5个不同波长的激光及其线偏振激光辐照人正常膀胱组织光学特性

采用双积分球系统和光辐射测量技术的基本原理以及运用生物组织的光学模型,研究了476.5, 488, 496.5, 514.5和532 nm激光及其线偏振激光辐照人正常膀胱组织的光学特性。结果表明：组织对激光及线偏振激光的总衰减系数和散射系数均随着波长的增大而减小,而且线偏振激光与非线偏振激光入射是有明显的差异。吸收系数是随着波长的增大而缓慢地减小,但有一些起伏,而与是否线偏振光入射无明显差异。平均散射余弦也是随着波长的增大而减小,而且线偏振激光与非线偏振激光入射是有明显的差异。光学穿透深度则是随着波长的增大而增大,而有一些起伏。折射率在这5个波长范围内的值在(1.37～1.44)之间。Kubelka-Munk二流模型下组织对同一波长的激光及其线偏振激光的吸收系数、散射系数、总衰减系数和有效衰减系数没有显著性差异(P＞0.05)。组织对不同波长的激光或其线偏振激光的吸收系数、散射系数、总衰减系数和有效衰减系数则有些是有明显的差异。     

人膀胱癌组织对不同波长的激光及其线偏振激光的衰减特性比较研究

采用双积分球系统和光辐射测量技术的基本原理以及运用生物组织的光学模型,研究了4765,488,4965,5145,532nm激光及其线偏振激光辐照人膀胱癌组织的光衰减特性。结果表明在5个不同的激光波长范围内,KubelkaMunktwoflux模型下的人膀胱癌组织对不同波长的激光及线偏振激光的衰减特性是不同的,人膀胱癌组织对4765,4965,532nm激光及其线偏振激光的总衰减系数或有效衰减系数均具有显著性差异(P<005),而对488,5145nm波长的激光及其线偏振激光的总衰减系数或有效衰减系数则均没有显著性差异(P>005),人膀胱癌组织对532nm激光及其线偏振激光的总衰减系数或有效衰减系数均明显大于其他4个波长的Ar 激光及其线偏振激光的总衰减系数或有效衰减系数。在传输理论下人膀胱癌组织对5个不同波长的激光及其线偏振激光的总衰减系数均随着波长的增大而减小,人膀胱癌组织对4765,4965,5145nm波长的激光及其线偏振激光的总衰减系数均有显著性差异(P<005),其对488,532nm波长的激光及其线偏振激光的总衰减系数均没有显著性差异(P>005)。     

良性前列腺增生组织对钛宝石激光的吸收和散射特性

研究了经尿道等离子体双极电切除术(PKRP)切除和经尿道前列腺电切术(TURP)切除的前列腺增生(BPH)组织对640, 660, 680, 700, 720, 740, 760, 780, 800, 820, 840, 860和880 nm波长的钛宝石激光的光学特性及其差异,实验采用双积分球测量系统以及反向倍增法获取BPH组织的吸收和散射特性参数。结果表明：PKRP和TURP切除的BPH组织对这1３个不同波长的激光的吸收系数和约化散射系数都是随着激光波长增大而明显减小的,PKRP切除的BPH组织对这同一波长的激光的吸收系数和约化散射系数都明显较TURP切除的BPH组织对相应的波长的激光的吸收系数和约化散射系数要小,PKRP和TURP切除的BPH组织的吸收系数以及约化散射系数的最大值都在640 nm,其值分别为(0.885±0.022)和(0.955±0.024)mm-1以及(1.564±0.039)和(1.658±0.042)mm-1,其差异分别为7.91%以及6.01%,其最小值都在880 nm,其值分别为(0.443±0.011)和(0.455±0.011)mm-1以及(1.117±0.028)和(1.197±0.030)mm-1,其差异分别为2.71%以及7.16%。PKRP和TURP切除的BPH组织对660 nm的吸收系数的差异最大,其值为8.95%,其差异最小在860 nm,其值为1.75%,PKRP和TURP切除的BPH组织对800 nm的约化散射系数的差异最大,其值为9.13%,其差异最小在640 nm,其值为6.01%。     

油雾浓度对激光偏振度的影响

基于斯托克斯矢量,通过测量偏振度,研究不同入射偏振态的激光分别在不同浓度油雾介质中传输后偏振特性的变化情况.实验采用波长为671nm和532nm的水平、45°、-45°、90°的线偏振光,使它们分别入射到5种不同浓度的油雾介质中,计算四种偏振态偏振光的偏振度变化情况.结果表明,在相同油雾浓度下,对于不同波长的激光,波长越长,线偏振度越高,然而每种波长随浓度的变化趋势是一样的;在相同波长情况下,随着浓度的改变,水平与垂直线偏振光的偏振度变化较大,可达50%,135°与45°线偏振光的偏振度变化较小,约为20%.     

