偶氮材料——乙基橙的光致双折射特性

将偶氮化合物乙基橙样品置于一对正交的偏振片之间，用一束激发光照射该样品，分别测量 在激发光的不同强度和不同偏振方向下探测光的透射功率，研究样品的双折射特性.实验表 明，透射光的饱和值和稳定值与激发光强成正比，且与激发光偏振方向有关，探测光与激发 光振动方向的夹角(θ)为45°时，其值最大；若θ不太小（>10°），sin²2θ 与透射光的饱和值、稳定值成线性关系.同时，利用巴俾涅补偿器对样品的双折射率差进 行了测量，分别得到了绿光激发前后的准确数值为1.11×10^-3和3.57×10 ^-3. 关键词： 偶氮 双折射 测量     

验证马吕斯定律实验的改进

利用改进的实验光路,分析得到透射光光强I/I_0与cos~2(θ)在四个象限内均呈线性关系,满足马吕斯定律,证明使用改进后的实验光路可以代替普通的起偏器检偏器实验光路来实现马吕斯定律的验证,减少了普通的起偏器和检偏器实验光路中偏振片的使用所引入的实验误差。使用该实验光路可以同时测量布儒斯特角和验证马吕斯定律,让学生更加系统的理解和掌握偏振光的特性。另外,通过I/I_0与cos~2(θ)的关系图还可以检验学生对布儒斯特角测量的准确性。     

TracePro在“光的偏振实验”中的应用

为提高光的偏振实验教学效果和教学质量,在教学中引入专业的光学设计软件--TracePro,利用该软件仿真了光的双折射过程和现象,以及偏振片的原理;建立光的偏振实验系统实体模型,完成光的偏振态判断实验;仿真光通过波片后的偏振态转换现象;验证马吕斯定律,并仿真了多层介质膜对光的分离和旋光现象.结果表明该方法可以提高教学效率,激发学生探索科学的主观能动性,仿真结论与理论推导和实际实验结果一致.     

自制教具演示光的偏振方向

在传统教学演示实验中,使用起偏器和检偏器演示光的偏振现象只能获得2个偏振片的相对偏振方向.当偏振方向平行时,透射光的强度最大;偏振方向垂直时,透射光的强度最小.借鉴矢量偏振光的性质,自制了径向偏振片代替起偏器,根据透射光的强度分布可以直接观察到光的偏振方向.     

Wollaston式平行分束偏光棱镜的光学特性分析EI北大核心CSCD

根据折射定律结合棱镜的结构特点,推导出了Wollaston式平行分束偏光棱镜所对应的切割角应满足的关系．利用菲涅尔公式和薄膜的光强透射理论,推导出棱镜的光强透射比、光强分束比和两出射光束的平行度表达式．通过Matlab数值模拟,研究并实验测量了棱镜的光强透射比、光强分柬比和出射光平行度随入射角或入射波长的变化关系．结果表明：出射光束的平行度与实验结果符合得非常好,光强透射比规律与理论结果一致．Wollaston式平行分束偏光棱镜的光强透射比和光强分柬比随入射角有微小的起伏变化,当入射光束的入射角在-3°～3°的范围内入射或波长在（400～1100）nm范围内变化时,两光束之间的夹角不超过0．42°,平行度稳定性较好．     

透射式光学系统杂光系数计算方法

在相机研制中,杂光系数是评价杂散光的主要指标.为了快速、便捷、准确地计算杂光系数,本文通过分析透射式光学系统的杂散光路,根据能量传输原理,推导了无中心遮拦无渐晕的透射式光学系统的杂光系数的理论计算方法,并编制了相关的程序.仿真结果表明:该方法简单易行,能够快速给出杂光系数的初步评价,将杂散光抑制设计及分析提前,为后续设计提供参考.     

透射式光学系统杂光系数计算方法

在相机研制中,杂光系数是评价杂散光的主要指标.为了快速、便捷、准确地计算杂光系数,本文通过分析透射式光学系统的杂散光路,根据能量传输原理,推导了无中心遮拦无渐晕的透射式光学系统的杂光系数的理论计算方法,并编制了相关的程序.仿真结果表明:该方法简单易行,能够快速给出杂光系数的初步评价,将杂散光抑制设计及分析提前,为后续设...     

