圆盘型液体线性光电折射率计

提出一种具有线性响应的圆盘型液体光电折射率计，光线在圆盘内的多次反射显著地消除了非全内反射的影响，有效地改善了测量线性度，这种圆盘型光电折射率计甚至可对非平行入射光束仍保持相当好的线性度。     

圆盘式折射计中的光线分析

本文对作者提出的圆盘式折射率计里的光线,特别是非平行光线的传输问题进行了详尽的分析.分析及计算机计算表明,圆盘式折射率计的线性度甚至可对非平行光线仍良好保持.圆盘内光线的多次反射克服了非全内反射的影响,使得输出线性度仍然得以保持.有关参数设计及改进精度的讨论亦在本文作了讨论.     

周期结构薄膜在折射率色散下反射区特性研究

周期性结构是光学薄膜设计的基本物理模型,给出了反射区中心波长的一般性条件,研究了在膜层材料存在折射率色散情况下,等厚周期结构和非等厚周期结构的薄膜反射区中心波长与带宽特性.研究结果表明:在等厚和非等厚周期结构中,考虑膜层材料折射率色散与忽略色散情况相比,中心波长向长波方向移动,反射级次与相对波数的线性关系偏离;在薄膜光学厚度一定的非等厚周期结构中,高折射率层光学厚度大于低折射率层时,反射级次与相对波数的线性关系偏离度高;非等厚周期结构薄膜的带宽在低反射级次上小于等厚周期结构,同时膜层的色散对反射带宽影响不大.     

液体折射率光电测量系统

本文介绍了一种光电液体折射率计的理论解析、测量原理、系统构成与实验结果,从理论研究与实验结果表明本折射率计有好的可行性。     

光纤光栅反射谱对非均匀应变的展宽响应

光纤布拉格光栅在非均匀应力场作用下，其纤芯折射率及光栅栅距都将产生非均匀变化，本文给出了光纤光栅与非均匀应变场的相互作用模型，建立了反射谱对非均匀应变的响应关系。并给出了线性应力场的实验结果。     

基于SM-NCF反射光谱辨识的液体折射率监测方法

针对分子生物学与环境监测领域高灵敏度特异性检测需求,提出一种基于反射光谱特征辨识的单端反射式光纤折射率传感器模型,并给出了这种基于多模干涉原理的单模光纤-无芯光纤(Single mode fiber-No core fiber, SM-NCF)串接结构传感机理及其理论模型。无芯光纤实质上是一种结构特殊的多模光纤,在实际应用中无芯光纤结构本身作为纤芯,外界环境介质当作包层,构成光波导结构。这与普通多模光纤相比,不需要采用氢氟酸对多模光纤的包层进行化学腐蚀,不会降低光纤的机械性能,也不会破坏芯模传输条件,可以更好的实现对周围环境折射率的传感监测。当无芯光纤所处外界环境折射率发生改变时,其波导结构和包层有效折射率均会发生改变,从而引起传输光信号的纵向传播常数和模场分布也会随之发生改变,最终导致不同波长对应传输光功率的变化。上述效应反映在反射光谱上,即干涉波谷对应的谐振波长、波谷峰值强度以及半波宽度发生相应变化,通过辨识该反射光谱特征就可实现对外界环境折射率的测量。借助光束传播法(BPM),数值模拟得到无芯光纤长度分别为自映像距离和非自映像距离时的SM-NCF内部光场能量分布规律,并制作了无芯光纤长度分别为自映像距离和非自映像距离的SM-NCF光纤折射率传感探头,将作为传感区域的无芯光纤一端与标准单模光纤熔接,采用磁控溅射技术在无芯光纤另一端面镀上金膜,用以提升反射光谱强度。在此基础上,搭建了基于SM-NCF终端反射型的光纤折射率试验系统,并开展了相关实验研究。研究结果表明,当无芯光纤长度是15 mm(自映像距离)时,随着液体折射率从1.331 5依次增大至1.390 2,SM-NCF反射光谱逐渐向长波方向偏移,其反射峰谐振波长对应的折射率灵敏度约为197.57 nm·RIU-1,相关系数为0.93;反射峰值强度也呈现逐渐降低趋势,其折射率灵敏度约为-62.80 dB·RIU-1。当无芯光纤长度是20 mm(非自映像距离)时,随着液体折射率依次增大,SM-NCF反射光谱呈现明显双峰现象,且均逐渐向长波方向偏移,dip2谐振峰波长折射率灵敏度约为133 nm·RIU-1,相关系数为0.96;反射峰值强度也呈现逐渐降低趋势,其折射率灵敏度约为-31.66 dB·RIU-1。对比分析可知,不论是从反射峰谐振波长偏移的角度,还是从反射峰值强度的角度,自映像距离长度对应的 SM-NCF终端反射型光纤传感器均具有较高灵敏度。对于相同折射率液体环境,非自映像距离长度对应的SM-NCF反射光谱半波宽度与自映像距离长度相比,呈现显著变窄趋势。相对于SMS透射型传感结构,当传感区域长度相同时,SM-NCF反射型结构能够实现对光波信号的往返两次调节。这种终端反射型SM-NCF传感器改进了传统透射型折射率传感器不便与待测液体相接触的缺点,具有结构简单、易于制作、抗电磁干扰能力强以及便于远程遥测等优点,能够为后续生化与环保监测领域研究应用提供有益支持。     

