用于接触式探测的多模光纤探针形状优化

对于进行接触式探测的多模光纤探针,信号光来自于附着于探针表面的待测物。基于几何光学,提出了一个物理模型,用以分析探头形状对所收集的信号光强度的影响。采用此模型,对抛物线型探头进行了仿真,给出了最优形状参数,并采用表面增强拉曼探针进行了初步实验验证。此分析可用于指导各种光纤传感器的设计,以确定其最佳的形状参数,适用于荧光传感器、表面等离子体共振传感器、表面增强拉曼传感器等。     

紫激光辐射人肺组织的光学特性

应用光纤探测系统和自行研制的光纤探针深度针,成功实现了Ｋｒ＾＋紫激光辐射新鲜离体人肺组织体表面漫反射率和内部光能流率分布的精确测定,并利用漫射理论和加倍（ＡｄｄｉｎｇＤｏｕｂｌｉｎｇ）方法的部分结论,获得了紫光从肺癌组织和正常组织的主要光学特性参数,与蒙特卡罗法拟合实验的光分布曲线得出的结果一致秋临床实际应用提供了重要的原始参数。     

静动结合的化学腐蚀法制备近场光学探针的理论分析

理论上分析了静动结合的化学腐蚀法制备探针的具体机理及过程。在静态腐蚀的过程中, 利用流体力学Young-Laplace方程的一级近似解获得了光纤插入到HF酸中形成的新月形高度。在动态腐蚀过程中, 详细分析了当静态腐蚀时间和动态腐蚀时间分别取不同值时, 光纤移动速度对光纤探针结构的影响。利用此法可制备出尖端锐利、大锥角或多锥体等各种结构的光纤探针。这为实验上制备出性能优良的探针, 为拓宽扫描近场光学显微镜的应用范围奠定基础。将上述理论分析的结果与本文实验中所得初步结果进行了比较, 所得结果一致。     

基于半导体纳米线/锥形微光纤探针的被动式近场光学扫描成像

本文结合近场扫描结构和纳米线-微光纤耦合技术,提出了一种基于硫化镉纳米线/锥形微光纤探针结构的被动近场光学扫描成像系统.该系统采用被动式纳米探针,保留了纳米探针对样品表面反射光的强约束优势.其理论收集效率为4.65‰,相比于传统的金属镀膜近场探针收集效率提高了一个数量级,可有效地提高扫描探针对样品形貌信息的检测能力;而后通过硫化镉纳米线与微光纤之间高效的倏逝场耦合,将检测的光强信号传输到远场进行光电探测,最终实现对目标样品形貌的分析成像,其样品宽度测量误差在7.28%以内.该系统不需要外部激发光路,利用显微镜自身光源进行远场照明,被动扫描探针仅作为样品表面反射光的被动收集系统.本文基于半导体纳米线/锥形微光纤探针的被动式近场光学扫描成像方案,可有效地降低探针的制备难度和目标光场的检测难度,简化扫描成像的结构,为近场光学扫描显微系统之后的发展提供新的思路.     

基于半导体纳米线/锥形微光纤探针的被动式近场光学扫描成像

本文结合近场扫描结构和纳米线-微光纤耦合技术,提出了一种基于硫化镉纳米线/锥形微光纤探针结构的被动近场光学扫描成像系统.该系统采用被动式纳米探针,保留了纳米探针对样品表面反射光的强约束优势.其理论收集效率为4.65‰,相比于传统的金属镀膜近场探针收集效率提高了一个数量级,可有效地提高扫描探针对样品形貌信息的检测能力;而后通过硫化镉纳米线与微光纤之间高效的倏逝场耦合,将检测的光强信号传输到远场进行光电探测,最终实现对目标样品形貌的分析成像,其样品宽度测量误差在7.28%以内.该系统不需要外部激发光路,利用显微镜自身光源进行远场照明,被动扫描探针仅作为样品表面反射光的被动收集系统.本文基于半导体纳米线/锥形微光纤探针的被动式近场光学扫描成像方案,可有效地降低探针的制备难度和目标光场的检测难度,简化扫描成像的结构,为近场光学扫描显微系统之后的发展提供新的思路.     

虹吸动态化学腐蚀法制备近场光学显微镜光纤探针的研究

基于虹吸原理 ,设计了一种动态化学腐蚀法的简易装置 ,用于制备近场光学显微镜光纤探针。在一般化学腐蚀法的基础上 ,通过改变虹吸管中水的流向和流速来有效地控制探针锥角和锥长 ,制备出多种形貌的光纤探针。与传统的静态化学腐蚀法相比 ,该法具有重复性高、探针形貌可控、操作方便、实验费用低廉、制备的探针表面光滑等优点。利用该装置 ,成功地制备出针尖尺寸 5 0～ 30 0nm ,针尖锥角在 16°～ 6 5°之间可调的光纤探针。同时 ,选择适当的液位差 ,通过一步腐蚀法制备出针尖尺寸小于 5 0nm ,针尖锥角 12 5°的双锥角光纤探针。并对可能的腐蚀机理进行了探讨。     

