牙齿组织光学穿透深度有限元仿真分析

利用有限元方法对光在二维牙齿双层有限尺寸模型中传输的扩散方程进行求解,获取了光能在组织体内部的分布情况,并对牙釉质和牙本质在不同光学参量模型下的光学穿透深度进行仿真分析.结果发现,穿透深度随牙釉质散射系数的增大而减小,随牙本质的散射系数增大而增大.但牙釉质的穿透深度随散射系数的变化率（βe=0.00797）要远远大于牙本质（βd=0.000828）.采用MonteCarlo随机统计方法验证了本文有限元求解扩散方程的正确性.     

牙齿组织自体荧光光场仿真分析

利用有限元数值方法对扩散方程进行求解,将激发光场作为荧光传输扩散方程的光源,获得了二维牙齿模型内部自体荧光光场的分布。讨论了牙釉质和牙本质不同散射系数时牙齿上表面的荧光能量分布。发现牙齿上表面荧光能量随牙釉质散射系数的增大而降低,随牙本质散射系数的增大而增大。并对牙釉质和牙本质的散射系数的改变量对荧光能量的影响进行了定量分析,结果表明βe=2.62,βd=0.0502,牙釉质散射系数的改变对荧光能量的影响远远大于牙本质。利用Monte Carlo随机统计方法对牙齿组织自体荧光进行仿真,发现与有限元结果吻合较好,验证了有限元求解组织体荧光光场分布的正确性。     

牙齿组织光热动态特性仿真与试验研究

调制激光作用牙齿组织发生散射形成光子密度波, 而由于光热效应产生热波, 基于一维介质辐射传输漫射近似方程与一维热传导方程建立了调制激光作用牙齿组织半透明混合介质的一维热波数学模型. 利用该模型仿真分析了牙齿龋损特性参数(牙釉质龋损层光吸收系数、散射系数、热扩散系数及龋损深度)对光热辐射动态响应特性的影响与规律. 利用红外探测器(HgCdTe, 2–12 μm)记录808 nm半导体激光激发牙齿组织产生的热波信号, 由锁相放大器计算热波信号的幅值与相位. 通过频率扫描试验获得了牙齿组织的光热动态响应, 利用多参数最佳统计拟合方法得到了牙齿组织特性参数. 结果表明光热辐射测量对牙齿组织不均匀性和龋损特性均具有较高敏感性与特异性.     

OCT系统对人体牙齿组织的非失真成像深度的研究

利用基于蒙特卡罗方法的牙组织光学相干层析(OCT)成像模型,研究了不同牙组织的OCT非失真成像深度。通过模拟入射高斯光束以及光在牙组织中的传输,分别获得了单层牙釉质、单层牙本质以及两层牙组织结构的二维仿真OCT图像,与实验结果具有定性的一致性。通过分析二维仿真OCT图像所对应的一维OCT信号,分别得到了三种牙组织结构的平均非失真成像光学深度。研究结果表明,OCT系统对牙齿组织的非失真成像光学深度在150~2400μm之间,其中牙釉质的非失真成像深度要远大于牙本质的成像深度。所得的结果对于在实验中利用OCT图像对组织结构有效信息进行判断具有一定的参考价值。     

406.7—415.4nm和632.8nm辐射在人肺组织中的穿透深度

在对作者原有工作改进的基础上，应用自行研制的“光纤探针深度计”首闪精确了Ｋｒ＾＋紫激光４０６．７－４１５．４ｎｍ和Ｈｅ－Ｎｅ激光６３２．８ｎｍ，波长年新鲜离体人肺组织中光能流率分布，获得这一定两种重要波长处人肺正常组织和人肺腺鳞癌组织中光能流率的分布规律及光穿深度的数值：（１）δｎｏｅｒｍａｌ＝０．０８ｍｍ，δｔｕｍｏｕｒ＝０．３２ｍｍ；（２）δｎｏｒｍａｌ＝１．１９ｍｍ，δｔｕｒｍｏｕｒ＝１．７     

