光源角度配置对水下成像图像质量影响的研究

根据光线传输理论,推导照明光源角度配置对水下成像图像质量的影响。在光源和摄像机与目标距离相同的条件下,通过对图像衬度与信噪比传递函数的推导,得到了在成像距离不变条件下图像的衬度和信噪比随光源角度变大而增大的规律,并绘制出衬度和信噪比随光源角度变化的曲线,还对推导过程中引入的主要假设和近似条件对结果精确的影响进行了分析。最后对光源角度配置对图像质量的影响进行了有关验证实验,实验结果与理论结果一致。     

用于实现散射介质中时间反演的数字相位共轭的相干性

抑制散射介质对光的散射,调控光在散射介质中的传输,是光通信、生物光子学、光镊等领域的重要课题.设计并实现了基于宽谱光源和数字相位共轭的可调控光在散射介质中传输的时间反演实验系统.实验获取了不同相干长度下物光和参考光束之间的光程差与干涉图样、相位图及时间反演信号之间的关系,分析了光源相干性对调控光在散射介质中传输的影响.实验结果表明,基于宽谱光源的相干特性和数字相位共轭技术,通过调节光程差能选择性获取同一散射角度及相同传输路径的光束的相对相位,再利用空间光调制器对参考光束进行调控,实现光束的反向传播,从而选择性实现对同一散射角度及相同传输路径的光的时间反演.     

两个真空光悬浮纳米粒子间的光诱导偶极相互作用

光悬浮微纳米粒子系统是研究多体物理的重要平台,但是以往相关研究大多集中在液体环境中。真空光悬浮由于其显著的优势,近年来受到了广泛关注。本文利用两个紧聚焦光场单独捕获两个纳米粒子,在真空环境下,实验研究了粒子间由于散射光诱导的偶极相互作用。在不同捕获光偏振条件下,通过调控两个粒子质心运动（或扭摆运动）在频率简并附近的相对频率,测量了光诱导偶极相互作用强度。实验表明,粒子间光诱导偶极散射对扭摆运动影响很小,未观察到粒子间扭摆运动的相互作用;而质心运动在两束捕获光偏振都垂直于粒子间连线时,产生较强耦合,在两粒子间距为2.91μm时,得到沿捕获光传播方向质心运动在简并点处的耦合强度为1.6 kHz。     

一种用弱信号光调制的宽带光纤拉曼相干光源

本文考察了光纤中外加可调谐信号光条件下的受激拉曼散射现象,提出一种新的宽带光纤拉曼相干光源的设想。这种光源是利用波长可调的弱信号光来调制固定波长的强泵浦光在光纤中产生的高阶受激拉曼散射,使得高阶受激拉曼散射Stokes峰值波长随弱信号光的波长改变而改变。从而获得一个输出均匀而频带又比信号光宽得多的高强度相干光。     

水下摄影反向散射的研究与实验

由于水中光传输的特殊性,特别是水对光的反向散射,使得水下摄影的成象质量大大低于陆地摄影成象质量。本文从衬度的角度出发,着重讨论了水下摄影中反向散射对成象质量的影响,并比较了不同照明方式对摄影结果清晰度的影响,从而得出窄光束光源照明对提高摄影图像的衬度是大有好处的结果。 本文提供了一些理论分析和初步的实验结果。     

非线性拉曼激光雷达系统检测CO2气体的受激拉曼过程

 利用气体的受激拉曼散射增益效应的非线性雷达技术是探测大气中的CO₂气体的重要方法，用Nd:YAG固体激光器（1 064 nm）的三倍频光（354.7 nm）注入装有CO₂和N₂高压气体的拉曼管中，气体的受激拉曼散射（SRS）过程产生两种气体的一阶斯托克斯光，用来作为拉曼雷达的发射种子光源。介绍了产生光源的实验装置，论述了SRS中气体气压变化与一阶斯托克斯光能量输出变化的定量关系，得到最佳能量输出的优化条件，并对SRS中一阶斯托克斯光产生过程的物理机制进行了讨论。并根据光源的试验结果，设计了非线性受激拉曼雷达系统，对前期的普通拉曼雷达进行了实验，得到了初步的实验结果。     

