提高深度剖析拉曼光谱的纵向分辨能力

使用适当似从理论上给出了共焦显微拉曼光谱仪的纵向仪器响应函数，针对相对薄（几个μm)的样品（诸如半导体薄膜材料）给出了一个简化的卷积模型，利用共焦显微拉曼光谱的深度剖析方法，研究了激光晶化后的非晶硅薄膜，并利用反卷积算法，提高了对薄膜纵向结构的分辨能力，发现了激光晶化产生的纳米微晶硅仅位于薄膜中间。     

1米非模糊红外准直仪和激光跟踪器试验系统的设计

大型准直仪是为试验1米大孔径激光跟踪系统设计的。为了把大型准直仪的1米孔径减小到合理的加工尺寸,两个共焦抛物面反射镜(Mersenne)和偏离中心一米的1.4米旁轴抛物面反射镜使光瞳再成象为0.1米。在再成象光瞳附近,用两面柱面镜引进近场散焦和象散,而双轴摆动镜模拟目标运动和大气抖动。第二面抛物面反射镜用中等聚焦进一步缩小光束尺寸,以便模拟远场大气湍流和热晕。带通分光镜使进来的找有方向和光斑尺寸信息的激光束传到激光分析器,并使目标的红外辐射送到跟踪器。大的焦比便于用一个活动反射镜和固定靶标的变距装置来改变靶标图象的焦距。旋转由 K-反射镜给出。光学部件在其中致冷的冷箱,装在运输拖车的光具座上。     

模式匹配对光学谐振腔透射精细度的影响

法布里-珀罗扫描干涉仪具有很高的光谱分辨本领，具有广泛的用途．它可以用作光谱仪观测激光器的输出模式，可以作为鉴频器与稳频电路配合稳定激光频率，还可以利用它的透射谱线来测量谐振腔镜的反射率等光学参数．一般用作光谱仪和鉴频器的法布里-珀罗干涉仪均选用共焦谐振腔，而作为一种测量手段时，谐振腔则可能是任意的非对称谐振腔，由于扫描干涉仪是通过对其透射谱线的观察来工作的，透射谱线的精细度直接影响扫描干涉仪的应用效果．虽然从理论上共焦谐振腔对任意的高斯光束均可以实现自再现，不存在模式匹配问题，但由于共焦腔长L一…     

不同离焦条件对骨硬组织激光消融的影响

评估了不同离焦辐照条件对脉冲CO2激光骨硬组织消融的影响。实验样品为新鲜离体牛胫骨组织,置于由计算机自动控制的一维电动平移台上。调节工作距离,分别在光束聚焦平面前后光斑尺寸约为510μm处进行非接触式垂直照射。脉冲CO2激光波长为10.64μm,脉冲频率为60 Hz,能量密度范围5~45 J/cm2。平移台移动速度为20 mm/s,重复扫描6次。肉眼和显微镜观察组织样品形态学变化,常规组织病理切片处理,苏木精-伊红(HE)染色,共焦扫描显微镜观察并摄取图像。运用测量软件测量骨样品消融凹陷的几何尺寸,获得切口宽度、深度和切口截面积随辐射曝光量的变化关系。结果表明,脉冲CO2激光可以应用于骨头等硬组织的切割,不同的离焦辐照条件对组织消融效果具有重要影响;在临床上,为获得窄且深的消融切口和高的消融率,可以稍微将光束聚焦在组织表面下方。     

基于小孔阵列的并行激光共焦显微检测技术研究

为了对微纳加工工件进行三维形貌测量,建立了 基于小孔阵列的并行激光共聚焦显微检测系统。利用自行研发的三波长皮秒脉冲激光 加工机在面积为1cm²的铜箔上制备100×100的小孔阵列,以实现 并行分光,小孔的平 均直径为43.6μm,间距为100μm。利用小 孔阵列系统,分别对镀 膜平板和螺钉进行了三维测量。实验结果表明,在轴向平移台步距为1μm的条件下,本文 系统能对待测样品 实现轴向分辨率为1μm、横向分辨率为20μm的三维扫描并重构出 样品形貌。本文共焦显微检测方法能大大提 高共焦扫描速度,能很好满足一般工业检测需求,本文为并行共焦探测技术提供了一条新 的研究和运用方法。     

AgOx型超分辨近场结构的非线性光学特性研究

采用共焦Z扫描系统，以λ=532nm．脉冲宽度0．7ns．重复频率15．79kHz的脉冲半导体激光器作为入射光源，研究了AgOx超分辨近场结构(SuperRENS)薄膜样品的非线性光学性质．实验获得了其三阶非线性折射率系数随入射光功率的变化曲线．并与Au，Ag薄膜作了比较．讨论了光致非线性变化过程。结果表明，在聚焦激光作用下．AgOx超分辨近场结构薄膜样品存在一相变点．即解析出纳米Ag颗粒，满足了产生局域表面等离子体的激发和增强效应的条件。     

