生物组织的δ-P1近似漫反射光学模型

本文研究了生物组织的改进的δ-P₁近似漫反射光学模型,推导了含有等效光源一阶矩的双点源近似空间分辨漫反射解R_δ－P1(ρ).研究表明,考虑等效光源一阶矩的光学模型,较好地描述了具有强的前向散射特性和较大吸收系数的生物组织散射特性;与漫射近似下的漫反射率R_SDA(ρ)相比,新的光学模型能较好地描述光源附近的漫辐射强度分布,并且由于解析表达式中含有散射相函数的二阶参量γ,这对 关键词： 组织光学 1近似')" href="#">δ-P₁近似 等效光源 微区漫反射     

基于delta-P1近似模型的空间分辨漫反射一阶散射参量灵敏度研究

以delta-P1近似光学模型为基础, 推导了双点源近似下空间分辨漫反射一阶散射参量μ_s'灵敏度的解析式, 并进行了数值分析和比较. 研究表明, 与混合漫射近似模型和漫射近似模型相比, delta-P1 近似模型能更好地描述强散射较强吸收情况下近光源区域生物组织漫反射光子的分布, 且在有效反照率a'>0.83时, 获得最佳优化距离ρ_opt, ρ_opt 随μ_s' 的增大而减小, 且在距光源约2.7—4个输运平均自由程处μ_s'的变化对测量吸收的影响最小. 这项研究对于优化传感器几何结构以及生物组织光学参量的测量具有重要意义.     

Delta-P1近似漫反射光学模型的二阶参量灵敏度

基于Delta-P₁近似漫反射光学模型, 推导了双点源近似下空间分辨漫反射解对于Henyey-Greenstein散射相函数的二阶参量γ的灵敏度表达式, 研究了参量γ对漫反射分布的影响. 研究表明, 与漫射近似模型相比, Delta-P₁近似漫反射光学模型不仅含有散射相函数的二阶参量γ, 而且在弱吸收或强吸收的情况下, 参量γ对于光源附近(ρ<1.0 mm)的空间分辨漫反射都存在较大的影响(极值大于30%). 因此利用γ研究漫反射光分布对于获取组织光学信息具有重要的意义.     

空间分辨漫反射的高阶参量灵敏度

光源附近的空间分辨漫反射与散射介质的高阶光学参量有关.为了研究高阶参量对漫反射的影响，定义了二阶参量灵敏度和三阶参量灵敏度，它们表示了由于高阶参量变化导致漫反射变化的相对量.从P₃近似理论出发，推导了二阶参量灵敏度和三阶参量灵敏度的解析表示，并进行了数值分析和比较.研究表明，在大于一个输运平均自由程的非漫射近似区域，反射率随二阶光学参量增加而增加，其灵敏度随着空间变化，并在小于两个输运平均自由程内出现极大值；相比之下，三阶光学参量对漫反射率的影响可以忽略. 关键词： 漫反射 3近似')" href="#">P₃近似 灵敏度     

基于混合漫射近似的空间分辨漫反射光学参量灵敏度的研究

根据空间分辨漫反射的双点源混合漫射近似模型, 推导了空间分辨漫反射率对生物组织吸收系数μ_a和有效散射系数μ'_s灵敏度的解析表示, 系统研究了在强吸收条件近光源区域吸收系数μ_a和有效散射系数μ'_s对漫反射光子分布的影响. 研究表明: 吸收系数的灵敏度随光源与探测器间距ρ的增加呈线性增长, 其斜率正比于(μ'_s/μ_a)^1/4, 比例系数约为1.4, 同时获得一个优化的探测距离ρ_opt, 距离光源约3.4个输运平均自由程, 在这个距离处有效散射系数的变化对测量吸收的影响最小. 这项研究对于生物组织的光学性质测量以及漫反射光谱技术的应用具有重要意义.     

基于P3近似的空间分辨漫反射研究

光源附近组织的空间分辨漫反射是近年来生物医学光子学领域的一个研究热点,其目的是发展一种能够测定活体生物组织光学参量的新技术。漫射近似理论研究光源附近组织的空间分辨漫反射具有很大局限性。P3近似理论考虑了相函数的三阶矩,能较准确地描述光源附近组织的光辐射分布。研究了基于P3近似的空间分辨漫反射,从输运理论的PN方程组出发,导出了P3近似方程组和P3近似的格林函数解;阐述了漫射近似与P1近似的关系,给出了外推边界条件下,准直光束近似后的P3近似漫反射率的完整表示,讨论了相函数二阶参量对P3近似漫反射的影响,并与漫射近似和蒙特卡罗模拟结果进行了比较,指出了P3近似的应用范围。     

用于组织光学特性参量测量的改进型双积分球系统

研制了一套改进型的双积分球系统,通过对光源功率的监测,可以准确获取生物组织的光学特性参量.文中详细阐明了该系统的组成、原理、测量技术及获取光学特性参量的逆加折叠方法;并分两种情况,即用改进型的双积分球系统及常用的双积分球系统分别对内脂与细粒蓝的光学特性参量(632.8nm)进行了测量,结果表明改进型系统能很好消除光源波动对测量所带来的影响,所测量的数据更准确,误差更小.     

