品特征，选择不同的测量方式。日立具有5°到75°固定入射光角度的镜面反射附件，适用于多种样品的镜面反射测量。图2 绝对反射测量图3 相对反射测量绝对反射率通常使用V-N法进行测量，直接获得样品的反射特性，应用广泛。但是对于低反射率的样品，使用相对反射测量，可以有效扩大动态范围。 2.1 石英基板的相对反射率测量 • 测量附件图4 5o 相对反射附件• 测量结果 使用紫外可见分光光度计U-3900 的5o相对反射附件，以BK7玻璃为参考标准品测定石英基板的相对反射光谱。结果表明石英基板的相对反射率约为80%。 图5 石英基板的相对反射率通过日立U-3900的选配程序包，使用相对反射率得到转换后的绝对反射率，如下图所示。如果直接测定石英基板的绝对反射率，光谱易受噪声影响。图6 石英基板转换后的绝对反射率2.2 铝平面镜和金平面镜的绝对反射率金平面镜表面涂有金膜，该金膜在红外区域具有高反射率。铝平面镜是表面涂有铝膜，在可见光区到近红外区有较高的反射率和较小的角度依赖性。两者常作为相对反射测量时的标准面。• 测量附件图7 5 o绝对反射附件• 测量结果 使用紫外可见近红外分光光度计UH4150的5°绝对反射附件分析了金平面镜和铝平面镜的绝对反射率。 图8 金平面镜和铝平面镜的绝对反射率 结果表明，在可见光区域，铝平面镜的反射率超过80％。金平面镜的反射率在可见光区域较低，但其在近红外区域的反射率较高。因此在测量样品的相对反射率时，如果需要关注近红外区域，可以使用在近红外区具有高反射率的金平面镜作为标准面。 3. 结论样品的镜面反射率有两种测量方式，相对反射率和绝对反射率。对于低反射性样品，使用相对反射附件测量其相对反射率，可以获得信噪比良好的光谱，如玻璃基板上薄膜的反射率。对于通常的样品，可以直接使用绝对反射附件测量其绝对反射率。日立提供多种镜面反射测量附件，还可根据客户需求量身定制，满足各种样品的镜面反射率测量。

