几种人工合成色素的荧光光谱与拉曼光谱研究

应用荧光光谱仪及微拉曼光谱仪分别对几种常见人工合成色素溶液的荧光光谱和拉曼光谱进行了实验研究。一方面,首次测量其不同浓度合成色素溶液的荧光光谱,讨论其谱线特性。另一方面,以有致癌性的合成色素苋菜红为例,应用拉曼光谱技术进行定性和定量检测,验证拉曼光谱对色素检测的可行性。为了提高探测灵敏度,以55 nm的金纳米粒子溶胶为基底,在785 nm激发光下对不同浓度的苋菜红溶液进行了表面增强拉曼光谱探测,探测到的最低浓度为10~(-17)mol/L。分析结果为这种色素的合理利用及安全快速检测提供了有效的光谱实验依据,也为其它色素的检测提供了参考方法。     

几种人工合成色素的荧光光谱与拉曼光谱研究

应用荧光光谱仪及微拉曼光谱仪分别对几种常见的人工合成色素溶液的荧光光谱和拉曼光谱进行了实验研究。一方面,首次测量其不同浓度合成色素溶液的荧光光谱,讨论其谱线特性。另一方面,以有致癌性的合成色素苋菜红为例,应用拉曼光谱技术进行定性和定量检测,验证拉曼光谱对色素检测的可行性。为了提高探测灵敏度,以55nm的金纳米粒子溶胶为基底,在785nm激发光下对不同浓度的苋菜红溶液进行了表面增强拉曼光谱探测,探测到的最低浓度为10-17mol/L。分析结果为这种色素的合理利用及安全快速检测提供了有效的光谱实验依据,也为其它色素的检测提供了参考方法。     

质子交换LiNbO_3晶体的拉曼光谱研究

研究了纯LiNbO_3晶体和由已二酸与苯甲酸的混合摩尔比分别为30%和80%时的质子源质子交换制作的LiNbO_3晶体的拉曼散射光谱.实验结果表明,纯LiNbO_3晶体的拉曼光谱在O～1000 cm~(-1)的波数范围内有11个拉曼峰,这些拉曼振动模式主要由[NbO_6]氧八面体的振动产生的;而质子掺杂的LiNbO_3晶体的拉曼光谱,在谱线的形状和数量方面,除了与纯LiNbO_3晶体的拉曼峰相同外,还发现了一个与晶体本征缺陷相关的局域模672cm~(-1)峰,它的相对强度随着本征缺陷的程度的增加而增大,同时掺质子的浓度较大时,多数拉曼谱峰位置向高波数方向稍微移动.实验还表明,掺杂质子浓度越大,波导的模数越多,表面折射率变化、波导深度越大.

Abstract：

The Raman spectra of pure and proton — exchanged LiNbO_3 crystals were investigated,and those protonated crystals were fabricated by proton source which was formed by a mixture of adipic and benzoic.And two concentration rates of 30% and 80% were applied,respectively.The experimental results show that there are eleven Raman peaks in the 0～ 1000cm~(-1) frequency region of the pure LiNbO_3 crystal,and those Raman peaks belong to [NbO_6] octahedron lattice vibration.For the Raman spectra of protonated LiNbO_3 crystals,besides the same Raman peaks as the pure LiNbO_3 crystal in shape and number,a local Raman peak 672 cm~(-1) is found and attributed to the intrinsic defects.Higher H~+ concentration in the protonated crystal leads to more intrinsic defects and a higher relative intensity of the local Raman peak 672 cm~(-1).Meanwhile,when the H~+ concentration is higher,the frequency of some Raman peaks of the protonated crystals will shift to high wave number distinctly,and both the change of the surface refractive index and the waveguide depth are larger.     

远距离物质拉曼光谱探测系统

为了实现远距离物质的识别检测,设计和建立了脉冲门控非接触式的拉曼光谱探测系统,利用强脉冲激光的高能量密度（~106 W）增强被探测物质的拉曼散射信号,通过大口径透镜系统提高拉曼光收集效率,同时采用同步延时系统控制ICCD的开启和积分时间,有效地去除背景光和荧光的干扰,提高信噪比,从而显著增加拉曼光谱探测距离。初步研究了不同通光口径对探测能力的影响,以及在950 mm的探测距离上获得了清晰的硫元素和纯净水的拉曼光谱信号。     

一种高分辨率分布式光纤温度传感系统的研究

文章介绍了一种高分辨率分布式光纤温度传感系统,该系统利用光波在光纤中传输时的拉曼散射效应,探测其背向拉曼散射光强度,并根据反射光强与温度的关系来进行传感光纤沿途温度的探测.文章详细探讨了系统的工作原理,搭建了实验平台,并进行了温度传感实验.实验证明,系统的温度精度达到0.1 ℃,空间定位分辨率为1 m.     

