测量液体折射率的一种简单方法

<正> 一、引言通常测量液体折射率是用临界角折射仪,如阿贝折射仪或普夫雷奇折射仪。这种临界角折射仪有一定的缺点,比如,当试样的折射率高于折射仪中棱镜玻璃的折射率时,则无法进行测量。本文所介绍的这种方法对测量试样的折射率却没有这个限制。而且使用的装置非常简单。     

聚合物梯度折射率微球透镜的研制

选取高分子单体组合,用悬浮扩散共聚法研制具有球对称梯度折射率(Gradient Refractive Index,GRIN)的微型聚合物球透镜.用剪切干涉法测定微透镜试样的折射率剖面,根据分布曲线的特征调整、优化制备工艺条件,成功获得直径0.3～1.4 mm、透明、在半径的全程范围具有球对称折射率梯度,折射率差ΔN为0.006～0.014的微型聚合物球透镜.     

用棱镜耦合方法测量块状材料折射率

本文介绍一种用棱镜耦合方法测量块状材料折射率的简单方法。由测得的棱镜入射角(棱镜基面上的全反射在入射角变弱)确定折射率。该方法具有操作简单,试样制备方便等优点。如果棱镜经过良好校定,该方法的精度与最小偏向角不相上下。本文给出了几种材料的实验结果,并估计出可能产生的误差。     

基于太赫兹光谱的固体粉末含水率检测方法研究

本文以炸药奥克托今（HMX）为例，开展了基于太赫兹光谱的固体粉末含水率检测方法的研究。首先，设计了适用于含水试样的预处理模具，避免预处理和测量过程中HMX粉末水分流失。其次，采用太赫兹时域光谱系统测量了HMX脱水过程的太赫兹光谱，获得了不同含水率HMX的太赫兹折射率和吸收系数。最后，研究了基于支持向量机回归（SVR）的含水率分析方法。提出了融合试样质量和太赫兹折射率的建模方法，解决了基于折射率或吸收系数的回归模型泛化性差的问题。在此基础上，采用遗传算法（GA）和粒子群算法（PSO）对SVR建模过程的正则化参数和核函数进行寻优。结果表明，基于PSO-SVR的模型最优，建模决定系数（R2）为0.996，均方根误差（RMSE）为0.009%，外部验证R2为0.991,RMSE为0.015%。     

椭偏法测厚及折射率的计算机解算

WJZ型多功能激光椭圆偏振仪是在JJY型分光计上附加激光椭偏装置而组成。兼有分光计和椭偏仪的功能,可用于测量不同基底上介质薄膜的厚度和折射率;除作为高校中级物理实验外,亦可用于材料表面光学参数的分析研究。但是,与原椭偏装置相配用的椭偏仪数据表,只能适用于K_q基底上生长的氧化锆薄膜标准试样,这就实际上限制了椭偏仪的使用范围;另一方面,即使对上述标准试样测量,所获数据往往与数据表提供的数值偏离甚大,直接影响实验效果。经过多次实际试验,本文分析了三相椭偏方程解的特性,讨论了不同条件下椭偏法测厚及折射率的计算机解算。     

辉光放电无定形硅氢薄膜光隙计算的一个简化分析法

在计入相干效应和考虑衬底影响的基础上,提出一种非破坏性的简易分析法。利用此法,由非晶硅试样的光谱透射曲线可确定膜层的厚度、折射率及吸收系数。作为例子,我们计算了α-Si:H及α-SiC:H薄膜的光隙。     

材料在红外和紫外光谱区折射率的测定方法

本文讨论了在红外和紫外光谱区测定材料折射率的三种相对法:V棱镜法、菲涅尔法和干涉法,及其测量原理、实验装置、测量方法及误差分析。与绝对法相比较,相对法具有测量方法简便、试样制备容易、对实验室环境要求不苛刻,无需进行温度压力校正等优点。     

色散、群速与群折射率

本文讨论了群折射率存在的物理意义,指出群折射率不仅包含了折射率概念而且还体现了折射率的色散性质,同样能作为材料本身的光学性质参量.接着指出在折射率的白光干涉法测量中存在着忽视色散作用而导致的将群折射率误认为折射率的情况.将群折射率与折射率区别开来,不仅可以消除折射率测量中所存在的错误,而且可以突出色散现象在光传播时间特性上的意义.为此建立了折射率与群折射率的相互变换关系,通过对于典型物质的折射率与群折射率变换关系的计算,说明二者在数值上的差别甚至对于气体介质来说也是不能忽略的.     