从1992年Mike Morris发明世界上第一个微型光纤光谱仪至今已经24年了，各个行业已经开发了数以千计的应用。广阔的市场前景吸引了越来越多的公司，包括仪器仪表行业的大公司都开始参与到这个领域的竞争。　　微型光纤光谱仪可以应用于哪些领域?　　第一， 光谱仪可以分析各种光源发出的光，这些光源包括太阳，LED, 激光，平板显示器件，等离子体，气体放电，火焰燃烧，受激发光，化学发光等等基于各种原理的发光体。　　第二， 光谱仪可以分析光与各种物质相互作用后的光，相互作用后的光一般都含有与物质微观结构有关的丰富信息。在这里光可以看成是探索物质微观结构的“探针”，因此，微型光谱仪通常被列为光学传感类(optical sensing)。　　第三， 由于微型光谱仪的体积小，所以适合于便携，手持，现场，在线，原位，活体，非破坏性应用场合。由于光纤的使用，所以适合在有害环境下(包括化学，生物，放射性)进行远程测量。由于微型光谱仪内无移动部件，可靠性高，因此，适合于工作在环境恶劣的工业现场。由于采用探测器陈列，可一次获得全光谱，测试速度快，因此适合需要高速测量的应用，例如工业在线检测，化学反应动力学监测。　　由于微型光谱仪应用领域非常广，在如此短的篇幅内无法详细列举所有的应用。以下，我们就当今社会最关注的领域中比较成功的应用案列进行分析：　　环保行业：　　-燃煤电厂烟气排放监测系统用于监测电厂在脱硫和脱硝之后对于大气的排放废气中SO2，NOx的含量。　　这基于气体紫外吸光度测量的原理，看似简单，但是在解决实际问题时，必须要克服一些具体困难。由于实际应用中的待测气体样品中有颗粒物存在，如何将颗粒物对光的散射引起光的能量损耗扣除掉,以获得准确的浓度值?1970年代德国科学家Ulrich Platt在研究大气紫外吸收时，发现颗粒物散射谱随波长变化慢，气体分子紫外吸收谱随波长变化陡峭，因此对光谱进行微分，再进行数字滤波，将低频分量滤去，就可以将散射的影响扣除，这就是著名的DOAS技术(Differential Optical Absorption Spectroscopy)。由此可见，应用研究的重要性。　　-对于地表水的有机物综合指标的监测　　有机物综合指标是指化学需氧量(COD)，生化需氧量(BOD)，总有机碳(TOC)，高锰酸盐指数(CODMn)，总磷(TP)，总氮(TN)，多环芳烃(PAHs)。分析地表水的有机物综合指标的困难在于，第一，这不是由单一化学组分决定的，而是由水中大量化学组分的综合效果 第二，水体中除了有机物之外，还有许多其它的干扰因素，譬如泥沙，会影响测量结果的准确度。　　不少地方仍然采用化学滴定方法检测，这种方法虽然准确度高，由于需要采用化学试剂会对水体造成二次污染，而且设备复杂，测试所需时间长，运行费用高。　　采用紫外吸收光谱技术，通过对大量水样建模和多变量化学计量学分析，可以获得有机物综合指标。但是实际的水样中总会含有泥沙，泥沙含量较高时，这些无机物也会使透光量减少，探测器无法区分透射光强度减少，究竟是被有机物吸收了，还是泥沙的散射引起透光量的减少，从而带来误差。而且，在有机物含量较少时，测量误差较大。浙江大学的吴铁军教授发现如果加用荧光光谱测试，由于无机物是不会产生荧光的，因此，融合荧光光谱和紫外吸收光谱的数据，就可以扣除无机物的影响。这种创新的方法可以用一台仪器同时测量出上述七个水的有机物污染的综合指标。　　这个案例告诉我们，在分析复杂体系时，基于多变量化学计量学的算法和建模是极端重要的。　　食品安全　　-水，土壤和鱼的汞超标　　由于环境污染体现在地表水和土壤的汞超标，汞又特别容易在生物组织中积累，譬如鱼类。摄入过量的汞会影响人的神经系统，儿童的发育生长。全球140个国家都对食品中汞的含量有规定。现有的分析方法非常耗时并只能在实验室使用。　　美国Jackson州立大学发明了一种基于纳米材料表面能量转移技术NSET(Nanomaterial Surface Energy Transfer)的检测微量汞的便携式仪器。NSET技术原理如下，当罗丹明B(RhB)分子吸附在胶体金纳米颗粒时，胶体金纳米颗粒会使RhB荧光焠灭，当有Hg2+离子存在时，RhB会从纳米金颗粒表面释放,与汞离子结合，并在532nm激光激发下开始发荧光，荧光的强度与Hg2+离子浓度成正比。(见图2)这种方法检测灵敏度很高，汞的检测线0.8ppb,美国环境署水中汞含量的标准为2ppb.并能检测鱼组织中的汞，达到美国环保署0.55ppm的要求。图1 吸附在纳米金颗粒表面的罗丹明RhB，它的荧光强度与待测样品中汞的浓度成正比　　这个案例中检测汞的原理就不那么直截了当，待测物汞本身并不能受激发荧光，而当汞离子与罗丹明RhB结合时，RhB充当标记物(marker)的角色，另一方面，利用了纳米金颗粒能使RhB荧光焠灭的特性。　　-检测奶粉中的微量三聚氰胺　　采用表面增强拉曼光谱技术SERS(Surface Enhanced Raman Spectroscopy),在785nm激光的激发下，待测的三聚氰胺的分子在基于纳米金颗粒的SERS芯片上，在激光强电磁场的作用下，与纳米颗粒表面的等离子激元发生谐振，拉曼光谱的强度被大大增强。(见图2)采用便携式拉曼光谱仪和SERS芯片三聚氰胺的检测限可达到12ppm。图2在打印的SERS芯片表面增强拉曼光谱与三聚氰胺浓度的线性关系　　拉曼光谱技术，由于拉曼信号特别微弱，所以只适合应用于分析浓度较高的物质主成分。由于纳米材料科学，表面物理科学，激光技术的发展，才使SERS技术逐步进入应用阶段，用于分析痕量物质。不断提高测量的重复性，稳定性，降低SERS芯片的价格，使更多的应用领域用得起SERS技术。　　-鉴别假冒的初榨橄榄油　　常用的方法是观察油的颜色，但是在不同光线下显示的颜色是不同的，而且造假者会用叶绿素或b胡萝卜素去调节油的颜色去靠近真品的颜色。用低档橄榄油或者葵瓜子油，菜油稀释初榨橄榄油都可以用便携仪器进行吸光度测量方法鉴别。　　正是由于光纤光谱仪的便携性和快速，使其得以应用在仓库，海关现场快速验货。图3 不同比例的低档橄榄油稀释初榨橄榄油对于吸光度的影响　　-对食品内黄曲霉素的快速检测　　发霉和变质的粮食，花生，坚果含有致癌的黄曲霉素。现用的主流技术有液相色谱仪HPLC，　　液相-质谱联用仪LC-MS。这些技术只能在实验室用，并且设备昂贵，分析时间长，还要用大量化学溶剂，污染环境，操作和维护保养麻烦，需专业人员操作。也有用酶联免疫分析技术(ELISA)，这种方法测量精度不如HPLC，并经常会报告假阳性。　　因此，急需一种可以在现场快速筛检的设备。英国的Ray Coker博士发明了一种基于紫外荧光光谱的技术，先将样品进行预处理，使待测毒素分离，富集，然后用紫外荧光光谱分析，在365nm LED光源激发下，测量其荧光，并采用专利的算法，一次同时测得4种黄曲霉素(B1,B2,G1,G2,M1)和赭曲霉素A，其检测限1ppb,即零点几ppb，满足最严格的欧盟标准,可与HPLC比拟。这种方法其实还可以成为快速检测的平台，包括病原体检测，贝类毒素检测，兽药残留检测，动物饲料中真菌毒素检测，假药甄别检测，农药残留检测，MRSA(Methicillin-resistant Staphylococcus aureus)耐甲氧西林金黄色葡萄球菌检测。　　该案例的技术难点在于样品预处理，如何从成分复杂的待测食品样品中将微量待测物萃取，分离，富集，第二，如何挑选出具有高度特异性的抗体，使自身不会发荧光的毒素与标记物(marker)可以用荧光技术来检测 第三，如何从光谱数据提取出有用信息的算法。　　-食源性致病菌的快速检测　　检测食品中的致病微生物，现行的方法，譬如检测细菌的金标准方法“平板计数法”(Culture Plating)，虽然准确，但是分析所需时间太长，需要2-3天。其它的方法，例如酶联免疫吸附测定法ELISA,虽然速度快了，但是灵敏度不高。聚合酶链式反应法PCR方法，虽然速度快了，灵敏度也高一些，但需要复杂的核酸提取过程。总之，需要一种快速，灵敏，准确，特异性强的检测方法。　　食品是一个成分复杂的物质，我们需要分析其中微量的细菌，首先要解决的问题是如何从复杂的背景中提取并富集这些待测的细菌 第二，按照国家标准，允许存在的细菌浓度必须很低，因此要求检测方法的灵敏度很高 第三，实际上，食物中很可能同时存在多种细菌，因此检测方法一定能够同时，分别检测出多种目标物。　　美国阿肯色大学生物与农业工程系Yanbin Li教授团队近年来利用免疫纳米磁珠与免疫量子点对食源性致病菌进行快速检测。同时检测李斯特菌，沙门氏菌，大肠杆菌，检测下限可达到101 CFU/ml。(见图4) 图4(a)纯细菌样本的荧光光谱 (b)含致病菌的牛肉样本的荧光光谱　　其基本原理是利用免疫检测方法，即先用第一抗体去修饰纳米磁珠，形成细菌-免疫磁珠复合体，在与样品均匀混合时，抗体就会与样品中的目标细菌进行免疫反应，在强磁场作用下，这些被免疫磁珠抓住的细菌就会被吸附到磁极，从而实现了细菌从复杂的背景物中分离。但是抓住细菌的磁珠不会受激发射荧光。我们知道量子点是可以受激发光的，如果用被第二抗体修饰的量子点作细菌的标记物，就可以通过测量量子点发出的荧光强度来间接测量细菌的浓度。利用抗体的特异性，即不同的抗体专门去抓不同的细菌。再利用量子点发光的波长取决于量子点的大小的特点。就可以通过对于荧光光谱相应的波峰强度测量，同时测量不同细菌的浓度。　　生命科学和医疗诊断　　-核酸，蛋白质分析　　对核酸和蛋白质进行定量分析是现代生命科学实验中最基本的工具。　　紫外吸光度方法是测量核酸浓度最常用的方法之一。核酸包括：DNA(脱氧核糖核酸)和RNA(核糖核酸)。它的基本组成是核苷酸。核苷酸又是以含氮的碱基，戊糖和磷酸组成。五种碱基包括嘌呤和嘧啶。碱基上苯环的共轭双键在紫外波段有强吸收，最强的吸收峰在260nm。核酸浓度与波长260nm的吸光度成线性关系，这就是用紫外吸光度方法测量核酸浓度的基本原理。核酸样品中如果含有蛋白质，蛋白质的紫外吸收峰在波长280nm，但是蛋白质在280nm的吸光度只有核酸在260nm的吸光度的1/10，利用样品在这两个波长的吸光度比值，可以得到核酸的纯度。　　核酸，蛋白质这类生物样品的量常常很小，甚至在mL量级，微量样品的采样在技术上是一个难点。美国热电公司的NanoDrop2000型紫外/可见分光光度计巧妙地利用表面张力的原理，将待测样品液滴置于连接光源的光纤端头和连接微型光谱仪的光纤端头之间，形成待测样品液柱。利用这种采样技术，可以不用稀释样品就可以测量高浓度的DNA样品，对于双链DNA样品，可测的浓度可高达15000ng/ml。　　该仪器还可以利用蛋白质在280nm的吸收来测量蛋白质的浓度。这是由于蛋白质分子结构中含有芳香族氨基酸，而芳香族氨基酸(主要是酪氨酸和色氨酸)的紫外吸收的峰值位于280nm。　　蛋白质实际测量中遇到的问题是待测样品中常常含有其它化学试剂的残余，而这些杂质对紫外吸光度测量有干扰，影响测量的准确性。因此就在对蛋白质的各种性质研究的基础上，发展了各种其它的测量方法，以摆脱杂质对测量的干扰。例如蛋白质和染料的结合，蛋白质和铜离子的络合反应?　　同样这一台工作在紫外/可见波段的分光光度计NanoDrop，基于不同的原理，还可以在不同的波长用于蛋白质定量分析。譬如，Bradford法测蛋白质，这是基于让染料分子(考马斯亮蓝G250)与蛋白质结合成复合体,该复合体在595nm有最大吸收峰，这种方法的好处是待测蛋白质样品中可能含有的K+,Na+,Mg2+,(NH4)2SO4,乙醇等杂质不会干扰蛋白质测定。BCA法则是利用蛋白质的化学性质，即在碱性条件下蛋白质可以与Cu2+发生络合反应，并将Cu2+还原为Cu+，而BCA (bicinchoninic acid)则会与Cu+反应形成稳定的复合物，它的吸收峰在562nm。这就是BCA法测量蛋白质的原理。　　-紫外荧光光谱是研究蛋白质组分，构象的强大工具。　　实验发现大部分蛋白质中有三种氨基酸残基具有内源性荧光的特性，它们分别是：色氨酸tryptophan (Trp), 酪氨酸tyrosine (Tyr) and 苯丙氨酸phenylalanine (Phe)。但是，实验中常用的是Trp和Tyr的内源性荧光，主要是因为这两种氨基酸的残基的荧光的量子效率比较高，所发出的荧光信号较强。Phe受激荧光的量子效率较低，激发波长在257nm。如果采用波长为280nm的激发光，由于Trp和Tyr的激发波长比较接近(分别为280nm，274nm),因此Trp和Tyr会同时有荧光信号。如果想选择性地只激发Trp，则可以采用295nm激发光源。　　实验进一步发现，氨基酸残基的內源荧光的强度，峰位对于氨基酸的组分和构象状态十分敏感。这是因为在蛋白质分子处于自然折叠状态时，Trp和Tyr被包裹在蛋白质的中心位置。而当采用升高温度，采用尿素，盐酸胍，或者调解pH值等方法，使得蛋白质展开(图6A)。原先在折叠状态下埋在里面的疏水核心就暴露在溶剂中。Trp和Tyr就暴露在周围的环境中，它的荧光发光特性发生变化(图5B)　　图5 用Trp的荧光来监测蛋白质的构象状态。图6A中Trp是用红点和红色字母w表示，在蛋白质处于自然折叠的状态下Trp被埋藏在疏水的环境中，展开后则暴露在溶剂的环境中。图5B，在自然折叠状态下Trp处于疏水状态下，荧光强 反之，在展开状态下，Trp暴露在溶剂中，荧光强度下降。　　实验还发现Trp残基的荧光峰值的波长与周围的溶剂有关，发生Stoke位移。　　研究蛋白质的分子折叠和展开有什么应用价值?有些疾病与人体内蛋白质分子的构象状态有关. 譬如, 有些退行性神经病变，就与蛋白质分子的展开有关，因此蛋白质的荧光光谱有时可用于退行性神经病变的诊断。　　-医学诊断　　一般而论, 采用光纤光谱仪作为医学诊断的手段有两个优点. 一个优点是非侵入性, 第二个优点是体积小, 仪器方便携带, 因此, 可以部署在病床边上, 县以下的基层诊所, 战地，出诊.　　以下举一些例子.　　基于吸光度和荧光技术的血样，尿样在生化分析仪器在医院的分析实验室几乎处处可见，现在可以做得更小，更便宜.　　对于皮肤癌，乳腺癌可以对人体组织活体(in vivo)用拉曼光谱或反射光谱技术进行诊断.　　黄疸病对于新生儿是常见的，而且无害，但是，对于早产婴儿则有造成大脑损伤的危险。因此，需要密切监测血液中胆红素的浓度。现行的方法是针刺婴儿的脚跟取血样，然后送实验室进行生化分析，大约需要一个小时，每日三次。如果对新生儿脚底皮肤用光学方法，通过反射谱测量，立即可以分析得到血液中胆红素的浓度，可以比现行的方法更快地诊断黄疸病，并使婴儿免受脚跟针刺之苦，这就是非侵入性带来的好处。　　脉搏血氧仪是用红光和近红外透射测量技术连续监测血氧饱和度。慢性阻塞性肺病，哮喘等呼吸性疾病，病人的血氧饱和度是表征病的严重程度的非常重要的指标。　　在线检测：　　-为了得到辛烷值(RON)合乎标准的92号，95号汽油，石油炼化厂需要将重整催化工艺所得到的高辛烷值油与低辛烷值的催化裂化汽油按适当比例进行调和，以最终获得辛烷值符合国家标准，而且产率足够高的汽油。生产工艺需要在线测量汽油的辛烷值，并根据测量值去控制重整反应器的温度。　　浙江大学戴连奎教授采用在线拉曼光谱系统测量重整汽油的辛烷值。其辛烷值主要取决于待测油品中直链烷烃、侧链烷烃、环烷烃与芳烃含量。拉曼光谱可以很好地显示直链烷烃、侧链烷烃、环烷烃与芳烃等物质的特征峰，因此可以很好的计算各种芳烃和其它烷烃等物质的含量。由于不同的烃类物质对辛烷值的影响不同，需要综合考虑每类物质对辛烷值的影响。通过含量高低建立相应的预测模型可以很好地测量汽油样品的辛烷值。相比于红外光谱，拉曼光谱特征峰明显，建立模型所需的样品数量也大为减少。相比色谱，拉曼光谱测量速度较快，使用和维护成本较低。图6 重整汽油的拉曼光谱(经过数据的预处理)　　在此应用案例中，待测的汽油辛烷值并不是由单一物质的分子的光谱所决定的，而是由多种烃类的分子的综合作用所决定。因此，有了光谱之后，如何得到辛烷值，建模就是关键。