椭偏光谱法研究溶胶-凝胶TiO2薄膜的光学常数

以钛酸丁酯为前驱体,采用溶胶-凝胶工艺成功制备了TiO₂薄膜.利用反射式椭圆偏振光谱仪测量了薄膜的椭偏参量Ψ和Δ,并用Cauchy模型对椭偏参数进行数据拟合,得到了薄膜的厚度和光学常数在380—800 nm的色散关系.用分光光度计测量了薄膜的反射率,并用干涉法计算薄膜的厚度;使用原子力显微镜观测了薄膜的表面微结构,分析讨论了不同退火温度处理的薄膜微结构与光学常数之间的关系.研究结果表明,Cauchy模型能较好地符合溶胶-凝胶TiO₂薄 关键词： 光学常数 2薄膜')" href="#">TiO₂薄膜 溶胶-凝胶 椭圆偏振     

含有高阶参量的生物组织光学漫反射的半经验解析模型

漫反射光谱技术对生物组织快速和无创测量具有非常重要的意义,但缺乏精确的关于漫反射的解析解限制了该技术有效的应用.本文根据光子迁移理论和二阶相似关系推导了半经验公式,然后利用Monte Carlo方法研究了二阶参量γ对半经验公式的影响.研究表明,当小孔径收集漫反射光时,反射率与γ成二次函数关系.与其他含有高阶参量γ的解析模型相比,本文提出的半经验解析模型具有简单的数学形式,这为生物组织光学参量测量和漫反射光谱应用提供了新的理论和技术支持.     

基于双积分球和锁相放大测量的近红外多波长光学参量测量系统的研究

介绍了一种基于近红外LD光源及锁相检测技术的双积分球组织光学参量测量系统,波长范围为1 300 ~1 600 nm,正弦电调制光信号,光开关切换不同波长.提出了积分球系统改进措施,测量了散射/吸收混合溶液在1 310 nm下的光学参量,结果显示,约化散射系数和吸收系数的测量相对偏差分别<5%和10%.     

散射相函数的高阶光学参量研究

漫反射光谱技术被广泛应用于无创测量生物组织光学性质。当光源与探测器很近时,仅仅依靠吸收系数μ_a和约化散射系数μ′_s不能准确描述光源附近光的传播状态。而二阶光学参量γ的引入改善了近光源光的传播状态的描述。本文将生物组织的散射等效成特定球形颗粒的散射,基于Mie散射理论,计算了与散射相函数p(θ)有关的单粒子和多分散系粒子的二阶光学参量γ,研究了γ随尺度参数α和相对折射率m的变化规律,描述了γ与组织结构参量之间的联系,并阐述了γ对粒子特征的表征能力。研究表明,参量γ对尺度参数α小于2的微粒尺寸的改变是敏感的,并呈二次函数关系,其系数与相对折射率呈线性关系;对于相对折射率和尺度参数都不相同的两个粒子,他们的各向异性因子g相同时,二阶光学参量γ却不同,粒子越大,γ表征粒子特征的能力越强。这对于无创探究组织微观形态具有深远的意义。     

生物组织光学参数的离体和在体无损测量

利用漫反射无损测量装置对实际生物组织的光学性质进行了测量,同时对人体前臂进行了在体测量,利用漫射近似所得到的两个解析表达式,对实验数据进行非线性拟合得到了两组光学特性参数,与其它文献中的结果相比较,一方面证实了我们实验设计的可行性,另一方面验证了漫射近似所得到的两个解析表达式之一更准确一些.     

1550 nm垂直腔面发射激光器的特征参量随温度的变化

在采用自旋反转模型分析垂直腔面发射激光器（VCSELs）动力学行为的过程中,为了正确预测VCSELs的动力学行为,需要准确给出自旋反转模型中光场衰减速率k、总反转载流子衰减速率γ_N、线性二向色性系数γ_a、线性双折射系数γ_p、自旋反转速率γ_s和线宽增强因子α这6个特征参量.本文对1550 nm VCSELs在自由运行和平行光注入下的输出特性进行实验分析,获取了这6个特征参量的值,并着重研究了当激光器温度在10.00–30.00 ℃范围内变化时,这6个特征参量呈现的变化趋势.研究结果表明,随着温度的逐渐升高,γ_p整体呈现逐渐增加的趋势,γ_a,γ_s,γ_N和k呈现复杂的变化趋势,而α则呈现逐渐减小的趋势.     