热作用致良性前列腺增生组织的光学特性变化

研究了热作用下的良性前列腺增生(BPH)组织对808和980 nm的半导体激光的光学特性的变化及其差异。实验采用双积分球测量系统以及反向倍增法获取良性前列腺增生组织的光学特性。结果表明,热作用下的良性前列腺增生组织对808 nm和980 nm的吸收系数、约化散射系数和光学穿透深度都是随着加热温度的变化而变化的,在20~80℃的温度范围内,良性前列腺增生组织对808 nm的吸收系数和约化散射系数都分别明显地较其对980 nm的吸收系数和约化散射系数要大,而其对808 nm的光学穿透深度却明显地较其对980 nm的光学穿透深度要小,吸收系数的最大值都在20℃,分别为0.528 mm-1和0.448 mm-1;最小值分别在50℃和70℃,分别为0.436 mm-1和0.326 mm-1,吸收系数的最大差异在70℃,其值为34.1%;约化散射系数的最大值都在80℃,其值分别为1.45 mm-1和1.43 mm-1,最小值分别在20℃和70℃,分别为1.15 mm-1和0.973 mm-1,最大差异在70℃,其值为24.4%;光学穿透深度的最大值分别在50℃和70℃,其值分别为0.684 mm和0.887 mm,最小值都在80℃,其值分别为0.608 mm和0.696 mm,最大差异在70℃,其值为30.4%。在70℃的热作用下良性前列腺增生组织达到完全热凝固,吸收系数、散射系数和光学穿透深度的差异达到最大值。     

偏振态对飞秒激光加工石英玻璃表面质量的影响

为研究线偏振和圆偏振对飞秒激光烧蚀加工石英玻璃表面质量的影响,开展不同扫描速度的线烧蚀试验和不同线重叠率的面烧蚀试验。研究了线、圆偏振光对烧蚀线宽度的影响,利用光学显微镜和环境扫描电子显微镜观察烧蚀形貌,并使用三维表面轮廓仪进行烧蚀面粗糙度分析。结果表明:线偏振光烧蚀线宽度大于圆偏振光,且激光功率越大,线宽差异越明显;当线重叠率在65%~90%时,线偏振光烧蚀表面粗糙度随重叠率增大而增大,在重叠率为65%时达到1.33μm;线轮廓算术平均偏差随重叠率增大先减小后增大,并在重叠率为80%时达到较小值1.05μm;当重叠率不到80%时,线偏振光烧蚀面线轮廓算术平均偏差比圆偏振光小;重叠率为90%时,其线轮廓算术平均偏差反而比圆偏振光大。     

椭球粒子烟雾浓度对激光偏振度影响的实验研究

以斯托克斯矢量理论为基础,通过搭建偏振传输半实物模拟装置进行模拟实验,观测激光在模拟环境(不同浓度的椭球粒子在非均匀分布状态)下偏振度(degree of polarization, DOP)的变化。实验选取灵芝孢子碳化粉末作为椭球粒子的实验对象,通过烟雾机将椭球粒子形成不同浓度的烟雾,研究入射波长为532 nm、671 nm的激光在0°、+45°、90°的线偏振光以及左旋圆偏振光经过模拟环境后偏振度(DOP)的变化情况。实验结果表明:入射偏振光随着烟雾浓度的增大,偏振度呈下降趋势;3种入射线偏振光随浓度增大降幅不尽相同,没有明显的规律可循;不同波长低浓度烟雾时,线偏振光与圆偏振光的偏振度下降幅度大抵相同,大约为3%左右;随着烟雾浓度的增大,线偏振光的偏振度表现出不同程度的下降,可达20%,圆偏振光的偏振度仅下降5%,表现出了较好的保偏能力。     

圆柱坐标系下生物组织中激光传输的七流模拟

提出了圆柱坐标系下生物组织中激光传输的七流模型,根据此模型进行的计算结果与直角坐标系下七流模型的计算结果比较,二者吻合较好.在此基础上,研究了组织光学性质对激光在组织内传输过程的影响,结果表明:散射效应使入射激光分布到更大的组织范围内,并使激光的穿透率降低,但其影响是有限的,即当散射系数增大到一定程度后,组织内的激光能量分布就不再有明显的变化.相对而言,吸收系数对组织内激光能量分布的影响比散射系数要大,各向异性系数增大使组织内的散射趋于前向散射,激光能量分布也更深入组织内部.     