p　　上海光机所信息光学与光电技术实验室周常河课题组近期将双目测量和时域散斑技术相结合，应用于300mm口径大尺寸透镜毛坯测量，成功重建出透镜毛坯表面的三维形貌。该方法实现了大尺寸透镜的快速、低成本测量，相关成果发表在[Optics Express 27,10898(2019)]上。/pp　　大尺寸光学元件，尤其是非球面元件，被广泛运用在大型激光装置，例如“神光”II综合实验激光装置中。在元件的生产过程中，表面检测至关重要。在透镜毛坯的粗研磨阶段，主要检测设备是三坐标测量机。三坐标测量机的测量精度很高，但是这种逐点测量方式的效率低，尤其是在测量大尺寸(例如米级)透镜毛坯时，大型三坐标测量机价格昂贵，且不易移动，不便于使用。/pp　　该课题组提出，用双目光学三维测量方法重建透镜粗毛坯的表面。双目视觉原理类似于人眼的三维感知，如图1所示。左右两个不同位置不同角度放置的摄像机，同步拍摄毛坯表面图像，经过同源点匹配和视差计算，可以用三角法对毛坯表面进行三维重构。但是，由于透镜毛坯强散射特性，基于空域的结构光编码方法会出现解码误差。课题组提出用时域散斑技术进行时域方向的编码，实验中顺序投影20幅带通随机数字散斑图像，对于每个像素点，都有一个20维度的编码。通过比较左右待匹配点码值之间的汉明距，可以在极线方向寻找到同源点对。另一方面，偏振技术被运用于消除透镜毛坯的多次反射问题。最终，全场的三维点云数据在短时间内被成功重建出，如图2所示。/pp　　相对于三坐标测量机，该方法实现了透镜毛坯表面的快速、全场、低成本的三维测量，是一个很有前景的测量方法，尤其是对米级尺寸的透镜毛坯测量具有重要的应用价值。/pp　　该项研究成果得到了中科院前沿科学重点研究项目、上海市科委专业技术服务平台项目、上海市自然科学基金项目的支持。/pp style="text-align: center "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 266px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201906/uepic/482c68fb-7372-43b1-b732-3fc94bc4fd4c.jpg" title="1.jpg" alt="1.jpg" width="600" height="266" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center "图1 双目三维测量系统结构图/pp style="text-align: center "img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 235px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201906/uepic/fe72b6f5-fdf9-4e68-99b9-cb2ee607b7ed.jpg" title="2-2.jpg" alt="2-2.jpg" width="600" height="235" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center "图2 透镜毛坯的三维点云/p

反射高能电子衍射仪（Reflection High-Energy Electron Diffraction）是观察晶体生长最重要的实时监测工具。它可以通过非常小的掠射角将能量为10～30KeV的单能电子掠射到晶体表面，通过衍射斑点获得薄膜厚度，组分以及晶体生长机制等重要信息。因此反射高能电子衍射仪已成为MBE系统中监测薄膜表面形貌的一种标准化技术。　　R-DEC公司生产的反射式高能电子衍射仪，以便于操作者使用的人性化设计，稳定性和耐久性以及拥有高亮度的衍射斑点等特长得到日本国内及海外各研究机构的一致好评和认可。特长 ◆可远程控制调节电压，束流强度，聚焦位置以及光束偏转◆带有安全闭锁装置◆镍铁高导磁合金磁屏蔽罩◆拥有高亮度衍射斑点◆电子枪内表面经特殊处理，能实现极低放气率◆经久耐用，稳定可靠◆符合欧盟RoHS指令 　　低电流反射高能电子衍射仪（Low Emission Reflection High-Energy Electron Diffraction）是利用微通道板技术，大幅减少对样品损伤的同时，并且保证明亮反射电子衍射图像的新一代低电流反射高能电子衍射仪。可以用于有机薄膜材料等结晶结构的分析研究。特长◆大幅度减少电子束对样品的损伤（相当于普通RHEED的1/500-1/2800）◆带有安全闭锁装置◆搭载高亮度微通道板荧光屏◆可搭载差动抽气系统◆kSA400 RHEED分析系统兼容◆符合欧盟RoHS指令

前言LED灯具有长寿命、安全可靠、节能环保等优点，在家用照明设备、显示屏、公共设施场所以及景观装饰等方面应用广泛，如汽车上的照明设备、景区内各种图案的装饰灯。LED灯通常由光源、外壳组成，光源装有反射板可以有效利用光源的能量，因此反射板的反射率会直接决定LED灯的光利用效率。而评价反射板的反射率，常用的检测仪器是紫外分光光度计。检测实例我们选取了生活中常见的一种LED灯，拆开发现反射板的四周是弧形表面，为获得准确的反射率，要对中间的平整表面进行测定，如图中红色圆圈标注的位置。但这个位置的直经只有5mm,如此小的测量位点，要使仪器光源的光斑中心完全照射到测定位置非常困难。图1 LED灯的反射板为了解决这类微小样品的测定难题，日立特别研发了微小样品全反射/漫反射测量系统定制附件，确保光源的光斑中心完全照射到测定位置。而且日立UH4150紫外-可见-近红外分光光度计的样品仓空间足够大，可以轻松安装这个附件。 测定时使用铝制平面镜作为标准参考，利用铝制平面镜的绝 对反射率将LED灯反射板的反射率的相对值转换为绝 对值，得到的反射板的全反射光谱如图所示。图2 LED灯反射板的反射光谱测定结果表明该反射板的反射率高达90%，可以有效利用LED灯光源的光通量，提高照明效率。 想获取更多信息，请拨打电话：400-630-5821。

更易表征激光雷达和飞行时间 (ToF) 传感系统由于缺乏光谱平坦的光学反射材料，因此很难了解激光雷达和 ToF 系统在低反射率 (5%) 下的灵敏度。Labsphere （蓝菲光学）的 Spectrablack 漫反射目标板和材料有效解决了这个问题。Spectrablack 是一种低反射率、耐磨损的吸光材料，非常适合用于室内近标准传感器测试应用，以及OEM光学系统中的遮光/预防散射光。应用：ToF 和 LIDAR 低反射率范围测试遮光/吸光：利用微孔表面的吸光效果预防光学系统、光学测量仪器、相机等中的散射光降低光谱仪和分光光度计杂散光非反光片和一般遮光材料典型反射率*250 – 380 nm：1.5%380 – 780 nm：1.0 %780 – 2500 nm：1.1 %*反射值可能会有所不同。