光源近场测量在LED光学设计中的应用与研究

在LED光学设计中,传统方法多以LED光源的远场测试数据为设计依据,而远场测试仅仅是对LED光源相对粗糙的测量,并不能精确地描述光源的空间光分布情况。对LED光源详细空间光分布信息的获取,即LED光线集的获取已经成为LED光学设计的瓶颈问题。获取并合理利用精确、详实的LED光源信息尤其是光源空间光分布信息是LED光学设计的关键点。分别利用单颗LED芯片和LED模块做了两组对照实验,并利用照明解析软件对获得的实验数据进行处理和分析,通过对比实验中光源远场测试和近场测试获得结果之间的差异,强调了通过LED光源近场测试获取光源光线集对LED光学设计的重要作用。实验结果表明,LED光源近场测量获取的光源光线集可以为LED光学设计提供更为详细的光源的光空间分布信息。     

试谈两个光源的干涉

当前出版的教材有关光的干涉的论述中,大都谈到两个光源的干涉问题。较多的仍然说两个独立的光源无论如何都不会产生光的干涉现象[1-6];但是,已有一些书[7-8]谈到在有了激光以后,可以实现两个独立光源的干涉,只是实验条件困难一些。 我们认为:在讨论光的干涉条件时要考虑到光源的光谱线宽度和接受器的响应时间,即把光的相干条件与观察光的干涉的实验条件结合起来,应当承认两个独立光源已可实现干涉的事实。 一、关于光的干涉 杨氏双缝干涉实验距今已一百八十来年,光的干涉为广大物理学工作者所熟悉。比较一致的看法是:光的干涉通常是指两束…     

液滴微粒直径分布的激光散射法测量

本文利用氦氖激光器为光源在自行设计的光散射实验装置上对球形微粒群进行了粒径平均直径及直径分布的理论研究和测量.实验结果表明,本实验装置具有测量精度高、适用范围广和测量粒径范围宽等特点.     

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。     

关于由衍射片的背面反射光形成的衍射图样的讨论

在光的衍射实验中,我们看到的一般是由通过衍射片的直射光形成的衍射图样,但在衍射片的另一面,同样存在着另一个衍射图样,它是由衍射片的背面反射光形成的,两个衍射图样关于衍射片对称.本文给出了这种实验现象,并用巴比涅原理解释了这种现象.     

Optical design for enhanced prism type fingerprint scanner image contrast with asymmetrical aspheric lens

The design of optical prism fingerprint scanner with aspheric lens is researched. We propose a modified structure for optical prism fingerprint scanner, which has an asymmetrical aspheric lens on the output plane. It is numerically shown under elliptic valley similar fingerprint model that the optical image qualities of such a scanner are better than the scanner with symmetrical aspheric lens. When the fingerprint range is 15 mm, the results show that the minimum image contrast is 0.49 for an optical prism with asymmetrical aspheric lens, much better than a symmetrical aspheric lens with 0.20. The relative illumination variation is from 0.62 to 1.00 for optical prism with asymmetrical aspheric lens, and for the symmetrical aspheric lens it is 0.35 to 1.00. We conclude that an optical prism with asymmetrical aspheric lens is better than an optical prism with symmetrical aspheric lens.     

一维无序扰动周期结构中局域长度的对称等价变换

以一维周期结构光谱对称性为基础，提出了无序扰动周期结构有关局域长度的一个新的变换关系：对称等价变换，并用数值计算加以了验证.该等价变换描述了不同无序度的结构对不同频率光子局域能力之间的等价关系，为无序结构中光子局域性质的进一步研究提供了一个新的工具. 关键词： 局域长度 无序扰动周期结构 对称等价变换     

相衬显微镜衬比的分析

本文详细讨论了制约相衬显微镜衬比的各种因素,并针对不同的被观察样本提出了合适的观察方法。首先,叙述了相衬显微镜和暗场显微镜的基本原理,并根据观察时的实际情况,定义了衬比Fc.然后,分纯相位物体和既有振幅变化又有相位变化的物体两种情况,对影响衬比的各种因素进行了详细讨论,得出了相衬显微镜的衬比最大的条件,并比较了各种条件下相衬显微镜和暗场显微镜的灵敏度,从中得出:在观察弱纯相位变化的物体时,相衬显微镜要比暗场显微镜有效些;在观察既有振幅变化又有相位变化的物体时,相衬显微镜和暗场显微镜要比明场显微镜有效些,但视场中的光强变化已是物体的振幅变化和相位变化的混合效应,而不能单独反映出相位变化。     

Propagating anti-symmetrically coupled plasmons generation by electron beams

Propagating anti-symmetrically coupled plasmons that usually cannot be excited with incident light and radiate to far field can be efficiently generated by electron beams. An electron beam is proposed as a practical propagating anti-symmetrically coupled plasmon source due to that it couples differently to the surface plasmons than free radiation. Specifically, whispering-gallery anti-symmetrically coupled plasmons with the character of symmetrical coupled dipoles are excited by an electron beam in a nested ringlike waveguide, which is consistent with the dispersion of electron excited plasmons in an infinite-long nanowire pair.     