多壁碳纳米管光限幅特性的研究

用化学气相沉积法制备了多壁碳纳米管,并将其溶解在甲苯溶液中.用波长为1064nm的皮秒脉冲激光测量该样品的透过率,发现了非常明显的光限幅特性.当入射光强较小时,透射光强度随入射光强度的增大而增大,输出与输入为线性关系;随着入射光强的增大,透射光强增长的速度明显变慢,并逐渐趋于饱和.当入射光强度较小时,样品的透过率接近100%;而当入射光强为8GW/cm²时,非线性透过率达到30%.根据三光子吸收理论计算,理论拟合与实验结果非常符合,说明多壁碳纳米管的三光子吸收产生了光限幅效应.实验测 关键词： 多壁碳纳米管 光限幅 三光子吸收     

聚敛光下的Wollaston棱镜光强分束比研究

从棱镜的结构特点出发,利用折射定律和菲涅耳公式,推导了Wollaston棱镜对聚敛光的光强分束比随方位角的变化关系式。在入射角给定的情况下,分析了方位角对光强分束比的影响。结果表明:在入射角取定值时,方位角对光强分束比的影响基本呈二次曲线型变化;当方位角在160°～180°时,光强分束比最小。     

基于Gregory理论的光脉动法颗粒在线测量中背景光强的估算

用光脉动法在线测量颗粒浓度和粒度时,必须预知原始光强,但在在线测量中原始光强不仅难以测得,而且极易受环境影响产生变化。假设在短时间间隔内原始光强不发生变化,基于Gregory的光脉动法理论,可以得到颗粒数目浓度比。结合不同时刻浓度比以及透射光信号的标准偏差和均值,可以推导出原始透射背景光强。实验结果证明,该方法得到的原始透射背景光强和预先测得的原始透射背景光强吻合得很好,最大偏差小于1.1%。     

泡沫-水两用幕厚度与光衰减效果的关系

理论分析与实验研究了水幕系统施放泡沫-水两用干扰幕产生的泡沫幕/水幕施放厚度与光衰减效果的关系。实验对空中和模拟甲板表面施放不同气流量比例的4～32层离散液滴状水幕和泡沫幕,测量其对平行光的衰减。实验结果表明:对于不同泡沫-水两用幕施放位置和气流量比例,随着施放厚度的增加,光衰减效果均明显提高,透射照度的衰减最高可达95.8%（空中）与98.4%（甲板表面）;透射照度衰减的速率随施放层数的增加而逐渐减小。     

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利用搭建的实验测量系统,从放电单元数量、放电单元分布及放电电压三个方面进行实验,测量了柱状放电等离子体阵列对2~18GHz TM电磁波的透射衰减影响.结果表明,放电单元数量的减少可以改善等离子体对10~18GHz入射波的衰减效果;在整个2~18GHz范围内,等离子体放电单元之间取适当的间距可以提高等离子体对入射电磁波的衰减性能;放电电压的增大有利于增大衰减程度和扩大衰减频带范围.     

Attenuation characteristics of a light attenuator combined by polarizers with different extinction ratios

This paper deals with a systematical analysis and an algorithm of attenuation characteristics of a light attenuator combined by n pieces of polarizers (n-LACP) whose extinction ratios are different from each other.The attenuation ratio expression of a two-LACP is deduced.We find that the monotonic attenuation interval depends on the first polarizer and that the attenuation range depends on the second one.For the three-LACP,a method for obtaining a monotonic attenuation interval is proposed.Moreover,the attenuation ratio expression is demonstrated.Analysis and experiment show that when the initial status of the three-LACP is at the maximum output,if the second or third polarizer rotates alone,the minimum attenuation ratios can reach K-1 2 and K-1 3,respectively,and if the first polarizer rotates,a minimum attenuation ratio of K-1 2 K-1 3 can be obtained (K 1,K 2 and K 3 represent the extinction ratios of the three polarizers in turn).Furthermore,the attenuation ratio expression of n-LACP and the relevant attenuation characteristics are proposed.The minimum attenuation ratio of an n-LACP is (K 2 K 3 ··· K n)-1.     

导电介质中电磁波相移常数与振幅衰减常数的方向关系的讨论

对文献上给出的非均匀电磁波在同一均匀导电介质中传播时,电磁波的相移常数和振幅衰减常数方向之间满足定量关系的结论,重新进行了分析和推导,利用电磁波在导电介质界面的边界条件,给出了两种情况下的相移常数和振幅衰减常数的表达式,以及它们与界面法线的夹角正弦的表达式.结果表明,在同一均匀导电介质中,非均匀电磁波的相移常数的方向和振幅衰减常数的方向之间一般不满足定量关系.     