随着智能穿戴设备、消费电子设备应用兴起，生物识别、物联网、自动驾驶、国防/安防等领域对光电镀膜材料的需求日益旺盛。不同行业根据使用场景，对光学镀膜的性能提出了更加多样化的需求，越来越多需要测试镀膜样品的变角度透射、变角度反射信号。传统变角度反射测试一般为相对反射率测试，需要通过参比镜进行数据传递，往往参比镜在不同角度下的绝对反射率曲线很难获取，给测试带来很大困难，同时在数据传递中也会增加误差的来源。随着智能穿戴设备、消费电子设备应用兴起，生物识别、物联网、自动驾驶、国防/安防等领域对光电镀膜材料的需求日益旺盛。不同行业根据使用场景，对光学镀膜的性能提出了更加多样化的需求，越来越多需要测试镀膜样品的变角度透射、变角度反射信号。传统变角度反射测试一般为相对反射率测试，需要通过参比镜进行数据传递，往往参比镜在不同角度下的绝对反射率曲线很难获取，给测试带来很大困难，同时在数据传递中也会增加误差的来源。本文主要介绍采用PerkinElmer紫外可见近红外光谱仪配置可变角度测试附件，直接测试样品不同角度下绝对反射率、透射率曲线，无需参比镜校准，操作简单方便，测试结果更加准确。附件为变角度绝对反射、变角度透射率测试附件，如下图所示，检测器和样品台均可以360度旋转，通过样品台和检测器配合旋转，测试不同角度下透射和反射信号。PerkinElmer Lambda1050+ 光谱仪自动可变角附件光路图图1 仪器外观图固定布局 工具条上设置固定宽高背景可以设置被包含可以完美对齐背景图和文字以及制作自己的模板下分别选取不同应用场景下的典型样品，对测试数据进行简要介绍。以下分别选取不同应用场景下的典型样品，对测试数据进行简要介绍。以下分别选取不同应用场景下的典型样品，对测试数据进行简要介绍。样品变角度透射测试采用自动可变角附件可以方便快捷的测试样品不同角度下透射数据，自动测试样品不同角度下P光和S光下透射率曲线，一次设置即可完成所有角度在不同偏振态下透射率曲线测试，无需多次操作，测试曲线如下图所示。图2 样品不同角度和偏振态下透射率测试数据样品变角度透射/反射曲线测试同一个样品，可以通过软件设置一次性测试得到样品透射和反射率曲线，如下图所示，该样品在可见波长下反射率大于99.5%，透射率低于0.5%，可同时表征高透和减反性能。图3 样品45度透射和反射曲线测试NIST标准铝镜10度反射率曲线测试采用自动可变角附件测试NIST标准铝镜10度下反射率曲线，如下图所示，黑色曲线为自动可变角附件测试曲线，红色为NIST标准值曲线，发现两条测试曲线完全重合，进一步证明测试系统的可靠性，可以准确测试样品的光学数据。图4 NIST标准铝镜10度反射率曲线测试（红色为NIST标准曲线）样品变角度全波长反射曲线测试（200-2500nm）软件设置不同的测试角度和偏振方向，自动测试样品不同角度下P光和S光偏振态下反射率曲线，如下图所示，200-2500nm整个波段下测试曲线均有优异信噪比，尤其是在紫外区（200-400nm）,可以完成各波长范围的反射性能测试。图5 样品全波段（200-2500nm）变角度反射率测试不同膜系设计的镀膜样品性能验证测试样品600-1400nm下45度反射率曲线，该样品在1200nm以上属于高反射率，反射率大于99.5%，同时需要关注600-1200nm范围各个吸收峰情况，该波段下吸收峰非常尖锐，同时吸收峰较多，需要仪器具备高分辨率，从而准确测试出每一个尖锐吸收峰信号。图6 膜系设计验证样品45度反射率测试双向散射分布函数（BSDF）测试除了测试常规变角度透射和反射曲线外，自动可变角附件可以自动测试样品不同角度下透射和反射率信号，可以得出样品不同角度下的透射分布函数（BTDF）和反射分布函数（BRDF）信号，最终得到双向散射分布函数（BSDF）。采用该附件可方便测试样品双向散射分布函数（BSDF）、双向反射分布函数（BRDF）、双向透射分布函数（BTDF）等光学参数测试，测试结果如下图所示：图7 BRDF和BTDF测试如下图所示，测试样品不同波长下BSDF分布函数曲线（BRDF + BTDF），从而可以得出样品随不同角度下透射和反射信号变化情况。图8 样品不同波长下BSDF（BRDF+BTDF）测试窄带滤光片测试Lambda系列光谱仪为双样品仓设计，自动可变角测试附件可与标准检测器、积分球检测器自由更换。对于窄带滤光片样品，即需要准确测设带通区域的透过率、半峰宽，也需要准确测试截止区吸光度值（OD值），可直接切换标准检测器进行检测。图9 用于生物识别的滤光片透射和OD值测试数据图10 用于激光雷达的镀膜镜片透射和OD值测试数据综上，采用Lambda系列紫外/可见/近红外分光谱仪，搭配自动可变角测试附件、标准检测器、积分球等多种采样附件，可以组合出完备的材料光学性能测试平台，满足光学镀膜测试的多样化需求，更加准确便捷地得到样品的光学检测数据。

光学镀膜材料在太阳能行业应用广泛：由化学气相沉降法生成的氧化锌涂层，自然形成金字塔形表面质地，在薄膜太阳能电池领域被用于散射太阳光。将不同折射系数的高分子材料排列组成的全息滤光镜，将太阳光在空间上分成不同颜色的色带（棱镜一样），将不同响应波长的光伏电池调到每个波长的焦距处，从而形成一种新型的多结太阳能电池。位于硅太阳能电池前部的纳米圆柱形硅涂层起米氏散射的作用，因此增加了在更宽入射角范围和偏振情况下的光被太阳能电池的吸收。曲面型光电模块的渲染和原理图。3M可见镜膜能够使模块在可见光区表现为镜像，而在近红外光区变为黑色。对于所有的光学涂层——特别是那些非垂直角度接收阳光或者阳光入射的涂层，表征波长、角度和偏振测定的反射和入射就尤为关键。PerkinElmer公司的自动化反射/透射附件ARTA，可以测定任何入射角度、检测角度、S和P偏振光在250-2500nm的范围内的谱图，从而告诉我们：所有的入射光都去哪儿啦？装备了ARTA的LAMBDA紫外/可见/近红外分光光度计样品3M可见光镜膜：吸收紫外光，反射可见光，透过红外光。仪器PerkinElmer公司的LAMBDA 1050+紫外/可见/近红外分光光度计。150mm积分球，Spectralon涂层积分球包含硅和InGaAs检测器，检测样品200-2500nm的范围内的总透射谱和总反射谱。装备了150mm积分球的LAMBDA紫外/可见/近红外分光光度计ARTA，配备PMT和InGaAs检测器的积分球（60mm），能在水平面上围绕样品旋转340°，进行角度分辨测量。3M薄膜固定在ARTA样品支架上的照片实验结果用150mm积分球附件测量的3M薄膜的总反射和总透射谱图。薄膜在750nm附近具有预期的突变，在此处有将近100%的可见光反射率和约90%的红外光透射率。3M薄膜对于s（左图）和p（右图）偏振光的角度分辨反射谱图。对于所有的偏振情况，直至50˚的范围内反射到透射的转变都很急剧，但是有轻微的蓝移。对于入射角在约50˚以上的情况，s偏振光的转换终止，并且薄膜开始失去对光谱的分光功能。这种情况的一个明显后果就是在冬天或者纬度高于30˚的区域的夏季月份，曲面型光电镜片的工作效率都很低。更多详情，请扫描二维码下载完整应用报告。

1. 为什么需要定制高反射样品测定附件？一些光学镜，DVD或蓝光光碟，相机等的光学组件，反射率接近100 %，测定这类样品时，使用VN法得到的测量结果会超过100 %，不能得到样品的实际反射率。定制高反射率测定附件则可以解决这个问题，测定结果不会超过100 %，而且重现性高，这是光学薄膜领域进行研究的有利工具。使用VN法45度镜面反射附件和定制高反射样品测定附件对同一高反射样品重复测量五次，结果如图所示。可以看到定制高反射样品测定附件得到了高重现性和高精度的数据。 数据对比2. 定制的高反射样品测定附件是什么样的呢？这款附件是日立工程师和客户一起研发的，是只有日立才有的测量技术。入射光的角度为固定45度角，使用两个样品进行测量，光在两个样品之间进行多次反射。 附件详细信息猛戳以下链接： https://www.instrument.com.cn/netshow/sh102446/s926991.htm 有任何关于定制附件的问题，请拨打电话：400-630-5821