胶粘剂对石英音叉剪切力控距的影响

粘接音叉和光纤探针的胶粘剂对由石英音叉和光纤探针构成剪切力控距体系的品质因数有明显的影响。通过对比不同胶粘剂的物理特性 ,选择了适合于粘接音叉和光纤探针的胶粘剂。研究发现 ,室温快速固化环氧树脂胶粘剂HY 91 4 ,GHJ光学用环氧型胶粘剂 (Opticalepoxy)和 50 2胶能满足实验要求。理论分析指出 ,对于同样的音叉和光纤探针来说 ,胶粘剂的密度和用量是影响音叉 探针体系品质因数的主要因素     

一种聚苯胺膜微纳光纤氢离子浓度探针

提出了一种聚苯胺膜微纳光纤液体氢离子浓度探针,并研究了该光纤探针的氢离子浓度传感特性。传感部分由单模光纤-小芯径光纤-单模光纤对芯熔接而成,聚苯胺材料作为敏感膜涂覆于小芯径光纤。首先,对光纤探针传感原理和聚苯胺主链结构变化机理进行理论分析;然后,通过氢离子浓度传感实验进行验证并分析不同膜厚对光纤探针传感特性的影响;最后,完成液体折射率变化实验干扰测试,并评价探针响应-恢复时间和稳定性能。实验结果表明:在氢离子的作用下聚苯胺主链结构发生改变,光纤探针干涉光谱随氢离子浓度增大向短波方向漂移,检测范围随着聚苯胺膜厚增大而增大,但灵敏度与线性度均有明显下降;氢离子浓度范围在10~(-6)～10~(-1)mol/L时,光纤探针灵敏度为-15.74 nm/mol/L,响应与恢复时间分别为25 s和35 s。实验验证了聚苯胺膜与氢离子反应后的光学性质变化,同时也为液体氢离子浓度检测提供了一种新的方法。该光纤氢离子浓度探针还具有固膜强度高、制作简单和成本低等优点。     

动态化学腐蚀法制备大锥角近场光纤探针

基于液压传递原理,设计出一种用动态化学腐蚀法制备大锥角近场光纤探针的装置.实验结果表明,在传统的化学腐蚀法制备光纤探针的过程中,通过控制腐蚀液液面的上升速度,可以有效地控制探针针尖的形状以及锥角的大小.在此基础上,还论述了分步控制光纤与腐蚀液液面的相对位移的方法在大锥角光纤探针的制备中所具有的独特优越性.利用所制备的大锥角近场光纤探针在扫描近场光学显微镜上对直径为200nm的小球进行探测,其力学像证实该探针具有较高的形貌分辨率(约为50nm). 关键词： 动态化学腐蚀法 大锥角 近场光纤探针     

悬臂式光纤探针的传光特性研究

根据标量波动方程，运用高斯近似法，从理论上说明光信号在悬臂式光纤探针中的传输特性和能量损耗，并用自制探针的具体数据，求出由于弯曲造成的光场偏移量；用实验方法测量悬臂式探针的传输效率随光纤圆锥角的变化关系，作出传输效率曲线，理论分析和实验测量相吻合。     

非线性光学材料倍频效应测试系统研究

开展了一种红外和可见波段非线性光学性能测试研究。该研究基于二阶非线性光学原理, 结合光电信号探测技术, 提出了一种采用红外OPO激光以及把倍频光及其他光效应产生的光通过谱仪分光并结合CCD阵列探测器加以区分探测的新检测方案。主要解决了测试使用1 064 nm光源时, 材料的倍频信号532 nm被样品吸收后而探测不到倍频信号的缺点, 以及准确测量了倍频信号强度, 排除了其他光学效应产生的噪声干扰。其特点是采用1 064和1 905 nm的双波长激光替代单一波长的激光源, 该方案能适用于可见和红外非线性材料光学性能的测试。研究工作包括测试系统组成, 工作原理和测试方法, 并给出了采用本方法测试KTP, KDP, AGS以及几种新的红外非线性材料的实验结果, 并且发现了几种有前途的非线性光学晶体材料。研究结果表明本方法具有稳定可靠、判别精度高、操作简单等优点, 可以有效地定性或半定量测试材料的可见-红外非线性光学性能, 为研究可见、红外乃至紫外二阶非线性光学材料提供重要的测试手段。     

一种实现MSD加法的光学方法

三值光学计算机系统结合光强与光的偏振方向表示三值信息,其核心器件——三值逻辑光学处理器是按照降值设计理论完成的,该处理器能完成所有19683种二元三值逻辑运算.本文旨在提出一种实现加法运算的新方法——用三值逻辑光学处理器实现加法.为了解决加法的串行进位延时问题,使用改良符号数表示进行数据编码,从而实现全并行无进位加法.用三值光学计算机与改良符号数表示相结合的方法实现加法既能够充分发挥三值光学计算机位数巨大的优势以及三值逻辑光学处理器能完成所有二元三值逻辑运算的特性,同时又发挥了改良符号数加法的无进位特点.经实验证明该方法具有可行性和正确性,是实现光学加法器的一种新思路.     