各向异性立方晶体的弹性格林函数及其应用

本文计算了各向异性立方晶体的弹性格林函数的级数展开式,给出了直到二级近似的展开式的系数。将所得结果应用于弹性偶极子模型,给出了对称中心所产生的位移场及两对称中心间的弹性相互作用的表示式。应用于Cu,K等强各向异性立方晶体,虽然级数的收敛较慢,但所得关于对称中心的位移场,及二对称中心间的互作用能的数值结果,竟与基于点阵的不连续性作出的点阵静力学计算所得的结果基本一致。从而表明,本文给出的直到二级近似的弹性格林函数的解析表示提供了一个可以普遍应用的简便的方法。它可以较准确地描述立方晶体的某些力学行为。 关键词：     

光栅光谱仪分辨率及波长范围计算公式的研究

对水平对称式Ebert-Fastie型光谱仪的参量及性能进行了分析研究.基于水平对称式Ebert-Fastie型光谱仪工作时的光路图,用几何方法推导出了入射光线与衍射光线的夹角、入射角、衍射角、可测光谱级次及波长适用范围的计算公式,该公式可通过简单编程计算结果.基于理论分辨率计算公式,并考虑到狭缝宽度导致实际分辨率低于理论分辨率,推导出了分辨率与狭缝宽度等结构参量之间关系的计算公式,对该公式求导得出提高分辨率的方法,并举例计算得出考虑狭缝宽度后的实际分辨率为理论分辨率的83％.     

Optics of Floquet-Bloch waves in dielectric gratings

The behavior of light in dielectric gratings is discussed in terms of the optical Floquet-Bloch waves (or modes). The emphasis is on the development of a good physical understanding of the nature of these waves, using the wavevector diagram to summarize their spatial dispersion and spectra. It is shown that Floquet-Bloch theory offers some advantages conceptually over the commonly used coupled-wave theory, because the rays of the Floquet-Bloch waves (given by their group velocities) play the same role in a periodic medium as do those of plane waves in isotropic or graded-index media. The effect on power conservation of truncating the Floquet expansions for the Floquet-Bloch waves is considered in detail. Using the greater intuitive power of Floquet-Bloch theory, it is shown (in contrast to recent claims to the contrary) how rigorous coupled-wave theory can be applied to symmetrical reflection gratings, and secondly how the light in these gratings can be viewed in terms of the multiple-beam interference of Floquet-Bloch waves, leading to behavior reminiscent of a low-finesse Fabry-Perot cavity.     

Focusing synchrotron radiation out of an electron storage ring without time distortion when electrons follow an orbital path of any plane shape

The geometrical-optical analysis of synchroton radiation shows that it is possible to define a mirror able to focus all the light emitted by an Electron Storage Ring of any plane shape within a small volume around a given point, I, lying anywhere in space, keeping unchanged the typical time pattern of the radiation. The focusing condition is that the symmetrical points of I with respect to the mirror tangent planes, lying in the orbital plane, describe an involute of the electron orbit: this condition defines the variation of the optical path.     

一种制作投影灰度正弦光栅的新方法

针对传统方法难以制作结构光三维投影测量设备的灰度正弦光栅元件,并以Ronchi光栅代替从而影响测量准确度,提出了一种制作灰度按正弦分布的光栅模板的新方法.通过对银盐全息干板透过率特性曲线的理论分析,指出在对比度为一的正弦干涉条纹下曝光不能得到线性记录和变换的原因,并提出了采用均匀非相干光预曝光提供偏置点来实现线性记录的新方法.实验表明,采用空间滤波法能够获得对称双光束正弦干涉条纹记录,并准确控制正弦干涉条纹曝光在干板的线性区域,可以达到线性记录并获得尽可能高的反衬度.