热凝固致人肝组织光衰减和光穿透深度的变化

采用双积分球和反向倍增法(IAD),研究了热凝固致人肝肿瘤及正常人肝组织对680, 720,780,810, 850, 890 nm波长的钛宝石激光的光穿透深度和光衰减特性的变化。结果表明：6个波长的激光的热凝固前后的肝肿瘤和正常肝对光穿透深度都随着激光波长的增大而明显增大,热凝固后的激光穿透深度都分别显著地较热凝固前的穿透深度小(P＜0.05),6个波长的激光对热凝固前后的肝肿瘤的光穿透深度都分别显著地较热凝固前后的正常肝穿透深度大(P＜0.05)。热凝固前后的人肝肿瘤和正常肝对6个波长的激光的衰减都是随着激光波长的增大而明显减小,热凝固后的人肝肿瘤和正常肝的光衰减都分别显著地较热凝固前的衰减大(P＜0.05),热凝固前后的肝肿瘤对光的衰减也都分别显著地较热凝固前后的正常肝衰减大(P＜0.05)。     

超导体磁场穿透深度测量中的数据分析问题

讨论了目前在超导体磁场穿透深度λ测量中常用的几种数据分析方法.着重指出对于那些只能测量λ随温度的变化值Δλ(T),而无法测量其绝对值的实验而言,一种合适的数据分析方法对于我们从实验中得出正确的结论尤其重要.而微分归一法将有效地克服目前此类实验中常用数据处理方法的不足,从而实现理论与实验间的无参量比较.关键词：超导体 磁场穿透深度     

超导薄膜磁场穿透深度的精确测量

磁场穿透深度λ是超导体的一个基本参数,目前,一般测试穿透深度的实验只能给出其变化量Δλ＝λ（Ｔ）－λ（０）,而不能得到λ的绝对值．并且由于测量精度的限制,用给定的理论模型拟合实验结果而得到的λ也有很大的不确定性．本文对此进行了详细的分析,并用双线圈互感法研究了超导薄膜穿透深度的精确测量,并给出了磁控溅射Ｎｂ膜的测量结果．我们的研究表明,这一方法能较为准确地给出λ的绝对值,从而避免了以往的测量及拟合所导致的不确定性．基于ＢＣＳ理论并考虑样品有限的电子平均自由程后,理论计算结果与我们的测量结果吻合较好     

微腔器件中金属镜反射相移与穿透深度研究

针对金属反射相移计算时电磁波相位符号表述混乱导致错误的穿透深度计算结果现象,通过理论推导得出电磁波两种相位表述符号下对应的金属复折射率有两种不同形式,从而导致金属反射相移位于不同的象限,穿透深度和反射相移之间的关系式也相应的有两种结论.并通过调节Ag膜的厚度制作了一系列对称全金属λ/2腔器件,器件结构为Glass/Ag/LiF/Ag.通过比较Ag膜穿透深度的实验结果和计算值,验证了其中一种金属穿透深度公式的正确性.     

分布式布喇格反射镜的穿透深度计算

采用特征矩阵法分别计算奇、偶数层布喇格反射镜的反射相移,利用反射时延与反射相移的关系给出了其穿透深度的表达式.采用电子束热蒸发的方法制备了结构为[HL]2H的布喇格反射镜,并制作了有机微腔器件,测量和计算了其透射光谱、反射相移和穿透深度,得到了微腔的有效腔长,测量值与实验值吻合较好,验证了该穿透深度公式的正确性.     

A Design of Extreme Long Focal Depth Binary Optical Element

１ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＷｉｔｈｔｈｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｍｏｄｅｒｎｉｎｄｕｓｔｒｙ,ｔｈｅｒｅａｒｅｍａｎｙｌａｒｇｅａｎｄｈｕｇｅｅｌｅｍｅｎｔｓａｎｄｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ,ｓｕｃｈａｓｌａｒｇｅｇｅｎｅｒａｔｏｒｓａｎｄｗａｔｅｒｗ...     

Computation of the scattering matrix of guided acoustical propagation by the Wave Finite Element approach

This work aims to study the guided acoustical propagation. The Wave Finite Element method is applied rather than the classic Finite Element method. Finite Element libraries are used for an elementary portion modelling. The dynamic stiffness matrix is then calculated. Periodicity conditions lead to a simple eigenvalue problem and the wave basis can be extracted. The dynamic stiffness matrix of the coupling elements corresponding to the lined parts can be also calculated considering the acoustical impedance. The use of the coupling’s conditions provides the scattering matrix. Within the framework of this method, the dispersion curves, the evolution of the scattering coefficients and the forced response to pressure excitations for both single and coupled waveguides can be represented, and compared to the FE method. The WFE method, treated in literature, and its main interests are reviewed, while adding the impedance notion into the calculation of the scattering matrix.     