一种新的生物医学用快速实时低相干显微成象原理

本文讨论了一种将共焦显微术与迈克耳逊干涉术相结合,并利用宽带低相干光源相干长度短的特点而形成的一种可对高密度非透明样品进行显微成象的方法,并将这种显微成象方法与共焦显微成象方法进行了比较,最后讨论了一种快速实时成象的原理,基于这种原理设计的仪器将为生物和医学工作者提供一种新的非侵入测量和诊断手段.     

Study on the Alignment and the Calibration of a Laser Structured Light Sensor

In this paper, the principle and the application of the two dimensional laser structured light sensor are introduced. A new method for the alignment and the calibration of the laser structured light sensor are proposed. In this method, the optical collimating and the computer graphic positioning technology are used. Therefore, the processing of the alignment and the calibration of the laser structured light sensor has been simplified and the required accuracy can be reached.     

一种基于MEMS光栅光调制器的近红外光谱探测系统

基于微机电系统技术的近红外光谱探测系统已成为了近红外光谱仪研究的一个新方向。文章提出了一种基于光栅光调制器的新型近红外光谱探测系统。该系统采用微加工技术制造的光栅光调制器阵列与单点近红外探测器相结合使用的方法进行光谱探测。设计了该光谱探测系统的光学结构, 论述了系统光谱探测原理, 并使用经表面微加工工艺得到的光栅光调制器器件进行了系统分辨本领、波长准确性、系统稳定性、器件响应频率等特征参数测试实验。结果表明,该探测系统在1 320到1 400 nm波长范围内,分辨本领小于10 nm, 波长准确性小于1 nm, 系统稳定性小于0.5%, 光栅光调制器的响应频率为5kHz。实验结果证明了该近红外光谱探测系统的可行性, 为研制基于微机电系统光栅光调制器的微型化近红外光谱仪提供了理论基础及实验指导。     

Study on the Alignment and the Calibration of a Laser Structured Light Sensor

1　Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｔｈｒｅｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｅｎｓｉｎｇｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｍａｎｙｆｉｅｌｄｓｓｕｃｈａｓａｕｔｏｍｏｂｉｌｅｂｏｄｙ ｉｎ ｗｈｉｔｅｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ,ｒｏｂｏｔｖｉｓｉｏｎ ,ｉｎｖｅｒｓｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ,ｃｕｒｖｅａｎｄｃｏｎｔｏｕｒｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ,ＣＡＤ ＣＡＭａｎｄｍｅｄｉｃａｌｄｉａｇｎｏｓｉｓ .Ｏｐｔｉｃａｌｔｈｒｅｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｓｅｎｓｉｎｇｉｓｒｅｇａｒｄｅｄａｓｔｈｅｍｏｓｔｐｒｏｍｉｓｉｎｇｗａｙｉｎ…     

Edge enhancement by using two-wave mixing and its application to pattern recognition

Coupling theory is employed to analyze coupling gain and a new optical system is proposed for image edge enhancement, in which the ordinarily discarded background light is recycled as a pump source to amplify the signal light. We demonstrate the principle of optical correlation and compare the discrimination capability of two kinds of correlators by computer simulation. The results show that edge enhancement preprocessing can improve discrimination capability effectively.     

2f光电混合匹配滤波相关识别研究

提出一种光电混合匹配滤波相关识别方法,只用一个空间光调制器实现了匹配滤波相关识别。利用计算机完成匹配滤波器的设计以及匹配滤波器与输入目标频谱的卷积运算,根据最小欧氏投影编码原理将卷积结果转化为空间光调制器可以显示的灰度信号,再通过2f光学傅里叶变换系统,得到相关识别结果。实验结果表明,该方法可以得到明显的相关点,同时可以避免传统VLC中匹配滤波器的精确复位问题,而且该系统还可以应用于联合变换相关识别。     

用投影法实现符号代换

本文提出了一种实现符号代换的方法.将无透镜投影系统与一个顺序逻辑门阵列和记录装置结合,构成了一个实现符号代换的装置.采用发光二极管(LED)做光源,同时做运算的控制元件,使符号代换的过程实现完全的光电操作.给出了实验的原理、过程及结果.     

Theoretical study of optical characteristics of multilayer coatings ZnO/CdS/CdTe using first-principles calculations

A new method for predicting optical characteristics of multilayer coatings based on calculated material properties is presented. This method combines the use of the full potential linear-augmented plane wave method (FP-LAPW) within the framework of the Density Functional Theory (DFT) and the optical matrix approach for modeling the multilayer assembly. The simulation process is applied to thin films of the II–VI semiconductors compounds. The optical constants of each thin film are determined by using the first principle calculations. Each layer is represented by the square Abeles matrix, including all necessary data in the calculation of the optical characteristics (as transmittance, reflectance and absorbance). The simulation of multilayer optical response includes the effect of thickness, light polarization and incident angle. The obtained results are helpful in the design of the multilayer systems with required properties.