1. 镜面反射附件可以用来干什么呢？ 镜面反射与我们的日常生活密切相关，如利用镜面反射进行照明和聚集能量的日光灯灯罩、高原上的太阳灶，另外，一些显示器面板，如电脑、手机的显示屏，需要使用增透膜（AR涂层），减少镜面反射，从而让屏幕的画面更清晰，减少鬼影和光斑。 在研发生产或质量检测中，需要对这些元件进行镜面反射测定，据此评价它们的性能。由于这些元件的种类多样，需要测定不同固定角度下的镜面反射，因此定制不同入射角的镜面反射附件可以直接测定不同元件的镜面反射率，提高评价效率。可用于测定光学玻璃，塑料，滤光片，镜子等样品。能够为从事玻璃，滤光片及化学领域的客户带来解决方案。2.镜面反射附件是什么样子的呢? 日立紫外-可见-近红外分光光度计UH4150在镜面反射测量中，可以提供4种固定入射角的标准选配附件，分别是5°，12°，30°和45°。凭借丰富的研发经验，日立可以定制不同固定入射光角度的镜面反射附件。附件的详细信息，请点击以下链接。https://www.instrument.com.cn/netshow/sh102446/s926340.htm有任何关于日立定制附件的问题，请拨打： 400-630-5821

摘要：光纤光谱仪自从上个世纪末被发明以来，其应用越来越广泛。交叉式切尼-特纳(czerny-turner，简称c-t)光路和基本型c-t光路(m型光路)，是光纤光谱仪中最常见的两种分光光路，本文将详细介绍交叉c-t光路和m型光路的基础原理和各自的优缺点，交叉c-t光路结构紧凑、灵敏度较高，而m型光路分辨率较高、杂散光性能更优。　　常见的微型光谱仪一般是基于光栅分光，光谱仪的光学光路系统主要分为反射式和透射式系统，透射式系统光学系统体积较小并且光强较强，但在远红外到远紫外的光谱范围内缺少制造透镜所需要的材料，会导致测得的光谱曲线不准，因此现代微型光谱仪很少采用这种结构 反射式系统适用的光谱范围较广，虽然相比透射式系统光强较弱，但反射镜不产生色差，利于获得平直的谱面，成像镜选用反射镜能够保证探测器系统接收光谱的质量。所以市面上主要以反射式光路的光谱仪为主。　　反射式光路中，目前光纤光谱仪市场，比较普遍采用的光路结构形式分为：基本型切尼-特纳(czerny-turner)光路结构(非交叉式)和交叉式切尼-特纳(czerny-turner)光路结构。基本型切尼-特纳(czerny-turner)光路结构因其形状酷似字母“m”，因此也常被称为m型光路结构，这便是m型光路的由来。　　图 1基本型切尼-特纳(czerny-turner)光路结构，光路看上去像字母“m”，所以也称为m型光路。m型光路看上去也像阿拉伯数字“3”，因此奥谱天成m型光路光谱仪的名称均带有3(第三位数为3)，如atp5030、atp5034、atp3030、atp3034 　　图 2 交叉式c-t光路结构示意图　　光谱仪光路的光学性能，主要受数值孔径、球差、像散、慧差，及各种像差的综合性影响，从而决定了系统的光学灵敏度、杂散光和光学分辨率。　　常见光谱仪采用球面反射镜，球差是必然存在的，球面镜无法使系统中各球差项相消，交叉式和m型光路都只能校准到一定的水平，球差是一种累加的方式。m型光谱仪可通过控制相对孔径来使球差小于像差容限，从而满足分辨率的要求，在设计中有选择的缩小m型光路的数值孔径可以比较明显的提高分辨率。如果想更进一步的消除球差影响，那么可以采用抛物面或者自由曲面的方式来进行优化设计，但是成本昂贵，加工难度大，所以目前并没有被市场接受。　　交叉式切尼-特纳(czerny-turner)光路结构的慧差相对于m型光路来说有个相对突出的特点是，慧差可以被校准到一个比较理想的数值，并且得到的光谱斑点较为规整。具体体现在对交叉式结构分辨率的提升上。　　m型光路在像散优化中具有明显的天然优势，可将像散校正到一个很低的水平。相反的交叉式切尼-特纳(czerny-turner)光路在像散的校准方面比较弱，使得该光路的光谱分辨率较低。　　m型光路由于是一种相对对称的光学结构，杂散光会略微好于交叉对称型光路，但这并不会直接体现在两种系统的杂散光最终指标上。杂散光的抑制主要还是通过外部光学陷阱，内部采用吸光材质或者增加粗糙度来提高对漫反射光的吸收，最终达到消除杂散光效果。　　交叉式切尼-特纳光路是由m型光路发展而来，我们通常认为交叉式光路是一种折叠式的光路，所谓折叠式就是在整体的结构尺寸和空间利用上有必然的优势，结构更紧凑合理。m型光路则是一种展开式光路，在整体的尺寸和空间利用上不及交叉式切尼-特纳光路。因交叉式光路最为紧凑，所以在微型光谱仪中通常采用的是就是这种交叉式光路。而针对于分辨率要求比较高的场合则更多的采用m型光路。　　分辨率是光谱仪最重要的指标之一，从像差优化设计来看，m型光路像差优化效果更好，使得m型光路拥有更佳的分辨率，主要被用于高分辨率光谱仪中。而交叉式切尼-特纳(czerny-turner)光路则用于中低分辨率光谱仪中。表 1 m型光路和交叉式c-t型光路的对比　　奥谱天成的光谱仪系列产品齐全，依据m型光路和交叉式切尼-特纳光路各自的光路特点和客户需求，设计了多款相应的仪器，各自均对应不同的应用领域：　　l atp2000、atp5020、atp3040、atp5040采用了交叉型ct光路，重点突出结构的紧凑性和高灵敏度 　　l atp3030、atp5030、atp3034、atp5034采用m型光路，重点突出高分辨率和低杂散光。　　狭缝50μm，光谱仪范围200-1000nm两者的分辨率对比。图3可观察到，m型光路整段分辨率表现为中间最好，两边逐渐变差 交叉型光路往长波方向分辨率逐渐变好。这部分的差异主要体现在设计优化中，可从设计中去调整不同的分辨率走势来达到设计的要求。图4中可看出，在520nm处两种不同光路的点列图情况，m型光路的rms半径值为11 μm，交叉型ct光路的rms半径值为98 μm。m型光路实际测试fwhm=1.3nm，交叉型光路实际测试fwhm=2.5nm。m型光谱仪分辨率明显好于交叉型光谱仪。在实际的使用和光谱仪选择中，客户可根据分辨率、杂散光、灵敏度、体积等几个指标有针对性的挑选相应的光谱仪，从而使得仪器与使用需求完美匹配。图 3 奥谱天成生成的atp2000和atp3030图 4 两种光路结构的分辨率rms spot radius对比，200-1000nm波长范围，从图中可以看出，交叉c-t型光路的光斑尺寸为75 μm，而m型光路的光斑尺寸仅为3.5 μm，m型光路的分辨率优于交叉c-t型 (a)交叉型ct光路(该光路应用于atp2000) (b)m型光路(该光路应用于atp3030)　　图 5 200-1000nm光谱范围，两种光路结构在520nm处的分辨率对比，交叉c-t型光路为98.9 μm，m型光路为11 μm，可知m型光路的分辨率明显优于交叉c-t型 (a) atp2000交叉型ct光路 (b) atp3030m型光路表 2 奥谱天成采用m型光路的光纤光谱仪和采用交叉c-t光路的光纤光谱仪，型号的第三位数字为3的均为m型光路 型号首位数字为5、6的，探测器具有制冷。　　图 6 奥谱天成的光纤光谱仪产品集

在光电或建筑领域中，会有一些尺寸较大、形状不规则的样品，如滤光片、钢化玻璃等，以及一些需要在样品仓外部进行反应的液体样品，由于样品仓体积或样品支架不合适，测试它们的反射率和透过率给用户带来困难。建筑玻璃日立基于这类样品的测试，凭借专业的知识，开发了用于日立紫外可见近红外分光光度计UH4150直射光检测系统的光纤附件，可以将光引出样品仓，到达样品，通过光纤收集样品反馈的信号，利用检测器获得样品的反射率或透过率。具体如何利用从样品仓导出来的光，取决于客户自身的需求。光纤附件介绍这是用来连接光纤和UH4150直射光检测系统的附件，用于大尺寸样品的反射率和透过率测定。其主要部件是将光纤与UH4150主机连接的附件和光学系统，但不包括光纤和样品室部分。光纤附件** U-3900/U-3900H也可配置光纤附件 日立紫外分光光度计凭借优异的光栅技术，为客户带来更精准的解决方案，同时搭配多样化的定制附件，满足客户的特定需求。关于光纤附件的更多信息，请直接与我们联系。定制附件公司介绍：日立科学仪器（北京）有限公司是世界500强日立集团旗下日立高新技术有限公司在北京设立的全资子公司。本公司秉承日立集团的使命、价值观和愿景，始终追寻“简化客户的高科技工艺”的企业理念,通过与客户的协同创新，积极为教育、科研、工业等领域的客户需求提供专业和优质的解决方案。 我们的主要产品包括：各类电子显微镜、原子力显微镜等表面科学仪器和前处理设备，以及各类色谱、光谱、电化学等分析仪器。为了更好地服务于中国广大的日立客户，公司目前在北京、上海、广州、西安、成都、武汉、沈阳等十几个主要城市设立有分公司、办事处或联络处等分支机构，直接为客户提供快速便捷的、专业优质的各类相关技术咨询、应用支持和售后技术服务，从而协助我们的客户实现其目标，共创美好未来。

