分光计最小偏向角法测量方案及其误差产生原因与改进

本文介绍了使用分光计测量三棱镜折射率的实验原理,分析了在传统的分光计测量最小偏向角的方法中,还存在着一些不足之处,导致测量结果误差较大,并介绍了一种减小分光计最小偏向角测量误差的改进的实验方法,进而对该方法进行了较详实的分析和介绍。     

浸入式光栅谱线特性

浸入式光栅常应用于光学材料折射率较高的红外谱段.其特殊的工作模式会产生一系列普通反射式光栅不需面临的问题, 而它们对于浸入式光栅的应用却十分重要.论文推导了普通光栅长波端与短波端谱线长度的关系.针对折射率与波长相关的特点, 以短波红外(1.5~2.5 μm)为例, 分析其谱线位置分布及光谱分辨率变化特性.结果表明, 浸入式光栅谱线分布相较于普通光栅有明显差异, “梯形”谱线会发生倾斜.在折射率变化较大的短波红外谱段, “梯形”谱线倾斜程度较明显.在以长波(2.5 μm)配准Littrow条件时, 谱线向短波端倾斜, 以短波(1.5 μm)配准时向长波端倾斜, 且Littrow波长均漂离中心波长.由于折射率在热红外谱段变化较小, “梯形”谱线倾斜较小, 更接近普通光栅情况.浸入式光栅的光谱分辨率随折射率变化而改变, 同级中, 波长增大分辨率增大;各级间, 级数减小分辨率减小.同时, 由于高级次(短波)分辨率大于低级次(长波), 因此各级谱线长度之比不再满足普通光栅中的比例关系.     

浸入式光栅谱线特性（英文）

浸入式光栅常应用于光学材料折射率较高的红外谱段.其特殊的工作模式会产生一系列普通反射式光栅不需面临的问题,而它们对于浸入式光栅的应用却十分重要.论文推导了普通光栅长波端与短波端谱线长度的关系.针对折射率与波长相关的特点,以短波红外(1.5~2.5μm)为例,分析其谱线位置分布及光谱分辨率变化特性.结果表明,浸入式光栅谱线分布相较于普通光栅有明显差异,"梯形"谱线会发生倾斜.在折射率变化较大的短波红外谱段,"梯形"谱线倾斜程度较明显.在以长波(2.5μm)配准Littrow条件时,谱线向短波端倾斜,以短波(1.5μm)配准时向长波端倾斜,且Littrow波长均漂离中心波长.由于折射率在热红外谱段变化较小,"梯形"谱线倾斜较小,更接近普通光栅情况.浸入式光栅的光谱分辨率随折射率变化而改变,同级中,波长增大分辨率增大;各级间,级数减小分辨率减小.同时,由于高级次(短波)分辨率大于低级次(长波),因此各级谱线长度之比不再满足普通光栅中的比例关系.     

飞机尾流X波段雷达散射特性的实验研究

利用X波段新型多普勒天气雷达,针对起飞阶段的某型号运输机进行了飞机尾流探测实验。在显著偏离垂直入射方向的观测条件下,实验获得了尾流散射的中频回波数据。文中介绍了实验概况和数据处理流程,处理并分析了实验数据,获得了尾流散射的时间-多普勒速度谱和雷达散射截面（RCS）估计结果,在此基础上研究了尾流的雷达目标特性。结果表明,尾流具有多根时变谱线,各谱线的位置、强度近似呈对称分布;在距离雷达1．4km处,该型号运输机尾流的RCS约为-90～-80dBsm。     

激光等离子体X射线（LPX）辐射及其实验研究

本文阐述了高功率激光作用到固体靶上产生激光等离子体X射线辐射（LPX）的过程及其主要特性。进行了LPX光谱特性的实验研究，获得了强激光作用下镁（Mg)元素5＝10A的LPX线状谱和连续谱，并对该实验结果进行了分析和讨论。     

含有负折射率缺陷的光子晶体中的局域缺陷模

研究了含有负折射率缺陷的光子晶体中的局域缺陷模。利用传输矩阵方法计算了含有3个负折射率缺陷的一维光子晶体的透射谱,讨论了缺陷间的相互作用对缺陷模的影响。与正折射率缺陷情形相比较,负折射率缺陷间的相互作用对缺陷模的影响更大,局域模谱线更宽。     

