随机粗糙表面光散射场分布特性的机理研究

为了研究随机粗糙表面光散射分布特性机理,采用线性滤波法生成高斯分布随机粗糙表面,以基尔霍夫近似作为电磁场边界条件,采用蒙特卡罗方法数值计算了一组金属和一组电介质粗糙表面在S偏振光和P偏振光照射下的散射光强度空间分布。计算结果显示:金属表面与电介质表面的散射光分布宽度、散射峰值、散射峰位置三个散射特征存在显著差异,经过分析发现这种特征差异的产生机理是由表面面元的斜率分布和面元反射率共同因素导致,与数值计算结果对比,二者具有良好的一致性。     

角度与光散射

本文通过计算和分析，得到了光学表面光散射随角度的变化关系。     

随机散射屏的原子力显微镜形貌分析及其光散射特性

用原子力显微镜对三种不同粗糙度的随机散射屏的表面形貌进行了测量分析,发现它们在短程范围内具有明显的分形特征.对于粗糙度较大和较小的散射屏,分形特征分别以无规则的 高度调制和无特征大小的小颗粒的形式存在.用自仿射分形表面模型对散射屏的统计特性进 行了描述和拟合.光散射测量发现,散射光强在远轴区域按负幂函数下降,理论分析证明这 源于表面的分形结构;在近轴区域有散射亮环存在,用自仿射分形表面模型尚不能给出理论解释. 关键词： 随机散射屏 光散射 自仿射分形表面     

利用光散射特性研究光学表面中瑞利缺陷粒子的方位诊断

基于偏振双向反射分布函数,从理论上推导了瑞利缺陷粒子分别位于光学表面上方和基底内部的散射场,研究了光学表面瑞利缺陷粒子的方位诊断问题.通过对不同波长下冗余缺陷粒子位于不同方位时双向反射分布函数pp项的分析与讨论实现对缺陷位置的初步判断.结果表明,SiO2瑞利缺陷粒子位于裸基底上方时,双向反射分布函数pp项受波长影响的敏感程度远大于位于SiO2涂覆上方时,可以通过测量缺陷粒子对波长变化的敏感程度判断缺陷粒子的大致方位;当缺陷粒子在Si基底下方时,方位角的凹痕出现在85°到90°之间,当缺陷粒子在SiO2涂层下方时,方位角的凹痕出现在70°左右,因此,可以根据方位角凹痕位置的不同实现对缺陷粒子方位的进一步诊断.     

基于Harvey-Shack表面散射理论的光学误差测量

基于散射理论,不同频段的光学表面制造误差会对光学性能产生不同的影响,而常用的光学设计软件一般没有考虑。为此利用小波变换对误差进行了频段分割;然后基于Harvey-Shack表面散射理论,从频段误差的角度对光学表面的光学性能进行了评价,同时基于小波变换的特点,当光学性能不满足要求时,找到了需重点控制的频段误差在光学表面发生的区域,从而对下一步的加工进行指导。最后以一块口径500 mm的大镜实测数据及设计要求"在0.33 mrad内环绕能量大于70%"进行了实验验证。结果表明,利用此方法能有效的建立"表面频段误差光学评价光学加工"三者之间的联系。     

聚焦光在亚表面损伤介质中的散射特性

针对光学元件的亚表面缺陷,结合基于激光共焦层析的亚表层检测方法,建立聚焦光束在亚表面损伤介质中的传输模型,并采用有限元分析方法,仿真研究K9玻璃光学元件亚表层缺陷对聚焦光束的散射调制特性,特别对颗粒状和微裂纹两类特殊缺陷的光学调制特性进行研究和分析,探索了波长、缺陷大小、缺陷折射率及缺陷方向对聚焦光束散射特性的影响规律,通过分析包含亚表面损伤缺陷信息的光场分布图和强度变化曲线,获得了亚表面损伤缺陷的信息,并对其进行评价。     

聚焦光在亚表面损伤介质中的散射特性

针对光学元件的亚表面缺陷,结合基于激光共焦层析的亚表层检测方法,建立聚焦光束在亚表面损伤介质中的传输模型,并采用有限元分析方法,仿真研究K9玻璃光学元件亚表层缺陷对聚焦光束的散射调制特性,特别对颗粒状和微裂纹两类特殊缺陷的光学调制特性进行研究和分析,探索了波长、缺陷大小、缺陷折射率及缺陷方向对聚焦光束散射特性的影响规律,通过分析包含亚表面损伤缺陷信息的光场分布图和强度变化曲线,获得了亚表面损伤缺陷的信息,并对其进行评价。     

基于光学散射特性的失稳空间目标旋转分析

本文提出了基于光学散射特性的失稳空间目标旋转速率实验模拟方案以及数据处理方法,解决了失稳空间目标旋转速率反演的问题。实验构造了模拟真实光学观测的测试系统,使得卫星模型姿态、太阳方位、探测器观测角均与STK模拟场景相同,并模拟了低轨STSS卫星失稳条件下的探测过程,获取了多个周期的探测数据。通过频谱分析法、自相关法、交叉残差法处理实验数据,发现三种方法都可以成功反演出卫星模型的旋转速率,但交叉残差法受干扰较小,结果更准确。通过本文的工作,为今后通过光学散射特性反演真实卫星旋转速率提供了依据。     