芯内双微孔复合腔结构的光纤法布里-珀罗传感器研究

提出了一种基于芯内双微孔复合结构的全光纤干涉传感器结构,建立了传感器反射光谱的理论模型,给出了反射光谱强度与微孔长度、孔内介质折射率、微孔端面反射与损耗系数以及光纤的特性参数间的关系,并模拟了传感器光谱对温度和折射率变化的响应特性.利用193 nm准分子激光器,在普通单模光纤上加工制作了具有复合腔结构的全光纤多参量传感器,进行了传感实验研究.结果表明,该传感器具有优于99%的温度、折射率线性响应度,对应两套温度和折射率灵敏度分别为-0.172 nm/℃,1050.700 nm/RIU和0.004 nm/℃,48.775 nm/RIU,不仅能够实现温度、折射率以及它们的区分测量,还能够应用于气体压力的测量,测量精度可达0.3 kPa.     

电光材料调制误差对平行光束干涉投影的影响

为研究电光材料调制误差对干涉条纹质量的影响,建立了电光晶体对干涉条纹的成像模型,分析了晶体折射率、平面度与波前调制的关系及其非理想情况下的条纹成像特征。实验表明,晶体折射率的畸变会使干涉条纹变形,折射率离散化阶数直接造成投影条纹的高次谐波成分,甚至使投影条纹严重失真;在折射率线性增长的情况下,晶体平面度在0.1 μm的范围内也会引起干涉条纹畸变。     

折射率随膜层厚度而变化的非均匀干涉膜层

具有折射率梯度的光学玻璃表面上的非均匀透明膜,可用于干涉镀层的消色差。关于非均匀膜的问题,有许多理论性的文献都已基本上阐述过。当基底与膜层间的界面上第一层有非均匀的折射率时,双层透光膜层上具有低剩余反射的光谱区扩大,这样,实际上要使用非均匀膜。具有高折射率的材料要求透光以及折射率有大的差别,要降低两胶合零件界面的反射时,采用具有折率梯度的镀层。现在已研究出在真空中,用蒸发法改变折射率给定形状的镀层工艺。本文介绍具有非均匀膜的玻璃表面光谱反射的计算,非均匀膜的折射率按接近玻璃     

一维光传输介质中折射率波动的统计表征

介绍了一种基于介观反射光谱分析的纳米尺度折射率波动表征的方法,揭示了介观反射光谱用于纳米尺度折射率波动表征的机理.采用时域有限差分方法,分析了光在一维折射率分布介质中的传播情况和光谱特征,并通过精确控制一维通道内部折射率波动的标准差和空间相关长度,定量分析了混乱度的仿真计算值及其与理论设置值的关系.结果表明,反射光谱对...     

研究多普勒效应的实验装置

从氦氖激光器1发出的光束,入射到半透分光镜2上。折射光束通过透镜4,而反射光束再次从平镜3上反射,并通过透镜5。两束光分别被透镜聚焦在纸质圆盘6上正相反的两点附近。圆盘固定在电动机轴上,并使它通过两个导向器7。被圆盘散射的部分光线反向地射到放在离圆盘适当距离的透镜4和5上,使从平镜2和3上反射的散射光束会聚在法布里-珀罗干涉仪9两玻璃平板之间的区域。观察可通过望远镜10进行。圆盘边缘有一小孔8,在圆盘旋转时,激光束周期性地通过小孔进入光电二极管VD_1。在电阻R_1上产生的电压脉冲输入频率计11。如果入射光束对圆盘平面的倾角为α,圆盘线速度为ν,则在与圆盘相联系的参照     

蔗糖溶液浓度与折射率、旋光度关系的实验研究

以蔗糖溶液为研究对象,研究其浓度与折射率、旋光度三者之间的关系。通过分光计测量激光光线通过溶液的入射角和折射角,计算得到不同浓度蔗糖溶液的折射率。通过WXG-4圆盘旋光仪测量不同浓度蔗糖溶液的旋光角度。由实验结果可知蔗糖溶液的折射率、旋光度与浓度之间基本呈线性关系。     

半导体激光器光束质量改善新技术综述

半导体激光器是一种重要的光电器件,其出射光束的质量改善在应用中具有十分重要的意义。介绍了采用折射原理的渐变折射率透镜光束改善系统,以反射原理为依据的高精度反射元件,以衍射理论为基础的二元系统和多原理结合的光束性能改善系统。对近期国内外出现的像散梯度渐变折射率透镜、液胞器件、独立反射元件等新技术进行了阐述。     

