激光近前向散射粒子图像测速技术(PIV)及其在射流研究中的应用

提出了一种利用粒子近前向散射光的PIV技术,可对两维流场的瞬态流速分布进行测量,且散射光强可大为提高和测量结果不受成像系统景深的限制。对两种PIV技术进行了实验比较。     

波导存储器侧面散射特性的实验研究

通过实验，研究了波导存储器的侧面散射特性。采用激光直写法在聚合物薄膜表面刻录光散射点阵，通过移动狭缝与表面的相对位置测量薄膜的侧面散射光分布。结果表明，波导侧面散射光强沿传导光传播方向的分布呈指数衰减规律，其衰减常数与信息符密度成正比，并随记录信息所用的激光束能量的加大而增长。实验结果有助于优化波导存储器信息符的密度和大小，有利于提高波导存储器的能量利用率、读出灵敏度和信噪比（SNR）。     

后向散射法测量湿蒸汽的实验优化方案的研究

为了提高实验的精度以及实验的可操作性,对后向散射法测量湿蒸汽的实验方案进行了优化研究。本文研究了入射光射入位置、入射光光强、散射光接收角度三个因素对实验结果的影响。实验结果表明,这三个因素对散射光光强以及其对应的灰度值具有较大的影响;当入射光光强为20 mw、入射位置为第四截面、散射光接收角度为后向30°时,可获取到最佳的散射光图像,此时为最优的实验方案。该实验方案的研究对后向散射法测量湿蒸汽具有重要的指导作用。     

光盘信息符形貌对读出信号影响的研究

简要分析了在DVD光盘研究中使用矢量衍射理论的必要性，并从光盘信息符横向尺寸、坑深、坡角三个方面综述了利用该理论分析的DVD光盘表面形貌对读出信号的影响，从而提出了一些在光盘生产中所需要注意的问题。希望这些论述能对更高密度光盘的研究及工艺的提高起到一些作用。     

血小板的光散射特性

利用激光散射法对健康人血小板的光散射特性进行了研究。测量了不同浓度下这种细胞的散射光强和透射光强，并给出了相应的散射系数。     

特征提取在近红外激光检测半导体内微缺陷中的应用

提出了利用近红外激光散射光强分布分析来检测半导体材料内部微体缺陷的检测方法。在研究广义洛仑兹－米氏理论（Generalized Lorenz-Mie Theory）的基础上，通过对理论上散射光强分布的分析，近红外激光散射光强分布空间FFT的截止频率被提取为判定半导体材料缺陷大小的判缺，依据这一判据，可以快速的判定微体缺陷的大小。并通过对GaAs样品进行了实验研究，证明了该方法和判据的有效性。     

基于双高斯拟合的目标激光偏振特性实验研究

对几种典型目标的后向散射光偏振度进行了测量和分析。基于探测光的Stokes 矢量描述,利用接收光路和发射光路的一体化设计,设计了典型目标偏振特性的激光探测实验装置;在不同偏振光入射角、不同粗糙度参数以及不同表面材质的条件下,对几种典型目标后向散射光的偏振度进行了测量;在实验的基础上对偏振度测量数据进行了双高斯拟合和分析,得出了目标后向散射光偏振度与双高斯函数基本吻合以及基于后向散射光偏振度可以区分不同属性目标的结论。     

旋转体表面轮廓测量的激光多普勒信号研究

在利用激光多普勒效应对旋转体表面轮廓损伤进行测量时，其散射光的多普勒信号强度及质量是影响测量精度的极其重要的参数。研究了激光多普勒参考光技术、旋转体表面散射光位相无规则变化的平均效应和最小二乘法曲线拟合技术，设计出高信噪比的参考光路，并对物体表面细微结构所引起的信号丢失进行了重构，实现了旋转体表面轮廓损伤的测量，其相对误差约0．3％。     

球形粒子的散射和偏振特性研究

利用黎卡地贝塞尔函数模拟了不同粒子尺度的散射光强和偏振特性.当粒子尺度增加时,散射光强增加;水平偏振变得不对称,而垂直偏振没有变化;当粒子的折射率虚部增加时,散射光强减少.从粒子的这些散射特性和偏振特性,可以测量和分辨不同尺度的粒子.     