近红外光谱范围人肝癌变和热凝固导致组织吸收和散射特性的变化

研究了人肝的癌变及热凝固导致其对710,730,750,770,790,810,830,850,870和890 nm的钛宝石激光的吸收和散射特性的变化,实验采用双积分球测量系统以及反向倍增法获取肝组织的吸收和散射特性参数.结果表明:人肝的癌变导致其吸收系数发生了显著的减小,其变化的最大值在850 nm,其值为86.12%,而变化的最小值在750 nm,其值为82.65%.正常人肝组织热凝固导致其吸收系数明显变化,其吸收系数的变化的最大值在710 nm,其值为79.55%,而变化的最小值在790 nm,其值为0.72%.人肝癌组织热凝固导致其吸收系数显著地增大,其变化的最大值在810 nm,其值为78.69%,而变化的最小值在710nm,其值为38.16%.人肝的癌变导致了肝组织的散射系数发生了显著的增大,其变化的最大值在710 nm,其值为158.37%,而变化的最小值在890 nm,其值为136.03%.正常人肝组织热凝固导致其散射系数显著地增大,其变化的最大值在890 nm,其值为632.92%,而变化的最小值在710 nm,其值为587.40%.人肝癌组织热凝固导致其散射系数显著地增大,其变化的最大值在810 nm,其值为384.25%,而变化的最小值在710 nm,其值为330.86%.肝组织的吸收和散射特性的变化也随着激光波长的变化而变化.     

热凝固致良性前列腺增生组织在590～1 064 nm的吸收和散射特性的变化

研究了自然的和热凝固的良性前列腺增生(BPH)组织在590～1 064 nm光谱范围的光学特性及其差异,实验采用带积分球附件的分光光度计以及反向倍增法获取组织样品的吸收和散射特性参数。结果表明：热凝固导致BPH组织在590～1 064 nm光谱范围的吸收系数明显地减小的,自然的和热凝固的BPH组织的吸收系数都有一个峰值在990 nm处,其值分别为0.438和0.416 mm-1,自然的和热凝固的BPH组织的吸收系数的最大差异在1 064 nm,其值为86.79%,其最小差异在920 nm,其值为4.74%。热凝固导致BPH组织在600～1 064 nm光谱范围的约化散射系数明显地增大,而在590 nm处,热凝固导致BPH组织的约化散射系数却是明显地减小,自然的和热凝固的BPH组织的约化散射系数都有一个峰值在970 nm处,其值分别为1.090和1.449 mm-1,其另一个峰值都在1 050 nm处,其值分别为1.116和1.627 mm-1,自然的和热凝固的BPH组织的约化散射系数的最大差异在1 060 nm,其值为47.73%,其最小差异在600 nm,其值为4.86%。     

不同波长的散射介质后向散射光偏振度特性

基于Stockes矢量,通过测量以线偏振光和圆偏振光入射时脂肪乳剂后向散射光的偏振度,研究了532 nm、650 nm和780 nm三个波长的光与散射粒子粒径为325 nm的脂肪乳剂溶液作用后,其后向散射光的偏振度特性.研究结果表明,对于入射线偏振光,780 nm波长后向散射光中的线偏振光成分多于圆偏振光成分,而532 nm波长则相反;对于入射圆偏振光,三个波长后向散射光中的圆偏振光成分均多于线偏振光成分;532 nm波长的总偏振度高于650 nm和780 nm两个波长各自的总偏振度;线偏振光的保偏性优于圆偏振光的保偏性,但偏振光在散射介质中的穿透深度较小.因此,后向散射成像技术适用于物体表层成像,而且选择波长略大于粒径的线偏振光可以提高成像质量.     

不同波长的散射介质后向散射光偏振度特性

基于Stockes矢量,通过测量以线偏振光和圆偏振光入射时脂肪乳剂后向散射光的偏振度,研究了532nm、650nm和780nm三个波长的光与散射粒子粒径为325nm的脂肪乳剂溶液作用后,其后向散射光的偏振度特性.研究结果表明,对于入射线偏振光,780nm波长后向散射光中的线偏振光成分多于圆偏振光成分,而532nm波长则相反;对于入射圆偏振光,三个波长后向散射光中的圆偏振光成分均多于线偏振光成分;532nm波长的总偏振度高于650nm和780nm两个波长各自的总偏振度;线偏振光的保偏性优于圆偏振光的保偏性,但偏振光在散射介质中的穿透深度较小.因此,后向散射成像技术适用于物体表层成像,而且选择波长略大于粒径的线偏振光可以提高成像质量.     