离散泡沫的光学衰减原理研究

为研究泡沫的光学干扰原理,基于几何光学原理和电磁波传输理论,对离散泡沫的光线折射及吸收等现象进行了分析,从光线传播方向和透射能量变化的角度研究了泡沫对光线的衰减,建立了衰减模型。通过计算和红外光谱及热成像试验,发现：泡沫结构和泡沫材料是造成光线强烈衰减的重要原因。结果显示：泡沫溶液的溶质/溶剂的消光能力、浓度等对特定波段光波的吸收产生关键影响;泡沫通过改变光线的传播方向,大大分散出射光线的能量密度;随着光线穿过泡沫液膜界面的次数增多,透射光强迅速衰减,透射能量迅速下降;其漂浮运动还将导致出射光线方向和能量密度分布的不确定性。     

降雨对无线激光通信的影响

通过激光信号在雨介质中传输的实验发现,在大雨环境下,激光信号透射率要比在小雨或微雨的情况下大。这说明光信号在小雨时衰减较大,在大雨时衰减较小。这一现象与人们通常所认为的有所不同。针对降雨对激光信号的影响,根据Mie散射理论和Weibull雨滴尺寸分布模型,分析了不同尺寸的粒子对光的散射作用以及对衰减效率因子的影响,推导出单球粒子对光波的衰减公式,得到了衰减与降雨率的确定关系。通过数值计算发现,与小粒子相比大粒子的前向散射光强更大且更加集中;激光信号在雨介质中传输时,衰减系数在小雨时较大,中雨、大雨时较小,暴雨时不断增大。这一结果与实际情况较吻合,为激光在通信系统中的应用提供了一定的理论依据。     

高能激光束在线测量系统的光强衰减设计

 针对环形光刀取样式高能激光束在线测量系统应用中光电探测器线性饱和功率密度低而被测高能激光功率密度高的特点,采用对取样激光扩束和介质膜衰减片级联衰减的方式,实现了数千倍的线性光强衰减。介绍了环形光刀扫描取样及其扩束衰减原理,并对介质膜衰减片在激光入射角 0°~15° 和功率密度1~1 000 W/cm²条件下的透过率特性进行了分析,用实验验证了该光强衰减设计的有效性。     

基于拟合衰减差自补偿的分布式光纤温度传感器

针对斯托克斯光和反斯托克斯光的本质损耗、附加损耗使分布式光纤温度传感器产生测温误差的问题,通过对分布式光纤温度传感器的温度解调原理的研究,提出了拟合斯托克斯光与反斯托克斯光之间衰减差的方法实现温度自补偿,以此减小测温误差.以传感光纤上不同位置的两部分作为参考段和测温段,参考段的光信号作为测温段拟合多阶衰减差和解调温度的参量,通过引入多阶拟合结果解调温度,减小因斯托克斯光和反斯托克斯光的本质损耗、附加损耗导致的温度误差,实现温度的初步修正.改变光纤上同一位置的温度,取3组不同温度值及对应信号值计算引入拟合衰减差前后的瑞利噪声,分析了瑞利噪声与光纤长度和温度的关系,通过引入拟合衰减差消除瑞利噪声,减小了斯托克斯光和反斯托克斯光的本质损耗、附加损耗导致的瑞利噪声误差,实现温度的再次修正.分析比较多阶衰减差拟合结果对测温误差以及消除瑞利噪声的影响,获得最优拟合阶次.在拟合因参考段的附加损耗而导致的测温段的附加误差后,通过拟合结果进行温度补偿,完成了最终温度修正.实验结果表明,在30-90℃,引入一阶线性拟合结果的温度修正效果最好,经过三次修正后,测温误差从10.50℃降低至0.90℃.     

沉积物中声速和衰减系数的宽带测量方法

海底沉积物作为海洋波导声传播的下边界普遍存在于大洋中,获知其特性对于准确的声传播和混响建模是十分必要的。为了能够快速而准确地测量沉积物中的声速和衰减系数,提出一种基于脉冲压缩技术的测量方法,对接收信号进行压缩来提取透射波,根据不同厚度样品的透射波来计算沉积物中的声速和衰减系数。该方法不仅可以克服实验过程中经常遇到的多途干扰,而且测量过程简单,可以同时获得测量频带内所有频点的声速和衰减系数,即实现了对声速和衰减系数的宽带测量。在实验室环境条件下,90~170kHz的测量频带内,测得沙样品中的声速为1710~1713m/s,衰减系数在56~70dB/m之间。通过窄带和宽带测量结果的比较可以看出,声速的宽带测量结果与窄带测量结果吻合得较好,而衰减系数在频带后半部分存在较大的起伏。      

径向双折射滤波器的超分辨性能研究

超分辨技术因其可以超越经典的衍射极限而为人们所熟知．并且．在光存储和共焦扫描成像系统中有着广泛的应用。把由两个偏振器和一个圆对称的双折射元件组成的径向双折射滤波器引入超分辨技术,借助琼斯算法推导出其光瞳函数的表达式。由分析得出通过改变径向双折射滤波器中偏振器的偏振方向和双折射元件的主轴之间的夹角,即可实现光学系统的横向超分辨或轴向超分辨。同时对评价该器件超分辨性能的参量第一零点比、斯特尔比和旁瓣强度抑制比做了详细的讨论。该滤波器用于超分辨技术的优点在于其制作不涉及相位的变化而比较简单,且费用比较低。缺点是旁瓣能量过高,但可以通过采用共焦系统来抑制。