蓝宝石晶片中微/纳米缺陷散射特性的仿真

基于广义Lorenz-Mie理论,对蓝宝石晶片中微体缺陷的散射特性进行了仿真,分析了散射光接收位置、缺陷大小、入射光波长对散射光强的影响。结果表明:前向散射方向上的空间散射光强信息量最大,检测结果最准确;缺陷大小对散射光强分布具有显著影响,可以将散射光强分布曲线的特征作为判断缺陷大小的依据;入射光波长越小,测量越准确。     

二维激光告警光学系统设计

由于现有单激光告警系统只能实现来袭激光一维的方位和波长等信息,提出了一种单激光告警系统同时测得二维方位信息和波长信息的新方法,该方法的光学系统主要由遮光罩、光栅、透镜组和面阵CCD组成,通过对来袭激光经过光栅后的一级和零级衍射光斑位置的判决,得到来袭激光二维方位和波长信息。通过理论分析说明了该方法的原理,并推导得出二维方位角和波长的测量公式,根据要求推导确定了光学元件参数,并通过实验验证了其可行性。实验结果显示波长分辨率小于10 nm,角度分辨率小于1x方向视场角为30,y方向视场角为15。     

均光波导多层存储器的原理和实验

介绍了均光波导多层存储器的基本结构和原理。波导多层存储器通过收集波导侧面信息符发出的散射光来读取数据,而均光波导多层存储器的设计主要是为了解决波导多层存储器侧面散射光强不均匀的问题。有一种方法就是通过改变信息符深度来实现均光。理论推导表明信息层表面的信息符深度沿着传导光传播方向逐渐增加时可以实现波导侧面散射光强的均匀分布,而且波导各个不同位置处信息符的深度值也可以通过拟合和计算得到。为了证明理论的正确性,设计了原理性实验,完成了原理性实验器件的研制。实验对均光波导多层存储器的结构、原理以及均光方法的可行性进行了验证。实验还将均光波导多层存储器的性能与一般的波导多层存储器作了对比,实验效果良好。     

Curvature optical fiber sensor by using bend enhanced method

Deflection curvature measurement can offer a number of advantages compared with the well-established strain measurement alternative. It is able to measure thin structure; fiber has no resistance with force, which leads to a high precision. There are many kinds of curvature gauges with different operation principles. A low-cost curvature optical fiber sensor using bend enhanced method to improve its curvature measurement sensitivity was devel-oped in recent years. This sensor can distinguish between convex bending and concave bending and has a good linearity in measuring large curvature deformation. Whisper gallery ray theory and Monte Carlo simulation are new achievements by computer experiment. The operation mechanism of this curvature optical fiber sensor is presented based on light scattering theory. The attenuation is ascribed to the transmission mode changing by the curvature of the fiber, which affects the attenuation of the surface scattering. The mathematical model of relationship among light loss, bending curvature, surface roughness, and parameters of the fiber's configuration is also presented. We design different kinds of shapes of sensitive zones; each zone has different parameters. Through detecting their output optical attenuations in different curvatures and fitting the results by exponential decaying functions, the proposed model is demonstrated by experimental results. Also, we compare the experi-mental results with the theoretical analysis and discuss the sensitivity dependence on bending direction.     