第50届国际物理奥林匹克竞赛实验试题第一题解答

正第50届国际物理奥林匹克竞赛实验试题第一题是光学测量,主要内容有三部分,分别为:圆盘折射率测量,衍射光栅参数测量,三棱镜折射率测量。本文在大赛提供的答案的基础上对本题进行了重新解答。A部分:圆盘的折射率(5.5分)A.1(1.0分)本题是通过观察光束在圆盘内的传播路径来测量折射率。     

混合导引型光子晶体光纤中纤芯折射率相关的导光特性研究

利用全矢量有限元法研究了一种混合导引型光子晶体光纤在纤芯折射率改变时,光纤导光机理和模式的演变特性.当纤芯折射率小于混合包层中空气孔包层的有效折射率时,芯模的导光机理为"双带隙导引型";当纤芯折射率位于空气孔和高折射率两套包层的有效折射率之间时,芯模的导光机理为"单带隙+全内反射导引型";当纤芯折射率大于高折射率棒包层的有效折射率时,芯模的导光机理为"全内反射导引型".并对该光纤在上述三种条件下的导光特性进行了比较和讨论.这些结果对设计特殊用途的光子晶体光纤具有指导意义. 关键词： 混合导引型光子晶体光纤 带隙 模式     

各阶克尔非线性折射率对强激光大气传输的影响

用数值方法研究了各阶克尔非线性折射系数对强激光传输的影响,结果显示第7阶克尔非线性系数和第9阶克尔非线性系数协同影响激光传输,当第7阶克尔效应起作用时,忽略第9阶克尔效应的作用会导致光强随传输距离震荡剧烈,传输非常不稳定。要得到稳定传输需要第7阶克尔非线性系数和第9阶克尔非线性系数同时起作用或同时不起作用。在自聚焦阶段第3阶非线性折射率对折射率改变起主要作用,在稳定光丝传输阶段第7阶克尔非线性系数,第9阶克尔非线性系数起主要作用。第5阶克尔系数在整个传输过程中对折射率的改变一直比较小。     

基于非完整表面缺陷模式的一维光子晶体高分辨率折射率传感器

介绍了一种新型一维光子晶体非完整表面缺陷模式折射率传感器的原理及方法,并构建了高分辨率、高Q值传感器探测实验系统,利用二甲基砜溶液验证了这种传感器.实验结果表明,该折射率传感器的灵敏度为3 025 nm·RIU-1(Refractive index LJnit),当光谱仪的分辨率为0.01 mn时,传感器的分辨率为3.3×10-6RIU.该传感器的Q值为260,并且在1.4～1.42范围内具有良好的线性度(线性度为0.991 27).文章分析了传感器Q值与光子晶体周期数及被探测液体厚度之间的关系.理论和实验证明这种全反射型光子晶体表面波传感器具有与SPR相似的无标、实时生物检测的特点且可获得更高的探测灵敏度、Q值和分辨率.     

光电极值法结合外差干涉法监控膜厚的研究

光电极值法是光学薄膜厚度监测的常用方法,该方法在镀膜前引用块状材料的折射率设计膜系。而在实际镀制过程中,用于镀制光学薄膜的材料折射率会发生改变,从而给膜厚的监控带来误差。为了避免折射率变化的影响,采用外差干涉法测量折射率,将实际测得的薄膜折射率应用光电极值法监控薄膜的设计,从而减少了因材料折射率的变化引起的误差。以750nm截止滤光片的镀制为被测对象进行了实验,对制备的滤光片透射率光谱曲线进行了比较。结果表明,实际的透射率曲线与设计的透射率曲线吻合较好,两次实验曲线平均吻合度均在98%以上,系统稳定性很好,从而说明结合外差干涉法的光电极值监控法可以很好地克服折射率变化引起的误差。     

非圆柱形发散梯度折射率棒透镜光线传播轨迹的解析解族

本文研究光线在具有非圆柱形等折射率面的发散型梯度折射率棒透镜中的传播规律,提出在轴向弱非匀条件(即dg~(-1)(z)/dz<<1下近轴子午光线轨迹的一种解析表达式.从该解析式的解析解,棒透镜梯度参数g(z)所满足的条件出发,导出棒透镜的折射率分布族.文中给出了两个线性无关的光线传播轨迹的解析解族,并以一种发散型棒透镜为例讨论了近轴成像特性.     

具有大范围高分辨率线性响应特性的超短无芯光纤溶液折射率传感器

通过理论与实验对比, 证明模式传输分析(MPA)方法求解单模-多模-单模(SMS)结构的可行性. 以MPA理论为基础, 提出了SMS结构折射率传感装置线性响应点的寻找方法. 利用该方法为实验制作的无芯光纤SMS折射率传感器设计了大范围高分辨率线性响应位置, 并在实验中获得证实. 实验采用短至4.4 mm的直径104 μ无芯光纤, 在折射率1.326–1.417范围上获得了19.10 dB的功率线性变化, 以商用光功率计0.01 dB分辨率计, 折合折射率分辨率4.76×10^-5, 实现了理论指导下的大范围高分辨率线性响应. 关键词： 全光纤折射率传感器 多模干涉仪 SMS 无芯光纤