Scattering Matrix Modeling of Photon Migration in Turbid Media

Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　　Ｏｐｔｉｃａｌｔｏｍｏｇｒａｐｈｙｕｓｉｎｇｎｅａｒｉｎｆｒａｒｅｄｌｉｇｈｔｔｏｅｘｔｒａｃｔｉｎｔｅｒｉｏｒａｂｎｏｒｍａｌｉｔｉｅｓｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎａｔｔｒａｃｔｓｍａｎｙｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｔｅｒｅｓｔｓｉｎｂｉｏｍｅｄｉｃａｌｏｐｔｉｃｓ［１］,ｂｅｃａｕｓｅｉｔｐｒｏｖｉｄｅｓａｎａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｐｏｔｅｎｔｉａｌｍｏｄａｌｉｔｙｔｏｐｒｏｂｅｂｒｅａｓｔｃａｎｃｅｒａｎｄｍｏｎｉｔｏｒｂｒａｉｎａｎｄｍｕｓｃｌｅｏｘｙｇｅｎａｔｉｏｎｎｏｎ…     

Kerr效应对非线性J-C模型辐射谱的影响

研究了Kerr介质腔中非线性J-C模型的辐射谱.导出了双模初始光场处于任意量子态时辐射谱的计算公式,给出了光场处于数态、相干态和压缩真空态时的数值结果,讨论了Kerr效应和初始场强对辐射谱的影响.发现在光子数态的情况下,Kerr效应使低频峰增强、高频峰减弱,并使各峰向右移动.在初始腔场为较强的相干态时,原子辐射谱明显地分成两个拱形的梳状峰群,Kerr效应的增强使左侧峰群增高,右侧的边峰受到抑制.在压缩真空态情况下,边带峰只出现在中心频率双峰的左侧,随Kerr效应和初始场的增强,边峰个数也随之增多.无论哪种情况都破坏谱结构的对称性,在强场条件下Kerr效应的影响更加显著.     

一种硅基SiO2波导耦合器的设计与分析

波导耦合器是组成光纤传感系统和光纤通信系统光收发组件及模块的重要元器件,是实现光收发模块一体化光电集成的基础。给出了一种用光纤陀螺系统的X型四端口波导耦合器的工作原理,采用有效折射率法和BPM(Beam propagation method)法建立了耦合器的数学模型,计算并分析了耦合器尺寸在尽可能小的情况下和在满足单模传输的条件下耦合器的耦合系数、有效耦合长度、分光比以及回波损耗等参数之间的关系,并对其关键技术进行了系统的研究。仿真结果表明,所设计的波导耦合器在低损耗情况下分光比可达到50%∶50%,耦合器全长为33.5mm,输入输出波导间距为410μm,芯层截面积为6μm×6μm。     

双层散射介质的单次后向散射光谱分析

从上皮组织的结构特点出发,基于米氏(Mie)散射理论,建立了双层散射介质的单次后向散射光谱的理论模型,该模型通过偏振门屏蔽来自下层的噪声背景,只保留来自上层的单次散射光。计算分析了粒子的形态学参量如平均尺寸及其分布、相对折射率变化时,单次散射光谱的特征。并用傅里叶波形分析法研究了这些参量对单次后向散射光谱曲线形状及其谐波幅值的影响。结果表明,这些只经历了表层粒子单次散射的光谱信号对表层粒子的平均尺寸及其分布、相对折射率具有灵敏性。对光谱曲线波纹结构的幅值、频率,散射强度,光谱谐波的幅值有直接的影响。研究结果对早期癌症的散射光谱特征识别及其特征提取有重要的实用价值。     

多层膜劳厄透镜对8keV X射线的聚焦性能模拟研究

基于多层膜技术的劳厄(Laue)透镜能实现硬X射线纳米级聚焦,在X射线微纳分析领域具有重要的应用前景.基于衍射动力学理论,分析了X射线在多层膜劳厄透镜中的传播,计算了不同结构的多层膜劳厄透镜对8 keVX射线的聚焦性能.结果表明,最外层厚度为5 nm的倾斜多层膜劳厄透镜可获得5.7 nm的聚焦光斑和26%的平均衍射效率...     

复数滤波器在数字全息图处理中的应用

数字全息图在微电路检测、粒度分析、透明场测量等小孔径、小视场对象测量和细胞观测等显微测量方面有着广泛的应用前景。根据离轴数字全息图的频谱特点,提出采用复数滤波器,利用计算机及相关算法对离轴数字全息图进行滤波,消除其零级及共轭像,同时可以得到全息图的相位分布。讨论了复数滤波器的设计方法,给出了实验结果。为数字全息图的压缩、再现和相息图制作提供了方便。     

强聚焦混合偏振矢量光束在瑞利粒子上产生的辐射力

理论研究了强聚焦混合偏振矢量光束作用在瑞利粒子的辐射力,推导出混合偏振矢量光束深聚焦在焦平面处产生辐射力的计算表达式,数值模拟了焦平面附近轴向光束强度分布及数值孔径与径向系数对辐射力分布的影响.结果表明,强聚焦混合偏振矢量光束深聚焦后在焦平面附近产生的辐射力在一定情况下能够实现对瑞利粒子的三维捕获,并且受数值孔径和径向系数的影响,其中径向系数影响较为明显.大量数据整合结果表明当径向系数大于3时,才能实现与光阑数值孔径相匹配,完成对焦平面附近瑞利粒子的三维捕获.     

基于Fibonacci序列准周期结构的小角度低通空间滤波器

利用常规材料构造了Fibonacci序列准周期结构,运用传输矩阵法研究了该结构的空间传输特性,并基于该结构优良的空间传输特性设计了小角度低通空间滤波器.数值模拟结果表明,该小角度空间滤波器的角域带宽可通过改变序列的结构类型和序列数来调谐,其调谐规律为:随着Fibonacci序列F(m,1)中m值的增加,对应空间滤波器的角域带宽减小;随着序列数的增大,对应角域带宽也减小.在调谐的基础上,还可通过改变构成准周期结构的介质折射率参量来精确调节其角域带宽.相比于基于超材料的小角度空间滤波器而言,基于Fibonacci序列的小角度空间滤波器制备更简单,且有望应用于新一代的高功率激光系统中.     

一种用于衍射光元件优化设计的快速算法的研究

讨论了傅里叶迭代算法对初始相位敏感的缺陷机理,提出用伪随机相位编码作为傅里叶迭代算法初始值的改进算法来克服相位敏感缺陷。改进算法具有加快迭代收敛速度、提高恢复图像强度准确性的优点。将该算法产生的任意期望图样的相位全息图写入纯相位液晶空间光调制器上,在远场成功地再现了期望图样。算法迭代10次可产生衍射效率接近85%的一幅相位全息图。作为一种快速相位恢复算法它在相控阵激光雷达以及光束敏捷偏转等领域有重要意义。     

医用硬性内窥镜畸变的评定基础和方法

建立医用硬性内窥镜畸变的评定基础和方法,用视轴对称的球面Z视场为模型来模拟体腔凹面特征,以建立内窥镜物像共轭的分析基础;运用光学原理并结合ISO9039:1994“光学和光学仪器光学系统质量评价———畸变的测定”的定义原则,并根据理论畸变的临床要求确定畸变定义;采用主光线追迹原理推导不同球面Z形状的畸变换算通式。创立了医用硬性内窥镜以单位相对畸变表述的定义和表达式,并导出变换视场面的畸变换算通用公式和测试方法。本文建立的畸变评定基础和方法适用于医用硬性内窥镜的标准应用。