基于有限元的平面光波导粘接热应力分析

基于有限元理论对阵列光纤和波导芯片粘接情况进行了建模与仿真,分析了在温度变化下不同粘接区域厚度的热应力和微位移的产生和分布,结果表明粘接界面的边缘区域对温度变化最敏感.根据光弹效应定性分析了粘接区域的应力双折射,并利用光束传播法计算了由此微位移所导致的光功率损耗,结果表明若以附加损耗小于0.15 dB的标准考察,则必须要求粘胶厚度的理论值在16 μm以内.总结了温度变化和在相同条件下不同粘胶厚度对平面光波导封装性能的影响规律.     

Design of a Rectangular to Circular Groove Waveguide Transition by Finite Element Method

A rectangular to circular groove waveguide transition is described in millimeter-wave band. The transition maintains a constant cutoff wavelength. Using the Finite Element Method, the size of the variable cross-section throughout the transition are calculated and the transition is designed.     

极紫外光刻系统物镜光学元件的支撑与分析

介绍了极紫外光刻系统物镜光学元件的支撑原理和支撑要求,分析了符合运动学支撑要求的物镜支撑结构和面形检测用支撑结构;针对支撑结构性能和支撑方案中关键问题进行了深入研究,并提出了相应的解决方案。最后建立了支撑结构的有限元模型,并在此基础上进行了重力场中的镜体变形分析和温度场作用下系统的热变形分析。分析结果表明,检测用支撑与实际用支撑两种结构在重力环境下支撑出的元件面形基本相同,面形相差0.0026nm(RMS);温控范围为0.05℃时,由机械结构热变形引起的镜体面形变化在0.001nm(RMS)量级。研究结果表明,运动学物镜元件支撑结构能够满足极紫外光刻系统对于物镜机械支撑结构的要求。     

LED光学传播的有限元研究

有限时域差分(FDTD)广泛应用于提高发光二极管(LED)芯片外量子效率.这种方法是针对波导结构的一种分析计算,对于激光器是有效的,但是对LED很难模拟其有源层多种模式出射的情况.应用有限元电磁场分析方法对LED进行光学建模并对光子晶体结构的外量子效率进行了计算.特别在对光源的处理上,使用了点光源球面波来进行分析并且考...     

基于QLF原理的龋齿探测方法中光学参量变化分析

通过建立完整的病变牙齿模型和龋齿病变程度判据,利用蒙特卡罗仿真算法编程,完整模拟了牙齿组织中荧光的激发和传输过程,探讨了牙齿组织病变程度引起的光学参量变化与QLF荧光分布的关系.同时,利用Tracepro软件的荧光仿真功能验证了该过程的合理性.结果表明：随着龋齿部分病变程度增大,散射系数增大,吸收系数和荧光量子效率减小,健康组织和病变组织荧光分布差异增大.     

The computation of dispersion relations for axisymmetric waveguides using the Scaled Boundary Finite Element Method

This paper addresses the computation of dispersion curves and mode shapes of elastic guided waves in axisymmetric waveguides. The approach is based on a Scaled Boundary Finite Element formulation, that has previously been presented for plate structures and general three-dimensional waveguides with complex cross-section. The formulation leads to a Hamiltonian eigenvalue problem for the computation of wavenumbers and displacement amplitudes, that can be solved very efficiently. In the axisymmetric representation, only the radial direction in a cylindrical coordinate system has to be discretized, while the circumferential direction as well as the direction of propagation are described analytically. It is demonstrated, how the computational costs can drastically be reduced by employing spectral elements of extremely high order. Additionally, an alternative formulation is presented, that leads to real coefficient matrices. It is discussed, how these two approaches affect the computational efficiency, depending on the elasticity matrix. In the case of solid cylinders, the singularity of the governing equations that occurs in the center of the cross-section is avoided by changing the quadrature scheme. Numerical examples show the applicability of the approach to homogeneous as well as layered structures with isotropic or anisotropic material behavior.