吸光度测量使用设备简单、操作便捷。大部分无机物和有机物都可以直接地或间接地用吸光光度法测量。吸光度测量主要用于液体或气体的定量分析，广泛应用于环境监测、化学分析、检验检测等领域。吸光度定义用单色光照射某一吸光物质或溶液，测量单色光照射前的强度（即入射光强度I0）以及透过吸光物质后的强度（即透射光强度I），定义透光度（transmittance）T 为定义吸光度（absorbance）A为光的吸收定律朗伯-比尔（Lambert-Bear）定律，也称光的吸收定律，是吸光度定量分析的基本关系式。其数学表达式为： ε. 为摩尔吸光系数，与溶液的性质、温度和入射光波长有关 为溶液光程长度，即为比色皿的尺寸，单位为cm 为溶液浓度，单位为mol/L。公式表明当溶液入射光波长和光程长度固定不变时，吸光度与溶液浓度成正比关系。在测试未知样品的浓度的实验中，可以测量数组已知确定样品浓度和吸光度的数据，构建吸光度与样品浓度的正比关系式，通过测量未知样品的吸光度来求解未知样品的浓度。吸光度测量整套仪器搭建方案整套仪器由微型光纤光谱仪（含软件）、光源、比色皿支架和光纤跳线组成，见下图。具体配置清单：产品名称数量微型光纤光谱仪（含免费配套软件）1光源1比色皿支架1光纤跳线2仪器介绍微型光谱仪RGB-ER-CL微型光谱仪 采用交叉非对称C-T光路结构，配置先进的CMOS探测器，是一款结构紧凑、携带方便的通用型微型光纤光谱仪，适用于科研及工业生产的光谱测量应用，具有高灵敏度、高分辨率、高量子效率和高动态范围的特点。RGB-ER-CL微型光谱仪响应范围为200～1000nm，狭缝为25μm，分辨率为1.5nm。RGB-VIS-NIR-CL的波长范围为400～1100nm，狭缝为25μm，分辨率为1.0nm。用户也可以选择不同的光栅配置，得到不同的光学分辨率和光谱响应范围，以满足不同的应用需求。另外针对其它波段如200～900nm/200～1000nm/300～1100nm/700～1100nm等可以提供定制。该款微型光谱仪免费提供配套光谱测量软件KewSpec。软件包含查看、保存、读取光谱图和数据，以及积分时间、Boxcar平滑和信号平均等信号处理等基本功能，还包含光谱测量、吸光度、透过率、反射率等应用测量模式。操作界面简洁明了，易于上手。光源吸光度测量常见于紫外-可见波段，根据待测样品的特征波长范围选择合适的光源。HLS-1卤钨灯光源 波长范围360~2500nm，可直接出光或也可由SMA905端口连接光纤耦合输出。输出光强度可调，光源前端设有支架，可根据需要安装滤光片或衰减片。DLS-1氘-卤钨灯 是一款可提供190~2500nm的紫外-可见-近红外波段连续输出光谱的一体化复合光源。采用SMA905端口连接光纤输出，输出光功率稳定。氘灯和卤钨灯可分别开启，卤钨灯输出光功率可调，用以搭配氘灯输出光强。光源前端设有支架，可根据需要安装滤光片或衰减片。比色皿支架CH-4四向比色皿支架 是常用的光谱测量附件，光程长度1cm，支架的四面均连接一个CL-UV准直透镜。用于吸光度测量时，光纤接在两个相对的准直透镜。光纤跳线KEWLAB提供各种波长范围、光纤芯径和长度的光纤跳线，广泛应用于光谱分析领域。该光纤跳线具有坚实耐用、稳定性高、传输损耗小等特点。连接光源、微型光谱仪，起到传输光谱信号的作用。根据客户的实际应用需求，可选择不同型号的光纤跳线。光纤跳线覆盖光谱范围：190-2200nm光纤芯径可选范围：200、400、600、1000μm等标准长度：0.5m、1m、2m，其它长度可定制外壳材料：金属或塑料实测案例以HLS-1卤钨灯为光源，使用RGB-VIS-NIR-CL微型光谱仪（400-1100nm）搭配整套设备测试不同浓度胭脂红色素的吸光度光谱曲线。

2011年11月29日 14:30-15:30，海洋光学在仪器信息网上成功举办了“微型光纤光谱仪在宝石鉴定中的应用”在线语音研讨会，对此次报名关注的近100名观众，海洋光学致以最诚挚的感谢。本次研讨会主要介绍了基于海洋光学光谱仪进行反射测量的全波长光谱分析仪------GEM-3000珠宝检测仪。通过快速有效地检测数百种珠宝的光谱反射特征曲线，对比标准珠宝谱图来判定珠宝样品是否染色及真伪。相对于传统光谱法检测珠宝，GEM-3000具有检测速度快，可对任意形态任意大小样品做无损检测，长波紫外检测稳定性好的特点，特别适用于珠宝质检机构及珠宝商用于金珍珠、黑珍珠、红珊瑚、钻石、蓝宝石、翡翠等珠宝的真伪鉴定。填补了珠宝行业目前无法无损检测金珍珠和黑珍珠的空白视频回放请点击：http://www.instrument.com.cn/webinar/meeting/meetingInfo.asp?infoID=30512月海洋光学还将以开展分别以太阳能模拟器、拉曼光谱仪、膜厚测量、球\平面光学器件测试系统为主题的在线研讨会，了解最新信息请关注：http://bbs.instrument.com.cn/shtml/20111202/3683816/如果您想进一步了解光纤光谱仪及其应用，如果你有更好的建议和意见希望和我们分享，请关注我们的论坛：http://bbs.instrument.com.cn/forum_653.htm 总部位于达尼丁,佛罗里达的海洋光学是世界领先的光传感和光谱技术解决方案提供商，为您提供测量和研究光与物质相互作用的先进技术。自1989年以来，已有近200,000台海洋光学的光谱仪被应用于各行各业。海洋光学拥有庞大的产品线，包括光谱仪、传感器、光纤、薄膜和光学元件等等。 更多详情，请点击www.oceanopticschina.cn

武汉东隆科技有限公司自研的高分辨率光学链路诊断仪（OCI）是基于光频域反射技术（OFDR），单次测量可实现从器件到链路的全范围诊断，并且能轻松测试出光纤链路损耗情况。据了解，光频域反射技术（OFDR）测试插损方式是依据事件点两侧瑞利散射信号幅值差异，其高分辨率特性可以定位到厘米级损耗点。通常高分辨率光学链路诊断仪（OCI）插损测量动态范围为18dB，反射式测量方式动态范围为9dB。当待测链路中累积损耗超出9dB时，超出部分瑞利散射信号会被设备底噪淹没，给测试带来误差。针对上诉情况，本文借助光纤环形器测试出大插损光链路单向累积损耗。首先，测试样品为可调光衰减器，借助环形器测试大插损装置如图1，将光纤环行器2端口接到OCI设备DUT口上，1端口和3端口分别与可调衰减器进出口连接。OCI设备输出光从环形器2端口进入，3端口输出，经过待测样品后进入端口1，最后从端口2返回OCI仪器。图1.借助环形器测试大插损装置示意图OCI测试整个光链路结果如图2，距离-回损曲线在2.95719m位置出现最大回损峰值，对应整个光传输链路。由于OCI仪器默认显示为反射式测量，而本链路中借助环形器是透射式测量，所以实际链路长度为显示距离的两倍5.91438m。同时，该位置积分回损为-25.69dB，是环形器和可调光衰减器单向累积损耗总和。图2.OCI测试环形器连接可调光衰减器结果图第二，使用OCI单独测试光纤环形器，损耗测试装置如图3。图3.环形器损耗测试装置示意图图4.OCI测试环形器结果图测试结果如图4，从图中可以看出距离-回损曲线在1.86088m位置出现最大回损峰值（实际光纤环形器光链路长度为3.72176m），回损为-2.55dB，是环形器单向累积损耗总和。可调光衰减器插损为23.14dB (=25.69dB -2.55dB)。第三，使用功率计测试可调光衰减器插耗，测试装置如图5，测得可调光衰减器插耗为23.33dB，OFDR测量结果与功率计测量结果仅相差0.19dB。图5.功率计测试可调光衰减器损耗装置示意图改变可调光衰减器插损，按照上诉方法分别用OCI和功率计测试可调光衰减器插损值，下表为10次测量可调光衰减器插损值对比表。从对比表可以看出OCI和功率计测试可调光衰减器插损对比误差不超过0.3dB，且OCI测试值均比功率计测试值大，这是由于功率计测试链路时，比OCI测试链路多一个FC法兰。因此，借助光纤环形器，高分辨率光学链路诊断仪（OCI）可以透射式测量大插损链路总体损耗，测试结果和功率计测试结果对比准确。不同于OCI反射式测量光纤链路分布式损耗，OCI透射式测量光链路损耗是测试整个光纤链路的累积损耗总和。OCI透射式测量插损准确性依赖OCI测试回损（RL）的动态范围，动态范围高达60dB以上时，可实现超出动态范围的大插损光链路损耗测量，进一步扩展OFDR设备使用场景。