Technique for mechanical measurements using optical scattering froma micropipette [cells application]

The authors propose an optical method using forward light scattering to measure the deflection of a micropipette from a normal contact force with a small elastic solid, and the damping coefficient of a small fluid sample through a dynamic interaction with the pipette. An analytical and experimental study of this sensor is performed and described for each property. Topics covered include: (1) forward light scattering technique for determining the diameter of a micropipette (using exact and simplified geometric interference theories); (2) deflection measurement and analysis on the pipette-sample system using the finite element method; and (3) equivalent damping coefficient and resonant frequency measurement of the pipette-fluid system and its numerical solution derived from the finite element model. A comparison of the experimental results and the analytical results is included to provide the means for analyzing the potential of this new method     

伪装材料表面偏振散射的几何光学解

散射光的偏振特征可以作为遥感信息来识别目标,给伪装技术带来了新的威胁.文中采用偏振相机在光学与红外波段测试了染料型和涂料型伪装材料的偏振散射光谱,研究了不同探测波段下粗糙材料表面的偏振散射机理.研究结果表明:染料型伪装材料的偏振度很小,当光源以不同的入射角照射其表面时,偏振度基本保持不变;涂料型伪装材料的偏振度较大,且随着入射角的增大,其散射光的偏振度也逐渐升高;材料散射光的偏振度与表面粗糙度成反比,染料型伪装材料具有较大的表面粗糙度,在与入射光的作用过程中多次散射占优,因此,其偏振度很小.利用几何光学理论分析了材料表面的偏振散射机理,分析结果与实验结论相吻合.在一定条件下,伪装材料的偏振散射特征与背景不同,偏振信息在伪装目标识别方面具有重要的军事应用价值.     

基于anti-Stokes Raman散射温度效应的温度解调理论研究

激光脉冲进入光纤中,与光纤分子相互作用,产生Raman散射和Raylei曲散射。由于Raman散射具有温度效应,其散射光强度受温度调制,可作为温度信息的载体,用于温度解调及测温系统设计。本文提出了可行的温度解调方法及理论推导,并推导出单通道和双通道条件下的测温关系,设计出两种条件下的传感器系统。     

尘埃粒子的半导体激光散射测量

以半导体激光为光源 ,建立了一个可以实时测量空气中尘埃粒子的尺寸与颗粒数浓度的光学系统。根据Mie散射理论 ,计算了该光学系统的光散射响应特性。实验结果表明 ,该系统具有高的计数准确度、计数效率和计数重复性 ,适用于洁净度检测和环境空气中尘埃粒子的粒径分布测量。     

基于DSP技术的光尾流实时探测方案

利用尾流的光散射特性对其进行探测 ,光散射谱强度分布的半值宽度随尾流中气泡群的密度而变化。基于成熟的信号处理技术 ,文中提出了对尾流进行实时探测的解决方案。系统采用CCD光采样 ,ADC数据采集及FIFO缓存 ,DSP数据处理三级流水线方式工作。充分发挥DSP处理器片内存储器容量大的特点 ,使用其片内数据缓冲区交替对CCD进行信号采集和数据处理 ;在进行数据处理过程中 ,处理器以中断方式读取FIFO缓存结果。     

Holographic CDMA

A new technique for all-optical code division multiple access (CDMA) based on optical holography is described. In this technique the energy of an incoming information light signal is spread over a larger spatial domain by a two-dimensional spatial encoder which consists of patterns of (0, 1) or (1, -1). Subsequent decoding, which is obtained by a holographic filter, spatially despreads the energy of information light signal and brings it to a bright focused light spot. Experimental results obtained to demonstrate the encoding, decoding, and multiaccess capability of the proposed holographic CDMA technique are discussed and compared to other all-optical CDMA techniques. The processing gain for a holographic CDMA can be potentially as high as 10⁶-10⁸ , which suggests that this technique can in principle support hundreds of thousands to a few millions of users     

光纤传感器在带传动参数测量中的应用

提出一种用光纤传感器测量高速旋转构件微小位移量的新方法,实现了非接触式高速、高精度的位移测量。在介绍光纤传感器测量原理的基础上,得出光强与测距之间关系式。将光强转为电压信号,建立电压商值与测距之间的拟合公式。设计V带参数测量实验台,对V带稳定运转时其在轮槽中的径向位移进行测定,进而得出V带在带轮中的轨迹,测量出滑动角的大小。针对原有V带滑动角计算公式中的不足进行优化,得出新的滑动角计算公式。对比实验结果,新公式更接近实验结果,误差更小,为V带的精确设计提供理论依据。