基于双向光斑重叠率调控的耦合激光抛光碳化硅陶瓷的表面质量研究

采用多光束耦合纳秒激光对SiC陶瓷进行抛光试验研究，研究了耦合激光的双向光斑重叠率(δ)和能量密度(ED)对抛光表面质量的影响。使用激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、X射线能谱仪以及拉曼光谱仪等仪器观测表征了SiC陶瓷抛光前后的表面形貌、表面粗糙度、元素分布以及物相变化等。结果表明：随着δ和ED的增加，激光抛光表面出现重铸层，重铸层的拉曼光谱曲线含有Si的特征峰；当耦合激光的δ为75%、ED为4.254 J/cm²、扫描次数为2时，抛光表面粗糙度(R_a)降至0.73μm；当δ和ED过大时，抛光表面易在孔隙附近出现微裂纹，并向周围延伸。     

激光远场CCD诊断仪

研制了一台高质量的激光远场CCD诊断仪（LFCD），准备用于实时监测φ250mm高功率激光系统的远场光学性能，以评价激光系统末端输出光束的可聚焦能力。用一台1．06μm连续输出的半导体泵浦固体激光器，扩束成φ360mm理想平行光源初检LFCD，获得此仪器的可聚焦能力优于1．2倍衍射极限，此弥散角内包含的能量占总光能的70％～80％。仪器的调焦精度≤±0．1mm，在聚焦镜焦深的范围之内。     

腔内电子扫描光束研究

过去的扫描技术,都是在激光器腔外,采用机械、电光、声光等方法,而本文根据VO_2薄膜的热效应和特殊的光学系统,进行了腔内电子扫描光束的设计研究,将一块透镜镀上VO_2薄膜作为激光器谐振腔的全反射镜,在腔内共焦放置两块相同的透镜组,用电子束加热VO_2薄膜上的反射点来控制脉冲或连续输出的激光束,并且这些反     

利用共焦显微技术测试亚微米尺寸

当集成电路制造工艺线宽进入亚微米领域时，精确、稳定的测试亚微米、深亚微米线宽／间距尺寸，将成为重要而迫切的研究课题。本文主要阐述以光学原理为基础的共焦显微技术，以及利用共焦技术制造的LWM200型测试仪的性能，测试0．5μm，0．3μm的黑／白条宽，及其仪器测试性能分析。     

红外目标模拟器校准系统的研制与应用

采用标准辐射和红外目标模拟器的辐射交替折转进入红外光谱辐射计的方法，研制的红外目标模拟器校准系统可以对红外目标模拟器进行直接校准．该系统由标准准直辐射源，光束偏转装置和红外光谱辐射计组成．标准准直辐射源由工作温度为50℃～1050℃的标准黑体和口径300mm的离轴抛物面作主镜的准直光管组成．光束偏转装置由口径465mm的反射镜和定位精度5″的转台组成．红外光谱辐射计采用圆形渐变滤光片CVF对入射的辐射分光，3个光谱工作区间为1μm～3μm，3μm～5μm和8μm～14μm。3个区间的测试数据显示了最小可校准的光谱辐照度低于10^-11／cm^2，系统的相对标准不确定度为2％．     

表面粗糙度干涉仪中光探针的自动聚焦控制

要保证测量光聚焦在待测表面，自动聚焦控制是非常重要的。文中给出了基于离焦检测的自动聚焦控制原理和技术实现，其聚焦灵敏度达０．１μｍ，聚焦范围０．５ｍｍ，频带宽度为４０Ｈｚ。它为表面粗糙度干涉仪的高分辩率测量提供了保证，并为实验所证实。该技术具有很强的实用开发价值。     

激光打孔中激光束性能及光学和工件参数的优化选择

本文研究了激光精密打孔中，激光束性能，光学及工件系统参数对孔质量的影响。在诸多参数中进行优化选择后，加工出径为０．０５－２ｍｍ的精密小孔，在ＴＥＭ００模高质量光束运转时，采用望远镜系统大聚焦透镜前焦面的束关径，进一步改善光束聚焦性能，加工出２５－３０μｍ的精密微孔。     

二维光束扫描镜的非线性失真

本文通过坐标变换导出了一种二维光束扫描系统的光束矢量表达式．利用该表达式对扫描光栅的非线性畸变作了讨论。指出．这种畸变只在第一反射镜（本文中的Ａ镜）的扫描方向上发生．而畸变的程度则与第二反射镜（Ｂ镜）的偏转角有关。所给出的关系式可用于对第一反射镜的转角进行修正．以提高光束控制的精度     