作者：Pro-Lite Technology Ltd 产品经理 Russell Bailey 和 Labsphere Inc 首席技术专家兼产品营销经理 Greg McKee图1 激光雷达激光雷达是一项成熟的技术，越来越多地部署在消费产品和无人驾驶车辆中。LIDAR 是 Light Detection And Ranging 的首字母缩写词。激光雷达系统已经使用了 50 多年，但直到最近，此类系统的成本仍使它们无法在大众市场中广泛应用。尽管雷达在自动驾驶汽车技术（例如自适应巡航控制系统）中被广泛应用，但LIDAR被认为是驾驶员辅助汽车的首选传感器，因为它可以精确地映射位置和距离，从而检测小物体和3D成像。它使用带有飞行时间感应的脉冲激光和固态光来测量距离。激光雷达系统的表征要求在宽反射率动态范围内补偿传感器对脉冲激光或固态光水平的响应。为此，需要使用已知和稳定反射率的大面积反射率漫反射目标板。Labsphere（蓝菲光学）的Permaflect漫反射涂层目标板，范围从5%到94%的反射率，使汽车制造商 OEM 及其供应商能够在广泛的环境条件下表征和校准其 LIDAR 系统。图2 Labsphere（蓝菲光学）的Permaflect漫反射涂层目标板激光雷达技术激光雷达最基本的形式是激光测距仪，自20世纪80年代以来已广泛应用于军事应用。激光测距仪由一个脉冲激光器(发射器)和一个光电探测器(接收器)组成。测距仪的设计可精确测量距离(所谓的“测距”)，主要测量激光脉冲被反射和接收到探测器所花费的时间(这被称为“飞行时间”测量)。测距仪对准目标物并发射激光脉冲。激光击中目标，被散射，并且一部分反射光由探测器测量。由于光速非常精确，因此可以非常精确地测量测距仪和目标物之间的距离。更先进的激光雷达系统使用相同的原理，但使用光学和移动或多个探测器在二维中映射目标。这些系统通常每秒脉冲数千次，每秒可以探测到数千个点。分析该点云的数据可以创建目标区域的准确映射。激光雷达的工作方式类似于雷达和声纳，它们分别使用无线电波和声波。来自雷达和声纳的数据可用于以类似方式映射周围环境，但激光雷达系统使用的是较短波长的红外辐射，而不是较短波长的无线电波。由于使用的波长较短，激光雷达测量比雷达更准确。部署在自动驾驶汽车上的激光雷达系统通常使用扫描激光束和闪光技术来测量空间中相对于传感器的 3D 点。这些激光雷达系统通常每秒发射数千个激光脉冲，以便车辆可以对行人和其他车辆等障碍物做出反应。激光雷达允许自动驾驶汽车以高精度、高分辨率和长检测距离传送和接收物体和周围环境的反射光。目前正在开发更先进的 AI（人工智能）系统，用来预测车辆和行人路径，并做出相应反应。当您将 LIDAR 数据与定位信息（使用 GPS 或类似信息）相结合时，您就可以全面映射车辆周围环境。激光雷达的性能在很大程度上取决于所使用的激光功率和波长。出于安全原因，可使用的激光功率有一个上限。在没有更高的激光功率的情况下，你可以使用更高灵敏度的探测器，或者使用波长延伸到更远的红外(IR)的激光。由于现有激光器的技术成熟，通常使用的波长为850nm、905nm或1550nm。1550nm激光比其他选择更安全，因为超过1400nm的红外辐射不会再通过眼睛的角膜，所以不会聚焦在视网膜上，但因水对1550nm的光吸收较强，1550nm要求更多的功率来补偿。消费电子产品和自动驾驶汽车中的激光雷达激光雷达作为关键性技能与摄像头系统和其他传感器一起在自动化中应用。激光雷达系统已经在专业测绘和相关应用中商用多年。然而，直到最近几年，激光雷达才变得越来越普遍，这主要是由于自动驾驶汽车应用（无人驾驶汽车）需要更小、更便宜的设备。自上世纪90年代初以来，激光雷达已作为自适应巡航控制的基础应用于半自动驾驶汽车，而激光雷达首次应用于自动驾驶汽车是在2005年。在消费电子领域，最新一代的 Apple iPad Pro（以及现在的 iPhone 12 Pro）已将 LIDAR 传感器集成到其摄像头阵列中，专门用于成像和增强现实 (AR) 应用。LIDAR 传感器可使 iPad 正确解析真实物体相对于由相机阵列成像的 AR 物体的位置。AR 还处于起步阶段，因此 LIDAR 在智能手机和其他消费设备上的应用还有待观察，但人们对为专业应用开发的 AR 产生了极大的兴趣，其中 LIDAR 可以成为非常有用的增强功能。专业 AR 的应用多种多样，从帮助仓库工人找到最快、最安全的路径到所需零件，到辅助工程师了解复杂维修的过程。这些应用中的激光雷达可精确定位和对齐，这对于任何需要高精度的应用都很重要。漫反射目标板在激光雷达系统测试与标定中的作用多年来，Pro-Lite 和Labsphere（蓝菲光学）多年来使用漫反射板一直在支持开发 LIDAR 系统开发。Labsphere（蓝菲光学） 更紧凑的 Spectralon 漫反射目标板通常被军方用于测试激光测距仪。精确校准的光谱反射率与近朗伯（漫反射）反射率相结合，意味着对于这些应用，您有一个准确性、重复性的漫反射目标板可在实验室或现场测试您的系统。用于更大规模测绘或自动驾驶汽车应用的激光雷达系统需要更大的目标区域。由于大多数自然物体都会漫反射光线，因此 Labsphere （蓝菲光学）的漫反射材料是用户的自然选择，可以提供质量保证、现场测试和比较。Labsphere（蓝菲光学） 开发了 Permaflect 目标板，以满足对大面积、耐用和光学稳定目标板材料的需求。大的漫反射目标板尺寸（标准尺寸高达 1.2m x 2.4m）与校准的光谱反射率数据相结合，可以精确测量 LIDAR 范围。在 100m、200m、300m 等长距离测试距离内，则需要更大的目标板来反映目标上具有代表性的点数。Permaflect 是一种喷涂漫反射涂层，可以将其应用于大面积或 3D 形状，从而可以模拟真实世界的物体。现实世界中很少有物体像目标面板一样平坦，因此 Permaflect 涂层物体可以实现可重复的近朗伯反射率水平，例如，可以应用于人体模型以模拟行人。图3 Labsphere（蓝菲光学） Permaflect 喷涂人体模型LIDAR 漫反射目标板通常部署在室外，因此随着时间的推移，当漫反射目标板的表面暴露在大气中时，可以预期校准的反射率值会出现一些漂移。Labsphere （蓝菲光学）的漫反射材料易于清洁。为了考察是否有反射率的下降，可以使用校准的反射率计（“反射率计”），它可原位测量漫反射目标板反射率并将红外反射率的任何变化考虑到内。漫反射目标板反射率的变化将直接影响测量范围。下图显示了不同漫反射目标板反射率水平范围内反射率变化对测量范围的影响。反射率的微小变化会对较低反射率目标板的测量范围产生很大影响。例如，如果目标板的反射率从5%降低到 4%，则原先 300 m的测量范围将下降到30 m。实时了解情况发生的方法是测量目标板的反射率，然后根据此调整修正您的计算。图4 Labsphere （蓝菲光学）漫反射板反射率测试仪（反射率计）图5 在300nm波长下对物体反射率进行距离测量的模拟灵敏度Labsphere（蓝菲光学） 的激光雷达反射仪套件就是为满足这一要求而开发的。这款手持式反射计测量测量在三个波长（使用可互换的 850nm、905nm 或 1550nm LED）中的8°/半球反射率。观看Labsphere 视频库中的短视频。这可用于验证 Permaflect 目标板或测试 LIDAR 系统的任何其他对象的反射率。图6 Labsphere 开发了 Permaflect 漫反射目标板，以满足对大面积、耐用和光学稳定漫反射目标板材料的需求。