远程激光拉曼光谱探测系统前置光学系统设计

为实现远程物质高空间分辨力的拉曼光谱探测,设计了共孔径远程激光拉曼光谱探测系统的前置光学系统。光学系统采用共孔径结构,实现了激光发射系统、拉曼光收集系统及微区成像系统的共孔径、共光轴。设计的光学系统能够对激光进行聚焦以缩小激光光斑尺寸,使系统具有优于0.125 mrad的空间分辨率。该拉曼光收集透镜有效通光口径为50 mm,拉曼散射光在耦合透镜焦平面上的像高小于25m,可以与50m狭缝宽度的光谱仪进行空间光耦合,也可使用50m芯径的光纤来耦合光学系统与光谱仪。该系统可用于远距离物质的激光聚焦、拉曼光谱探测及微区成像。     

非晶碳化硅薄膜和非晶锗-碳薄膜的拉曼散射研究

测量了用高频溅射法生长的非晶碳化硅薄膜的室温拉曼谱.观察到在400—600cm~(-1)、700-1000cm~(-1)、1200—1600cm~(-1)处的三个宽拉曼散射峰,分别对应于Si-Si、Si-C、C-C键.并发现在不同电阻率的样品中三个峰的相对强度有明显的差别.同时测量了高频溅射法生长的非晶锗-碳薄膜的室温拉曼谱.与非晶碳化硅薄膜不同,没有观察到对应于Ge-C 键的拉曼散射峰.     

宽光谱激光雷达探测多种气体的仿真研究

宽光谱激光包含丰富的谱特征信息,可用于同时探测多种气体。采用宽光谱激光雷达,利用最大似然估计算法,对同时探测多种有毒气体进行了仿真实验。仿真结果表明,探测距离1000 m时,远红外波段宽光谱激光雷达可以有效同时探测Sarin、Tabun、VX三种气体,且平均误差可以控制在5%以内。此外,选择不同远红外波段探测结果不同,需结合待测气体的吸收频谱特性来合理选择波段,以实现测量误差较小。通过选取9~10μm、10~11μm和10~11.5μm远红外三种不同波段对探测误差进行了分析和比较,结果表明,9~10μm波段为优选。     

拉曼光谱诊断喉癌的初步探究北大核心CSCD

为了比较喉癌组织及癌旁组织拉曼光谱的差别,得出其各自的特点和规律,建立了喉癌诊断模型;收集2014年10月—2015年8月在中南大学湘雅医院耳鼻咽喉头颈外科进行手术切除的54例喉癌样本和56例癌旁样本,样本统一处理后进行拉曼光谱检测,收集原始光谱数据进行预处理和统计学分析。结果表明:喉癌组织比癌旁组织的的平均拉曼光谱强度更大,且喉癌组织存在稳定的拉曼峰群;喉癌组与癌旁组的t检验结果显示,在波数为150~1859cm-1、1864~1872cm-1、1890~1898.5cm-1、1900~1924cm-1、1964~1968cm-1、1993~1998.5cm-1和2010.5~3476cm-1的波段内,两组样本有统计学差异(显著性水平p<0.05);利用主成分分析-线性判别分析(PCA-LDA)法选取差异波段进行分析,提取3个显著性差异主成分,将其作为LDA的输入,计算判别函数系数,并建立判别模型,判别模型对样本的预测具有较好的特异度和灵敏度,分别为80.4%和87.0%;利用受试者工作特征(ROC)曲线法对喉癌诊断模型进行评价,曲线下面积为0.877;喉癌组织和癌旁组织的拉曼光谱存在较明显且稳定的差异,利用多元统计分析的方法建立的判别模型具有较好的可靠性;拉曼光谱具有在分子水平上为喉癌提供无损、实时诊断与检测的潜能。     

拉曼光谱技术在深海原位探测中的研究进展

拉曼光谱是一种分子指纹光谱,在物质成分识别和定量分析领域已得到广泛应用,近年来也逐渐应用于深海极端环境 的原位探测。回顾了激光拉曼光谱技术的发展历程,介绍了国内外已经研发的深海激光拉曼光谱探测系统,并着重介绍 了各系统在深海冷泉、热液等极端区域对喷口流体、沉积物孔隙水、自生碳酸盐岩、水合物等目标物的原位探测和 应用,最后总结了限制拉曼光谱技术在深海取得更多应用的因素,可以为拉曼光谱技术未来的发展提供参考。     