分光计快速调节“五步”法

在大学物理实验中，分光计因其能够精确测量光线偏转角，在光栅衍射、折射率、光谱仪等光学测量中具有十分重要的作用。但对于初学物理实验的学生来说，由于对其结构的不熟悉导致其调节较为困难。针对这一问题，根据自己的实践经验和多年的教学体会，归纳总结出一种简便、快速的“五步”调节方法。通过采用“五步”法，学生能很快调好分光计的同时，增加了自信心，有利于提高物理实验课的兴趣。     

液晶屏色彩谱线简易测量实验

为了了解液晶屏出射光的光谱,采用分光计和全息透射光栅设计了光谱测量的简易实验。通过实验测量了两部手机显示屏和一个电脑显示屏的显示光谱,结果表明,手机都包含红（R）绿（G）蓝（B）三个带状谱,手机液晶显示屏光谱与电脑液晶显示器相比,其RGB三色的谱宽大于电脑液晶显示器,色彩饱和度相对较低。文章所提简易方法可以用来粗略分析显示器显示色彩光谱。     

多模光纤链路脉冲展宽补偿效应的实验研究

本文从实验的角度研究了多模光纤链路脉冲展宽的补偿效应。实验结果表明,在组成光纤传输线时,如果合理地选择恰当的剖面指数α的光纤进行组合熔接,将会扩展光纤传输线的带宽,增大信息传输容量。当把折射率剖面指数α<α_(opt)和折射率剖面指数α>α_(opt)的光纤进行组合熔接时,这种补偿作用更为明显。     

光学材料折射率的测量讨论

介绍了使用分光计测量光学材料折射率的几种方法,并通过不确定度理论据对其精确度进行讨论。     

kHz频率时单击超快脉冲的光谱相关干涉法

瑞士联邦工学院(苏黎世,瑞士)和Nazionale研究所(米兰,意大利)的工作人员研制出一种方法,可以测量单次或千赫兹工作频率的超快光学脉冲.基于直流电场重建的光谱相关干涉法(SPIDER)比起其它的SPIDER技术或非SPIDER技术,测量速率提高了50倍以上.这项技术使用两个分光计,其中一个用于基本光谱,另一个用于SPIDER光谱.每一个分光计都有一个2048像素CCD,两个照相机用激光装置快速触发,分光计有150线/mm和600线/mm的光栅,从而可以在800nm处分辨0.5mm,在400nm处分辨0.1mm.     

获取多波长气溶胶光学特性的方法研究

为了获得多波长气溶胶的垂直消光特性,本文提出了一种综合利用光学粒子计数器、能见度仪和激光雷达获取多波长气溶胶光学特性的新方法。该方法根据光学粒子计数器测量的谱分布、能见度仪测量的能见度和激光雷达测量的消光后向散射比反演出气溶胶粒子(λ=0.532μm)的折射率,作为初始值,根据气溶胶模式提供的折射率随波长的变化关系,确定其他波长上的折射率。再根据气溶胶折射率和谱分布计算不同波长上的消光特性,最后采用激光雷达测量的垂直消光廓线来反演其他波长上的消光廓线。以0.532μm,1.06μm和 10.6μm三波长为例,给出北京2004年8月24日气溶胶在不同波长上的垂直消光廓线。     

基于反射谱重构的光纤光栅再生过程研究

提出一种新的光纤光栅反射谱重构方法,通过再生过程中反射谱的重构,对再生规律进行总结。基于耦合模理论,推导了光栅的主要参数,包括栅区长度、周期及折射率调制深度平均值的表达式。结合传输矩阵法中的特征参数,即光栅有效折射率和折射率调制深度对反射谱的影响规律,提出重构方法,并用相关系数进行了评价。进行光纤光栅再生实验记录反射谱的演变,重构出光栅参数变化。研究发现:再生过程中折射率呈幂指数函数形式,指数随退火时间增长而减小。据有效折射率退火时的变化,分析光栅再生时所产生的不同程度内应力的释放,引起有效折射率的周期性调制。     