1064 nm和532 nm纳秒激光同时辐照熔石英损伤规律的研究

利用Nd: YAG激光器研究基频(1064 nm)与倍频(532 nm)单独辐照和同时辐照下熔石英的损伤规律,对损伤几率进行了测试,获得损伤几率曲线与典型损伤形貌。研究结果表明:双波长同时辐照下的初始损伤阈值总是小于单波长辐照下的初始损伤阈值;基频光中加入定量倍频光后,熔石英对基频光的吸收效率提高;并且双波长同时辐照下,熔石英损伤密度增大;原因主要是熔石英表面缺陷对不同波长吸收机制的差异。     

飞秒激光在6H SiC晶体表面制备纳米微结构

激光诱导周期性纳米微结构在多种材料包括电介质、半导体、金属和聚合物中观察到。研究了800nm和400nm飞秒激光垂直聚焦于6H SiC晶体表面制备纳米微结构。实验观察到800nm和400nm线偏光照射样品表面分别得到周期为150nm和80nm的干涉条纹,800nm圆偏振激光单独照射样品表面得到粒径约100nm的纳米颗粒。偏振相互垂直的800nm和400nm激光同时照射晶体得到粒径约100nm的纳米颗粒阵列,该纳米阵列的方向随400nm激光强度增加而向400nm偏振方向偏转。利用二次谐波的观点对以上纳米结构的形成给出了解释。     

Experimental determination and comparison of rain attenuation in free space optic link operating at 532 nm and 655 nm wavelength

The demand for high data rate, security and reliable communication is driving the development of free space optic communication (FSO) technology. The atmospheric effects such as scintillation, absorption and scattering severely affect the availability and range of the FSO system. The atmospheric rain absorbs and scatters the laser beam energy resulting in attenuation of the propagating signal. Initial development of FSO technology primarily used wavelength from infrared spectrum. In the recent years, the interest in visible light carrier for FSO applications is consistently increasing. In this paper, the effect of rain over two optical wavelengths from the visible spectrum i.e. 532 nm and 655 nm has been experimentally evaluated and results for the specific rain attenuation at 532 nm and 655 nm wavelengths have been compared.     

Accumulation morphology on the surface of stainless steel irradiated by a nanosecond Nd:YAG pulsed laser

In this study, results in the irradiation of stainless steel AISI 304 in air with nanosecond laser pulses at laser irradiation power density 4×10⁷ W/cm² are reported. Laser processing parameters, such as wavelengths 532 and 1064 nm, pulse duration 20 ns and repetition rate 10 Hz were used. It is shown that the surface morphology of the stainless steel is related to the number of pulses applied to the same spot. The following surface morphological changes were observed: (i) occurrence of the micro-grains microstructures at wavelengths 532 and 1064 nm after 10 000 pulses irradiation and (ii) occurrence of vermiform-like microstructures at wavelength 1064 nm after 1000 pulses irradiation. Generally, it is concluded that irradiation due to several consecutive pulses caused significant damage and enhanced the stainless steel surface roughness.     

532和1 064 nm激光的水下LIBS探测对比研究

海洋是国家可持续发展的战略要地,迫切需要海洋探测技术的快速发展,光谱类的化学传感器由于具有原位、非接触和长期探测的优势日益成为研究热点。为了将激光诱导击穿光谱（LIBS）技术应用于海洋原位探测,采用532和1 064 nm波长激光在能量分别为3和40 mj附近进行烧蚀,对比实验研究了532和1 064 nm激光作用下的LIBS击穿特性,并重点探讨了水下激光传输距离对LIBS信号的影响。结果显示,采用1 064 nm的激光能够获得更高的谱线强度和信背比,以及更长的等离子体寿命,但LIBS信号稳定性较差;受水体对不同波长激光能量衰减不同的影响,在水下传输距离2～5 cm范围内,随着1 064 nm激光能量的衰减LIBS信号衰减也很明显,而位于海水“透射窗口”的532 nm的激光LIBS信号基本保持不变。为今后LIBS海洋原位探测系统的开发提供了有价值的设计依据。