基于表面光散射法的聚乙二醇水溶液表面张力实验研究

基于表面波散射原理,本文研制了表面光散射法表面张力实验系统。利用标准参考物质纯水和乙醇对实验系统的可靠性进行了检验,并标定了散射角度。结果表明:新系统测量的两种物质的表面张力实验结果与标准数据的偏差为0.1mN·m~(-1),散射角度约为0.2°。利用新的表面光散射法表面张力实验系统,对质量分数为4%~16%的PEG1000、PEG2000、PEG4000、PEG6000、PEG8000水溶液的表面张力进行了实验研究,结果表明:PEG水溶液的表面张力随着PEG质量分数的增大有减小趋势,且PEG水溶液的表面张力与PEG本身的聚合度无关;PEG4000和PEG6000水溶液具有较大的表面张力,可以作为潜在的诱导蛋白质结晶的沉淀剂。     

光学与粒径耦合多分散性的动态光散射研究

研究了满足Rayleigh-Gans-Debye(RGD)近似条件的球形稀溶液的光学和粒径多分散性耦合的动态光散射技术检测问题.在分析中采用了球壳L和球核R-L都连续变化且壳层变化满足L=αR (其中α<1和R是壳球半径)的壳-核硬球模型.得出了在溶剂折射率n_m和壳层折射率n_s匹配时,即n_m=n_s,平均散射强度I(q)和等效扩散系数D_e(q)与散射矢q间的关系.给出了用以检测窄分散系统小多分散性 关键词：     

光学介质表面波度的计算机模型

任一光学介质表面波度对光散射具有不可忽视的影响.本文对用激光轮廓仪所测物体表面曲线进行研究,运用傅里叶级数和最小二乘法拟合光学介质表面波形形态分布,建立了光学介质表面波度的计算机一维模型.     

激光散射及光电子技术对液晶特性的测试

激光散射和光电子技术是目前测试液晶特性最先进和可靠的手段。此技术通过静态光散射和动态光散射两种测试方法，测得液晶的分子量、浊度系数、相关长度、相变温度、展矩和扭矩等许多物理参数，因此可判断液晶的类型，了解液晶的结构、形态，相转移及动态变形的过程，为液晶在许多领域的应用提供可靠的理论依据。     

薄膜的光学特性分析

通过CAD,对高反膜、增透膜和干涉滤光片的光学特性进行了研究和分析,指出设计和使用中应注意的问题.     

光纤背向激光自发喇曼散射的温度效应研究

从理论和实验上研究了光纤背向激光自发喇曼散射的温度效应.光纤背向激光自发反斯托克斯喇曼散射、斯托克斯喇曼散射光的相对强度正比于光纤分子上、下能级粒子数的布居,依赖于温度.由于实际系统中,作为分光用的干涉滤光片不可能完全隔离背向瑞利散射光,因此,实际系统温度曲线比理论曲线低,本文给出了理论修正公式,提出了附加修正项,它与隔离度和波长有关.     

电子被氩,氪,氙原子散射总截面的光学模型研究

文中基于光学模型势方法，详细分析并改进了一种准自由模型吸收势，把它作为光学模型的虚部，在能量０．１－３００ｅＶ的范围内计算了电子被Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ原子散射的总截面，计算结果与实验值进行了比较。     

分形粗糙面双站散射的快速前后向迭代法数值模拟

为模拟复杂分形表面特别是在低掠角入射条件下的双站散射,发展了一种结合前后向迭代方法(FBM)与谱加速算法(SAA)快速求解散射场的Monte Carlo数值方法,计算了在TE,TM锥形波入射在一维分形导体粗糙面的双站散射以及有规则异物存在时的双站散射,讨论了分形粗糙面双站散射的角度性分布与其分数维的关系. 关键词： GFBM/SAA 分形粗糙面 双站散射     

光散射的逆向思考

长期以来人们已习惯于光被物质散射的思考而形成的“光谱物理学”,而对它的逆向思维、即物质(如原子)被‘光’散射的诸多专题问津的较少;其中的某些问题,如物质(如原子)被光(散射)作用的经典物理图像;物质(如原子)被光加(减)速;物质(如原子)被光俘获、陷落、致冷和速度的聚束。此外,密度效应、光场与原子的互作用,(量子化)光(电磁)场对物质(如原子)散射等是近期取得的成果,都将在该文中给出。     

光学黑表面的选择

本文系统地讨论了描述光学黑表面散射特性的基本概念—双向反射分布函数及其随环境温度和波长等变化的规律.在此基础上,提出了选择光学黑表面的一些原则,并对目前常用的一些光学黑表面,特别是空间望远镜的挡光板及 Vane 表面用光学黑表面,进行了分析.