部分相干光与相干光在湍流中的传输特性实验研究

相干光经湍流传输引起光强闪烁效应,理论研究表明利用部分相干光可降低该影响,而相关的实验验证鲜有报道。利用水介质的对流湍流池模拟产生了Rytov方差为0.04~0.16的湍流,进行了弱起伏区湍流中部分相干光及相干光的传输实验,由接收光强计算出其光强闪烁指数随湍流Rytov方差的变化关系。实验结果表明:随着湍流强度的增加,部分相干光与相干光的闪烁效应均增强,但部分相干光的闪烁指数小于相干光。将实验数据与Andrews等人建立的闪烁指数理论模型进行比较,得出了较为一致的结论。     

基于FPGA的超高速线阵CCD信号采集系统的设计与实现

线阵CCD已广泛应用于在线检测、图像识别等系统,目前高帧率采集系统多在200~500Hz之间。高速线阵CCD采集系统,如1K甚至10KHz以上的采集要求,设计难度大,电路实现复杂,需要专用处理器,产品成本高,提出了一种采用并行高速FPGA驱动线阵CCD,通过常规分立元件完成模拟信号处理,实现数字信号实时传输的方案。该方案不仅简化了硬件设计上的难度,在同等性能情况下,可实现每秒万帧的高速采样,大幅度降低了成本。方案选用Altera FPGA作为控制核心,实现高速信号采集的同时,在片上实现一定的图像算法,不仅加速了图像处理速度,同时降低了计算机的处理压力。最后,本电路通过USB2.0接口,完成数据的实时传输。设计具有高帧率、高灵敏度、性能稳定,便携使用等特点,同时还有一定的通用性,已应用于一些光学系统中。     

大粗糙度表面激光散射特性实验研究

大粗糙度表面激光散射特性实验研究韩香娥，吴振森，张向东（西安电子科技大学物理系西安７１００７１）ＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓＳｔｕｄｙｏｆＬａｓｅｒＳｃａｔｔｅｒｉｎｇｆｒｏｍＶｅｒｙＲｏｕｇｈＳｕｒｆａｃｅｓ￥ＡｈｓｔｒａｃｔＷｅｐｒｅｓｅｎｔｅｘｐｅｒ...     

高斯波束对离心球的辐射俘获力

基于广义洛仑兹-米氏理论(GLMT),研究了高斯波束对离心球的纵向辐射俘获力.用积分区域近似法计算波束系数,散射场的展开系数由矢量球面波函数的加法定理并求解边界条件得到.给出了高斯波束对在轴离心球辐射俘获力的计算公式并进行了数值模拟.将离心球退化为同心双层球,对离心球辐射俘获力的公式进行了验证.讨论了离心距对纵向俘获力的影响,也讨论r束腰半径、介质折射率和波长对纵向辐射俘获力的影响.     

垂直入射时无限长分层柱电磁散射的改进算法及应用

结合非均匀球粒子对平面波散射的散射场计算的改进算法,提出了平面波垂直入射无限长分层圆柱散射场快速稳定而有效的改进电磁散射算法。与已有算法相比,改进算法所能计算的无限长非均匀介质圆柱的尺寸参量突破10000,计算层数达到106,并且计算时间很短,最多仅为几秒。该算法可以用于不同的波段以及不同领域的任意无耗或吸收无限长圆柱体散射场的计算。最后将该算法应用于梯度折射率聚合物光纤(GI-POF)散射特性的研究,为非接触、在线测量聚合物光纤折射率分布提供了理论依据。     

多层球对高斯波束散射的德拜级数研究

基于广义洛伦兹-米氏理论,利用多层球粒子散射系数的德拜级数展开公式,提出了一种新的研究多层球粒子对高斯波束散射的方法。计算结果与已有的广义洛伦兹-米氏理论算法的计算结果吻合得很好。利用该方法有效分离了折射率分布满足指数变化规律的多层球粒子对高斯波束散射的远区散射场中多阶彩虹的干涉强度分布。数值模拟了双层球的归一化双一阶彩虹强度分布以及各层的一阶彩虹艾里结构。最后分析讨论了高斯波束的入射位置和束腰半径对多层球单阶彩虹强度分布的影响。     

利用彩虹强度角谱分布对圆柱直径的测量

采用ＣＣＤ线阵的散射光强角分布测量系统,测量了水、酒精液柱、光纤的彩虹角分布。根据严格米氏理论,数值研究了大尺寸参数圆柱的彩虹现象,获得与实验相吻合的数值结果。讨论了几何光学和艾里理论局限性,将米氏理论和几何光学结合,对彩虹现象给予了更为合理的解释。利用第一级彩虹角反演折射率,以及将彩虹强度导数角分布进行快速傅里叶变换获得了角谱反演圆柱粒子的直径。并讨论了利用角谱反演粒子折射率和直径的精度。     

梯度折射率球对在轴高斯波束散射的几何光学近似

基于梯度折射率(GRIN)球对平面波前向散射的几何光学近似(GOA),推导出GRIN球对在轴高斯波束散射的GOA.详细推导高斯波束在GRIN球中的散射角和相位公式,给出了算法实现步骤.在此基础上,利用扩展后的GOA计算了粒子的散射强度分布,并与广义洛伦兹一米理论(GLMT)的计算结果进行比较;由于表面波的影响,当波束的束腰半径大于等于粒子半径时散射强度分布与GLMT计算所得的结果相比存在误差.比较结果表明扩展后的GOA方法适用于束腰小于粒子半径的情况.对比GOA方法和GLMT的计算速度,结果表明GOA方法具有较高的运算速度.     

温度变化环境中Au纳米球光学性质的研究

理论分析了贵金属纳米颗粒介电函数的尺寸及温度修正,考虑环境介质折射率的色散及随温度变化关系,计算了温度变化环境中Au纳米球的光学性质.结果表明,体相和纳米Au金属介电函数实部均随着温度升高而增大,而体相材料和纳米Au介电函数虚部表现出不同的温度特性;对于纳米球的光吸收效率,温度升高,纳米球的吸收峰峰值增大;对10~100nm的Au纳米球吸收效率的温度灵敏度分析表明,Au纳米球的光吸收效率温度灵敏度随粒径增大而减小.