一种新型喇曼光学限幅器

本文描述了激光束功率限幅器的被动技术。这一技术是基于后向喇曼的饱和效应。过程是完全被动的,只由光束本身决定,而不需要外界机构加以诱导限幅。     

基于混合抽运喇曼放大的准无损传输系统研究

为了实现信号光在光纤链路上的准无损传输,采用在光纤两端对称注入1阶和2阶喇曼抽运的高阶喇曼放大方法,对该结构下的光纤准无损传输系统建立了理论仿真模型,并对该系统进行了仿真优化,研究了在不同的1阶和2阶抽运功率组合方案下,系统总功率消耗和信号沿光纤功率平坦度的变化,以及信号光功率和光纤长度对系统性能指标的影响。结果表明,采用过高功率（大于1mW）的入射信号光,会恶化系统整体性能;当光纤的长度过长时（大于60km）,系统的平坦度指标恶化明显。采用该方案能实现60km的准无损传输,并且可以通过系统所需能耗和信号平坦度的实际需求,设计出不同的抽运功率组合方案。     

Raman散射型分布式光纤温度测量方法的研究

本文讨论了 Ram an散射型分布式光纤温度测量的原理和单通道、双通道工作模式的 4种解调方法 ;给出了系统的相对灵敏度 Sa、Ss、Sa/ s和 Sa/ R的表达式 ,在 0～ 12 0℃范围内 ,其理论值分别为 1.0 6 5%· K- 1 、0 .10 4%· K- 1 、0 .86 2 %· K- 1 和 1.0 6 5 %· K- 1 。由于系统波分复用器存在“串音”,因此实际系统的相对温度灵敏度低于理论计算值。     

30 km远程分布光纤拉曼温度传感器系统

研制了30 km远程分布光纤拉曼温度传感器(DOFRTS)系统.采用了新的光纤放大的反斯托克斯背向拉曼自发散射测温原理,用1 550 nm掺铒光纤激光器作为抽运源,采用高速瞬态波形采样技术和累加平均等信号处理技术,提高了信噪比,解决了弱信号检测问题;采用了智能化恒温技术,使主要元器件在恒温条件下工作,解决了工程应用中环境的适应性.远程DOFRTS已达到的主要技术指标为光纤长度31 km;测温范围0～100 ℃(可扩展);温度测量不确定度±2 ℃;温度分辨率0.1 ℃;测量时间432 s;空间分辨率4 m.     

分布光纤Raman光子传感器系统的优化设计

本文从新的解调方法、ＬＤ激光波长选择、光纤取样环修正方法出发,分析讨论了系统的优化设计。取得的主要实验结果如下：测温范围０￣１２０℃;测温不确定度±２℃;温度分辨率０．１℃;光纤绕组探头的空间分辨率〈５ｃｍ,在２ｋｍ光纤上可采样１０００个点。     

高功率同轴抽运宽带拉曼放大

研究了在宽带条件下非聚焦的同轴拉曼放大 ,采用CH4 作为放大拉曼介质 ,抽运源为 2 48nm的高功率KrF准分子激光系统 ,最高抽运能量为 1 5J。给出了拉曼链一级放大器的级增益随小信号增益系数及放大器气压的变化。最后讨论了限制同轴宽带抽运拉曼放大的因素。     

拉曼光纤放大器的特性与前景

通过对拉曼光纤放大器（FRA）的研究和分析,揭示了FRA的有关特性。结合光纤通信的需求和FRA的特性分析了FRA的应用前景和潜在问题,并介绍了FRA的最新发展状况。     

拉曼放大对孤子传输特性的影响

利用频率分辨光学门(SHG-FROG)技术研究了拉曼放大对光孤子传输特性的影响。研究表明,拉曼放大能够补偿光纤损耗,但不改变孤子脉冲的时域波形,对孤子脉冲的啁啾影响不大。当传输光纤长度小于拉曼放大有效光纤长度时,拉曼放大能够完全补偿光纤损耗;当传输光纤长度大于拉曼放大有效光纤长度时,拉曼放大能够部分补偿光纤损耗。拉曼放大对光纤损耗的补偿能力随着抽运功率的增加而增大。光孤子脉冲对拉曼放大抽运光偏振特性不敏感。     

针尖增强拉曼光谱术原理与系统设计关键

最近10年,针尖增强拉曼光谱技术(TERS)以其极高的空间分辨率和探测灵敏度受到了人们的重视。针尖增强拉曼光谱技术为纳米科学与生命科学等学科的研究提供了强有力的工具,使得纳米尺度光谱学研究成为现实。简述了针尖增强拉曼光谱技术的基本原理,着重讨论了针尖增强拉曼光谱系统的结构、设计方法和评价指标。介绍了针尖增强拉曼光谱技术的最新应用和研究进展,并对目前面对的前沿问题和今后的发展方向进行了分析。     

分布式拉曼光纤放大器的分析与试验

介绍了拉曼光纤放大器的基本概念、意义、制作方案;重点给出了拉曼光纤放大器的实行试验结果,阐明了拉曼光纤放大器有别于EDFA的特点;结合实际试验,分析了拉曼光纤放大器的应用前景和存在的问题。