DISPERSION

本文讨论了群折射率存在的物理意义,指出群折射率不 仅包含了折射率概念而且还体现了折射率的色散性质,同样能作为材料本身的光学 性质参量.接着指出在折射率的白光干涉法测量中存在着忽视色散作用而导致的将群折射率 误认为折射率的情况.将群折射率与折射率区别开来,不仅可以消除折射率测量中所存在的 错误,而且可以突出色散现象在光传播时间特性上的意义.为此建立了折射率与群折射率的 相互变换关系,通过对于典型物质的折射率与群折射率变换关系的计算,说明二者在数值上 的差别甚至对于气体介质来说也是不能忽略的.     

手性负折射率材料的最新进展

阐述了手性负折射率现象的产生机制;总结了近几年国内外手性负折射率材料在仿真模拟和实验制备方面的研究进展;分析了手性负折射率材料的旋光性、手性参数、损耗等;介绍了手性负折射率材料在各个领域的应用。分析认为,探索手性负折射率材料的新机制、新方法和新材料,从而在可见光波段实现负折射率是未来手性负折射率材料的重要发展方向之一。     

光线在具有抛物线型折射率分布的玻璃板内的传播特性

本文讨论了光线在厚度方向具有抛物形折射率分布的玻璃板内的传播。分别对中心折射率比两大面折射率高和中心折射率比两大面折射率低的情况进行了讨论,前者称为正向折射率分布的玻璃板,后者称为负向折射率分布的玻璃板,还讨论了光线在两块互相垂直放置的具有正向抛物形折射率分布的玻璃板内的传播。 我们利用含铊铅硅酸盐玻璃中的铊离子与熔盐中的钾离子交换获得具有正向抛物形折射率分布的玻璃板,并用双光束干涉仪观测了两块互相垂直放置的玻璃板的干涉环。 讨论表明,两块互相垂直放置的正向抛物形折射率分布的玻璃板具有成像作用,而负向抛物形折射率分布的玻璃板具有发散光的作用。文中还考虑了它们的应用。     

渐变折射率波导表面折射率的确定

单调变化的渐变折射率波导的表面折射率大于波导基模的有效折射率,因而不能用传统的m-线方法测量。利用分析转移矩阵(ATM)方法研究了渐变折射率波导中的表面等离子波,提出了一种确定波导近表面折射率的实验技术,在波导折射率分布的拟合中,得到了比传统逆WKB方法更为合理的结果。     

零折射率材料的物理与应用

零折射率材料因其异常的电磁/光学特性在电磁波操控、新型天线和波导器件、非线性光学、光学吸收、电光调制等领域有着广泛的应用前景。文章首先介绍了零折射率材料的分类和实现方法,然后总结了零折射率材料的基本概念和电磁/光学特性,包括电磁波在零折射率材料中的折射、反射特性和“隧穿”效应,掺杂杂质对二维和三维体系的零折射率材料的影响,各向异性零折射率的电磁特性,零折射率材料内外的电场分布特性;最后介绍了零折射率材料的部分典型应用,并对零折射率材料的研究进行了展望。     

C60复合物折射率的研究

将C60掺入聚甲基丙烯酸甲酯形成C60复合材料。研究了其折射率与温度变化的关系；随加入C60量不同，导致折射率有不同的变化；并研究了该复合物经紫外线照射后的折射率变化。结果表明：掺入C60的聚甲基丙烯酸甲酯折射率比纯甲基丙烯酸甲酯折射率明显提高。此种C60复合物的折射率随温度升高而降低，而且C60含量越高，折射率对温度变化越敏感；经紫外线照射后的C60复合物的折射率对温度的变化更加敏感。     

Ti：LiNdO3波导折射率的测量和在各个波长折射率的计算

钛扩散铌酸锂光波导是应用很广的一种光波导器件，知道铌酸锂扩散波导的有效折射率和扩散后表面折射率对于进一步设计波导和分析波导特性很有意义。本文用在0.6328μm可见光下测量波导的有效折射率，利用色散方程推导出铌酸锂波导在其它各个波长的折射率。介绍了通过z切的折射率修正到x切向下的折射率的方法，该方法可以推广到任意切向。此外，还给出了计算波导表面折射率方法，即可以计算出波导扩散后形成的最大折射率差。文中给出了在1.55μm下x切y传铌酸锂波导有效折射率的计算实例。     