用滤波器提高共焦系统纵向分辨率的实验研究

针对采用有限大小探测器的其焦显微系统,利用两区相位型滤波器提高系统的纵向分辨率。在实验上,采用1透射式液晶空间比例制器实脱了对共焦显微系统照明光场位相的动态调制,测量了探测针孔直径分别为5μm、10μm和15μm时,共焦显微系统纵向分辨率随滤波器参数的变化规律。实验结果说明,在探测器为有限大小的情况下,利用该滤波器可以使共焦显微系统的纵向分辨率提高17．8％。另外,从实验结果还可以看出,滤波器的性能受到探测针孔尺寸的影响。     

专利

美国加州Optical Biopsy Technologies公司的Mandella等人发明了一种采用光纤传输激光的共焦光学扫描系统.此扫描系统主要由柔性光纤激光器、晶体管探测器和扫描机构组成.柔性光纤激光器的激光腔通过泵浦光源泵浦,产生一束探测光,光束通过聚焦光学系统,使光束成形,其聚焦的光束入射到目标的扫描点上.从扫描点反射的信号光束通过光学系统聚焦,信号光束通过耦合器件入射到激光腔.激光腔中的光学信号扰动用固体探测器探测.扫描机构控制光束扫描点在被探测目标上运动.滤波后,信号通过信号处理系统处理,输入数据存储系统.(美国专利号:5887009)(No.67)     

基于纯相位液晶空间光调制器的共焦三维扫描方法研究

针对传统的机械式共焦扫描方法由于受机械 特性或驱动技术的限制难以满足材料内部物理过程检测、缓慢化学反应可视化和活体 细胞成像等应用领域的需求,深入研究了基于纯相位液晶空间光调制器(LCSLM)的聚焦光斑 三维位置控制技术,利用LCSLM对入射光进行相位与振幅的同时调制,设计了无机械运动部 件 的三维共焦扫描系统,实现了显微物镜聚焦光斑的 三维扫描。研究结果表明,利用LCSLM能够 实现最大横向偏转角度为0.021 rad,光束偏转的绝对误差 ｜θerror｜＜3．30×10－8 rad≈1．89× 10－6,且能够实现轴向[－55.6mm,55.6mm]的扫描范围。     

双光子荧光共焦扫描激光显微镜的三维光学传递函数

双光子荧光是一种非线性光谱技术，利用双光子荧光进行扫描成像的双光子共焦扫描显微镜与普通荧光共焦显微镜相比，具有以下的特点：1、双光子荧光具有高阶非线性行为（4次幂），因此，仅在焦深以内的分子被激发，因而有利于改善共焦显微镜的空间分辨率．2、双光子跃迁具有选择激发性，因此具有"特征识别"能力，有利于对某些物质或元素进行成像．3、双光子荧光可以克服普通荧光共焦显微镜遇到的光致退色或光致毒障碍，因此近年来双光子共焦扫描显微镜引起了人们极大的兴趣．本文以高斯光束作为光源，详细分析了焦点附近双光子荧光的分布情况…     

太赫兹扫描光路系统的仿真与分析

为了实现太赫兹探测系统快速控制、逆向聚焦、长距离和大范围扫描等功能,基于共焦Gregorian反射系统(CGRS),采用ZEMAX光学仿真软件对光路进行仿真分析.首先,理论计算并确定该系统中主要反射镜的参数,予以建模;在此基础上,进行光路仿真、分析结果和计算误差.经分析知,该系统能够实现1.74m扫描范围内的25 m远距离探测;并且调制传递函数接近衍射极限,成像良好.最后,利用高斯光束分析光信号在光路中传播的能量损耗情况,即当输入辐照度为63.6 mW/mm2时,可以得到14.6 mW/mm2的辐照度输出,为实际系统光源和探测器的选择提供了理论依据.     

化学溶液分解法制备的Bi2Ti2O7薄膜的红外光学性质研究

采用化学溶液分解法在n-GaAs(100)衬底上制备了Bi2 Ti2 O7薄膜．利用红外椭圆偏振光谱仪测量了波长为：2.8-12.5μm范围内Bi2 Ti2 O7薄膜的椭偏光谱,采用Lorentz-Drude色散模型拟合获得Bi2 Ti2 O7薄膜的红外介电常数,并进一步计算得到折射率n、消光系数κ和吸收系数α,拟合计算得到Bi2 Ti2 O7薄膜的厚度为139．2nm.