光纤光谱仪XS11639-200-400-25 1. 产品简介XS11639-200-400是一款光谱范围为200-400nm的光纤光谱仪，采用滨松的高灵敏线阵CMOS传感器，16-bit A/D采样和75%的量子效率为光谱仪提供高信噪比和大的动态范围。同时，高度集成的电路和紧凑的结构设计保证了光谱仪良好的通信速度和波长稳定性，并能在0~40℃温度区间内保持可靠稳定的光谱测量。小巧的体积与优越的性能使得XS11639系列不仅能应用于吸光度、反射率、荧光光谱、拉曼光谱等光谱学研究，也可轻松集成在烟气监测、水质检测元素分析等产业化设备中。2. 产品外观及结构 3. 产品特点l检测范围广：200~400nm；l高分辨率：分辨率0.5nm@25μm slit；l体积小，适用OEM需求；l信号灵敏度高；l批次间一致性好。4. 产品参数产品参数XS11639-200-400-25探测器Hamamatsu S11639光谱范围200-400nm 像素2048狭缝宽度25μm光谱分辨率0.5nm信噪比300：1波长准确性0.2nm温度稳定性0.01nm/℃A/D 采样16bit暗噪声30RMS@100ms动态范围2000:1@100ms积分时间1ms-65sUSB控制接口USB micro-B尺寸75×63.5×31.5mm重量185g5. 应用领域l紫外吸收 l地物光谱l水质分析l荧光测量lHPLC6. 光谱仪波长准确性、线宽1 2 3 4 5 6 6.1 测试条件：l光源：HG-1-OH（汞氩气体放电灯）l光纤：200μm6.2 测试数据标准波长nm 实测波长 波长准确性 线宽nm253.652253.520.1320.51296.728296.580.1480.44302.15302.16-0.010.49313.155313.060.0950.42334.148334.130.0180.37365.015365.03-0.0150.41404.656404.650.0060.41407.783407.79-0.0070.42创新点：采用滨松的高灵敏线阵CMOS传感器，16-bit A/D采样和75%的量子效率为光谱仪提供高信噪比和大的动态范围。同时，高度集成的电路和紧凑的结构设计保证了光谱仪良好的通信速度和波长稳定性，并能在0~40℃温度区间内保持可靠稳定的光谱测量。小巧的体积与优越的性能使得XS11639系列不仅能应用于吸光度、反射率、荧光光谱、拉曼光谱等光谱学研究，也可轻松集成在烟气监测、水质检测元素分析等产业化设备中。光纤光谱仪 XS11639-200-400-25

来自奥地利、美国和瑞士的科学家组成的国际科研团队，研制出了首个中红外波长范围超级反射镜，有望用于测量微量温室气体或用于切割和焊接的工业激光器等领域。研究论文发表于最新一期《自然通讯》杂志。在可见光波长范围内，现有金属反射镜的反射率为99%。在近红外范围，专用反射镜涂层的反射率高达99.9997%；但迄今最好的中红外反射镜的反射率为99.99%，光子丢失率是近红外超反射镜的33倍。人们一直希望将超反射镜技术扩展到中红外领域，以促进很多领域取得重大进展，如测量与气候变化有关的微量气体、分析生物燃料，以及提升广泛应用于工业和医疗领域的切割激光器和激光手术刀的性能等。此次，研究团队研制出的中红外超反射镜的反射率高达99.99923%。为制造出中红外超级反射镜，研究团队结合传统薄膜涂层技术与新型半导体材料和方法，开发出一种新涂层工艺。为此，他们先研制出直径为25毫米的硅基板，然后让高反射半导体晶体结构在10厘米的砷化镓晶片上生长，接着将其分成更小的圆形反射镜，再将这些反射镜安装到硅基板上，得到了超级反射镜并证明了其性能。研究人员指出，这款新型超反射镜的一个直接应用是显著提高中红外气体分析光学设备的灵敏度，可准确计量微量环境标志物，如一氧化碳等。

光谱学是测量紫外、可见、近红外和红外波段光强度的技术。光谱测量被广泛应用于多种领域，如颜色测量、化学成份的浓度测量或辐射度学分析、膜厚测量、气体成分分析等领域。　　在上世纪九十年代以来，微电子领域中的多象元光学探测器(例如CCD，光电二极管阵列)制造技术迅猛发展，使生产低成本扫描仪和CCD相机成为可能。美国海洋光学公司的微型光纤光谱仪使用了同样的CCD(CCD光谱仪)和光电二极管阵列探测器，可以对整个光谱进行快速扫描，不需要转动光栅。　　微型光纤光谱仪通常采用光纤作为信号耦合器件，将被测光耦合到光谱仪中进行光谱分析。由于光纤的方便性，用户可以非常灵活的搭建光谱采集系统。其优势在于测量系统的模块化和灵活性，且测量速度非常快，可以用于在线分析。而且由于采用了低成本的通用探测器，降低了光谱仪的成本，从而也降低了整个测量系统的造价。　　微型光纤光谱仪基本配置包括包括一个光栅，一个狭缝和一个探测器。这些部件的参数在选购光谱仪时必须详细说明。光谱仪的性能取决于这些部件的精确组合与校准，校准后光纤光谱仪，原则上这些配件都不能有任何的变动。那么微型光纤光谱仪在选型时有哪些必须要注意的呢？　　① 光学分辨率　　光学分辨率是配置微型光纤光谱仪时经常被考虑的主要因素之一。当用户为了追求微型光纤光谱仪的高分辨率时，在选型时会选择具有尽可能多像元数探测器的微型光谱仪。而实际上光学分辨率不仅仅由探测器的像元数决定，还与狭缝宽度和光栅的刻线密度有关。所以当讨论分辨率时，通常用色散或用波长范围除以像元数。　　半高全宽值(FWHM)，即最大峰值光强一半处所对应的谱线宽度是一种表述分辨率更好的方法(见上图)。用FWHM可以对不同光谱仪的实际光学性能进行直接对比。用这种表示方法可以避免一些缺陷，例如：有的光栅并没有用到全部像元 采用交叉式Czerny-Turner光路设计的光谱仪中，光学系统不能把狭缝清晰地成像在探测器上，这是由于光路中过大的反射角和固有的系统放大倍率造成的。 　　② 灵敏度　　灵敏度是配置光谱仪时所需要考虑的另一个因素。现在的主流微型光纤光谱仪都采用线阵探测器，所以灵敏度跟像素数没有任何关系。但面阵探测器例外，因为面阵探测器在垂直方向的每个像素都会被累积，在某种意义上垂直方向上的所有像素的累积可以被看成一个更大的像素。因此，在考虑某种应用对灵敏度的要求时，更重要的是看探测器的响应曲线。下图中给出了海洋光学微型光纤光谱仪采用的两种典型探测器的灵敏度响应曲线。　　③信噪比　　信噪比也是选配微型光纤光谱仪的一个因素。对于CCD光谱仪，较高的灵敏度导致了较低的信噪比。在一定范围内，可以通过对光谱进行多次平均来提高信噪比。平均次数的平方根恰好是信噪比提高的倍数。例如，光谱平均100次，信噪比能提高10倍。有些应用需要较高的信噪比，此时用户应当比较在光谱仪中的光学平台和探测器的综合信噪比。需要强调的是，用户一定要搞清楚厂家给出的信噪比是不是整个光谱仪系统的信噪比，因为只有整个光谱仪系统的信噪比才是最重要的。一个信噪比高的探测器配一个性能不高的光路，那么它的高信噪比就没有实际意义。比较不同探测器和微型光纤光谱仪间的信噪比的比较好的方法是：测量100次，然后对每个像元计算平均值和标准偏差，信噪比等于平均值除以标准偏差。测量信噪比时，信号强度应当接近饱和，并设置正确的平滑值(如果需要的话)。　　④ 光栅选择　　光栅选择是最比较复杂的。通常有两个因素决定了光栅的选择：波长范围和光学分辨率。波长范围受限于所选择的探测器或光栅，或二者都有。光学分辨率不仅受限于光栅，还受限于狭缝宽度和探测器的像元数和像元尺寸。还要考虑第三个因素，即光栅还会影响系统的灵敏度，这是因为不同的光栅的闪耀波长(即最高效率)位置各不相同。当对系统进行最优化配置时，最好查看一下光栅的效率曲线。下图中是海洋光学微型光纤光谱仪采用的几种典型的600线/mm光栅的效率曲线，效率最高点从紫外区到近红外区。　　⑤ 狭缝　　狭缝了也是选配微型光纤光谱仪的一个因素。微型光纤光谱仪有多种狭缝尺寸供您选择，狭缝安装在光纤接头处(见图)，并且被永久的固定在光谱仪上。有两点需要记住，狭缝越小，光学分辨率越高 狭缝越大，进入光学平台的光通量越多，即灵敏度越高。从本质上说，需要折中兼顾光谱仪的分辨率和灵敏度。　　　　⑥ 其他　　选择微型光纤光谱仪的其他选项会相对容易一些。例如可以选择升级UV4探测器后，探测器上的标准BK7窗片将会被石英窗片替代，用来增强海洋光学微型光纤光谱仪在波长340nm以下紫外区的响应能力。而其它探测器，比如薄型背照式CCD或CMOS则不需要这个选项。而为了避免二、三级衍射效应的影响，可以通过在位于狭缝与消包层模式孔之间的SMA905连接器中安装长通滤光片或在探测器的窗口处安装OFLV消除高阶衍射滤光片。　　正如上面介绍的几个因素所表明的，通过一些简单的步骤就就可以配置好满足您应用的微型光纤光谱仪。除了光谱仪，我们可能还需要考虑种类纷杂的光源和采样附件。