脐橙含铅量的激光诱导击穿光谱检测实验研究

实验利用1064nm Nd:YAG纳秒激光器诱导击穿脐橙样品产生等离子体光谱,用八通道光纤光谱仪测量脐橙的激光诱导击穿光谱(LIBS)特性,通过鉴别分析,选取铅的(PbI 405.78nm)特征谱线作为分析线,测定不同铅浓度下的特征谱线强度,根据谱线强度与浓度的关系,建立定标曲线。实验结果表明,脐橙中重金属铅元素含量较低时,其光谱谱线强度与浓度呈线性关系,其拟合度为0.95;脐橙中重金属铅元素含量较高时,等离子体发射光谱的谱线存在自吸收现象,使其定标曲线向下偏移趋势,呈现曲线关系,其拟合度为0.98。LIBS技术还可以快速分析出水果样品中重金属元素的相对含量,能实际应用于与食品安全相关的领域。     

刻制单模和折射率渐变少模光纤光栅的研究

介绍了利用相位掩模技术刻制光纤Bragg光栅的基本原理,并利用相位掩模板技术在增敏后的光纤上刻制出了单模和折射率渐变少模光纤布拉格光栅.实验结果表明单模光纤光栅在1 080 nm波长附近透射谱的峰值达到了-49 dB以上,几乎达到其理想值;刻制的折射率渐变少模光纤光栅的反射谱显示约有8个特征峰,其峰值约为7～8 dB,反射率达到了80%以上,并对这种光纤光栅的反射谱进行了理论分析,结果表明理论与实验结果符合得较好.     

光栅选线TEA CO2激光快速调谐实验研究

研制了一种新型的采用直驱交流伺服电机的光栅选线TEA CO2激光器快速调谐系统,进行了一系列实验研究,包括系统调试实验、单脉冲运转调谐实验和快速调谐实验。实验共得到85条调谐输出谱线，单脉冲能量超过10 J的有18条谱线；在动态快速触发情况下，分别在60 ms和20 ms内实现了整个CO2激光光谱范围任意两条谱线和同一个跃迁带内相邻两条谱线的快速调谐输出。该方法可应用于高功率、大范围可调谐TEA CO2激光器的快速调谐，对高功率高重复频率可调谐TEA CO2激光器研制中的快速调谐输出设计具有较高的参考价值。     

长周期光纤光栅三层结构折射率梯度响应特性研究

基于模式耦合理论和传输矩阵法,使用三层结构圆光波导模型对长周期光纤光栅(LPFG)包层模(HE14)的响应特性进行仿真和分析。通过对比分析外部环境折射率呈梯度分布时与呈均匀分布时的LPFG透射谱,发现谱线中除了损耗峰发生漂移以外,主峰左侧旁瓣深度增加,主峰右侧旁瓣深度减小,且随外部环境折射率的升高,这种变化趋势愈加明显,分析了透射谱发生相应变化的原因。研究结果对使用LPFG进行折射率梯度传感设计具有一定意义。     

激光光电流谱的理论与实验研究

本文给出了基于电子在等离子体内倍增性的光电流谱理论,用此理论说明了光电流谱性质.给出用脉冲激光徽励Ar气和Ne气的实验结果,并做了分析讨论.     

低压金属有机化合物气相外延生长的（AlxGa1－x）0.51In0.49P折射率测量

采用测量反射谱方法确定了低压金属有机化合物气相外延生长的与GaAs衬底匹配（AlxGa1－x）0.51In0.49P外延材料的折射率．实验中测量的反射谱波长范围为0.5—2.5μm．在拟合实验数据过程中采用了单振子模型．折射率数据用于分析应变量子阱GaInP／AlGaInP可见光激光二极管波导,计算出的器件远场图与实验数据吻合很好．     

基于遮光效应的海水折射率测量实验研究

光束穿过液体时会在其与空气的界面处发生全反射产生遮光效应,形成圆状的遮光图样,其半径与液体折射率相关。依据遮光效应原理,以氦氖激光器为光源,搭建海水折射率测量实验装置,改进了定标方法并利用高分辨率的单反相机采集海水的遮光效应图样。通过MATLAB编程对遮光图样进行数字图像处理反演海水的折射率,实验中还测量了不同温度下海水的折射率,得到海水折射率与温度变化基本呈线性关系。研究结果表明,本实验方法易于实现,重复性好,测量精度较高,应用于海水折射率测量是可行的。