长周期光纤光栅的折射率敏感特性

利用光波导的耦合模理论分析了长周期光纤光栅(LPFG)的折射率传感特性,给出了LPFG 的谐振波长相对于环境折射率变化时的漂移量解析表达式.对 LPFG 的折射率传感特性进行了数值模拟.结果表明:在光栅周期不变的情况下,当包层折射率小于且接近外界环境折射率时,波长的漂移量增大,且对应的模次越高、包层半径越小、包层折射率越小,波长漂移量越大,即 LPFG 对应于外界折射率传感灵敏度得到显著提高;当外界环境折射率大于包层折射率时,光栅的谐振波长将近似不变.     

层状GRIN板折射率分布的自动测量

采用溶液 凝胶扩散共聚法成功地合成了二元体系的甲基烯酸苄酯 甲基烯酸甲酯 (BZMA MMA)层状梯度折射率板 ,折射率分布是其主要性能指标。给出了一种测量该制品折射率分布的简便实验装置和自动实现方法。该测量方法基于激光干涉的原理 ,由计算机自动跟踪干涉条纹的移动来计算梯度折射率材料的折射率分布。实验表明 ,该方法简单易行 ,具有较高的折射率测量精度 ,为科学评价自研制梯度折射率材料的性能提供了保证     

结合计算层析与光学相干层析测量折射率分布

通过将计算层析技术与光学相干层析技术相结合,测量散射介质非均匀折射率分布。该方法测量散射样品折射率分布时,通过光学相干层析技术测量散射样品折射率分布在多个方向上的投影,采用计算层析技术实现对样品折射率分布的层析重建,克服了传统折射率光学测量方法如单纯的基于光学相干层析原理的焦点追迹法和光程匹配法,不能测量散射介质非均匀折射率分布的缺点。采用该方法在实验中对梯度折射率棒的径向相对折射率分布进行层析重建,取得了较好的实验结果。     

一种适用于任意折射率分布的等效折射率方法

提出了一种新的等效折射率方法,可以将光波导的两维折射率分布精确等效成一维折射率分布。从波动方程出发,通过严格的数学推导,得到了一维等效折射率分布的表达式。该等效折射率分布由二维光波导的模场分布和折射率分布决定。在此等效过程中,几乎无任何近似,因此具有比传统等效折射率方法(EIM)更高的精度,而且不受波导截止条件的限制,并适用于任意的折射率分布结构。以SOI(silicon-on-insulator)脊型光波导为例,给出新方法的一个具体等效实施过程,比较了新方法与传统等效折射率方法计算得到的等效模场分布及等效折射率,结果显示本文方法的有更高的计算精度。最后,文中给出了一个利用这种等效方法计算弯曲波导损耗的例子。新方法可以使对三维结构(截面为任意折射率分布)的模拟简化成二维模拟。     

微纳光纤布拉格光栅折射率传感特性研究

利用光纤布拉格光栅方程和光纤基模有效折射率随纤芯半径和环境折射率的函数关系, 建立了微纳光纤布拉格光栅(MNFBG)反射波长随环境折射率变化的数学模型, 给出了波长灵敏度函数, 并指出MNFBG反射波长的变化规律决定于有效折射率随纤芯半径和环境折射率变化的关系. 详细探究了有效折射率及其灵敏度的变化规律, 结果表明: 有效折射率随纤芯半径和环境折射率的减小而非线性减小, 其对环境折射率变化的灵敏度随环境折射率的增大而非线性增加, 而且随纤芯半径减小, 有效折射率的灵敏度、线性度以及线性响应范围均呈递增规律. 通过对纤芯半径为0.5 μm的MNFBG在1.20–1.30和1.33–1.43 环境折射率范围内的波长响应关系拟合, 分别获得了477.33 nm/RIU和856.30 nm/RIU的波长灵敏度以及99.58 %和99.7%的高线性度, 论证了分析结论以及折射率区间划分测量方案的正确性, 为MNFBG折射率传感器的设计、优化以及应用提供了参考依据. 关键词： 微纳光纤 光纤布拉格光栅 折射率传感 数值模拟