温度对生物组织模拟液光学特性影响的研究

采用牛奶作为生物组织的模拟液,研究温度变化对生物组织光学特性的影响。应用双积分球技术对牛奶在光波波长为1100~1700 nm、温度25~40℃范围内的光学参量进行了测量,分析光学参量随温度的变化规律。结果表明,温度对散射作用的影响比吸收作用更大,随温度的升高,约化散射系数具有明显减小的趋势。与25℃相比,40℃下的约化散射系数下降了约10%;而吸收率的变化趋势不明显且规律复杂。以上研究结果与公开发表的人体离体皮肤组织光学参量随温度变化的研究结果基本一致,从而为深入研究温度对生物组织光学测量的影响提供了理论和实践上的指导。     

光源附近空间分辨漫反射的SP3研究

根据P₃近似对半无限生物组织的空间分辨漫反射理论,研究了强吸收条件下光源附近 光辐射分布的简化表达式SP₃函数.研究表明:组织吸收越强, SP₃函数越能准确描述光源附近空间 分辨漫反射;应用SP₃函数反演强吸收组织光学参数时,由不同起始距离的漫反射数据拟合得到的反演 结果曲线存在极值,极值附近对应的反演结果最接近实际组织光学参数.     

混合漫射近似模型的漫反射理论及其模拟实验研究

研究了一个改进的漫射近似模型.该模型将漫射近似中的漫射系数D用描述P₃近似的漫射系数D_asym替代.推导了这个混合的漫射近似模型在单点源近似和外推边界条件下的反射率R_Hybrid(ρ)的解析表达式,比较了有效反照率a′对标准漫射近似R_DA(ρ)和R_Hybrid(ρ关键词： 漫射近似 P₃近似')" href="#">P₃近似 混合漫反射模型 强吸收     

NO2分子的光学-光学双色双共振多光子离化谱

以Nd:YAG激光器的二倍频输出光为抽运光,其三倍频输出抽运的光学参量发生/放大器输出光为探测光,利用光学-光学双色双共振多光子离化光谱技术(OODR-MPI),获得了NO₂分子在605—675nm探测光波长范围内的多光子离化激发谱. 通过对NO₂分子离化机理的分析,确定了在此波长区间,NO₂分子经1+3+1双共振多光子过程离化,离化通道为NO₂(X²A₁)hν 关键词： 2')" href="#">NO₂ 光学-光学双共振多光子离化谱 里德伯态 分子常数     

基于层状WS2调制激光泵浦的光学参量振荡中红外运转特性

光学参量振荡器是重要的中红外相干光源.近年来,在激光调制方面,二维过渡金属硫化物展现了非线性可饱和吸收特性,因此有望成为光学参量振荡器基频激光的优良调制元件.本工作中,首先,实验测量了层状二硫化钨(WS₂)调制固体激光的输出特性.其次,结合主动声光Q开关,实现了主被动双调Q光参量振荡的运转,得到了纳秒脉冲宽度的中红外脉冲,并研究了WS₂对光参量转换的优化特性,发现WS₂纳米片除了能够压缩脉冲、提高峰值功率外,还能缓解单主动调Q光学参量振荡器中的"输出饱和下降"现象,这种现象可能起因于砷酸钛氧钾(KTiOAsO₄, KTA)的制冷不均匀. WS₂的可饱和吸收效应能够显著压缩光斑,减少高斯光斑的边缘能量,因此能够缓解KTA的温度梯度分布,从而优化输出特性.最后,基于WS₂的非线性透过率曲线,考虑非均匀展宽机制和大信号下的非饱和吸收,计算了WS₂的可饱和吸收特性参数,并求解了层状WS₂调制光学参量振荡器的速率方程组.本...     

交叉关联噪声对光学双稳系统平均首通时间的影响

研究了乘性色噪声和加性白噪声驱动的光学双稳系统中噪声对系统两个方向平均首通时间T₊（x_s1→x_s2）和T_-（x_s2→x_s1）的影响（平均首通时间是指从一稳态出发越过势垒到另一稳态所用时间的平均值）.通过Novikov定理和Fox近似方法得到相应的Fokker-Planck方程,利用最速下降法得到T₊（x_s1→x_s2）和T_-（x_s2→x_s1）的表达式.研究发现：乘性噪声强度Q和加性噪声强度D对T₊（x_s1→x_s2）的影响相同,对T_-（x_s2→x_s1）的影响不同;T₊（x_s1→x_s2）随乘性色噪声自关联时间τ的增大而增大,但随噪声间的交叉关联强度λ的增大而减小;T_-（x_s2→x_s1）随τ的增大而减小,随λ的增大而增大. 关键词： 平均首通时间 光学双稳系统 乘性色噪声 加性白噪声     

六方系InAlGaN晶体的长波长光学声子研究

利用拉曼散射实验方法对六方系InAlGaN晶体的光学声子进行了测量,同时利用修正随机元素同向位移模型对其光学声子与组分的关系进行了理论模拟。结果表明InAlGaN晶体的E₁与A₁光学声子分支都表现为单模行为,测量得到的In_xGa_0.45-xAl_0.55N晶体的A₁(LO)声子与计算结果一致。对In_xAl_0.42-xGa_0.58N晶体的A₁(LO)声子的计算结果与Cros的测量结果进行了对比,两者也相符。