广义米理论及其在粒度分析中的应用

有形波束的散射问题在粒度分析测量仪器的研究中有着特殊重要的意义，本文介绍了处理均匀球形粒子对有形波束散射的广义米理论，并应用该理论研究了双柱形激光波束粒子测量系统的散射问题，与未理论和几何光学相比，其结果与实验吻合很好。     

微球体光散射的研究

利用Mie散射理论对微球体光散射特性进行了研究,分析了散射光的偏振、分布规律及微球体对光的散射、吸收与半径的关系。结果表明,微球体的半径大小对光散射及吸收有较大的影响。分析结果可为实际应用中微透镜尺寸的选择以及微透镜阵列光学性能的进一步分析提供依据。     

FDTD应用于各向异性介质及半空间散射问题

介绍FDTD方法应用于各向异性介质散射分析及其并行计算.基于并矢表面阻抗给出金属表面各向异性介质涂层的等效介质参数公式.讨论铁氧体基片偏置磁场对微带天线辐射方向图的影响,模拟研究了板状各向异性材料介质参数的反演途径.将半空间FDTD应用于金属平板上孔缝散射计算和光学材料表面微缺陷散射近场和散射振幅分析,以及介质光栅Floquet模和传输功率的计算.     

光学元件表面缺陷散射光成像数值模拟研究

对于精密光学元件表面微米亚微米量级的表面缺陷,光在缺陷处会产生强烈的衍射和散射效应,其在像面的分布情况不能简单地使用几何光学进行解释。采用时域有限差分方法(FDTD)建立了光学元件截面为三角形、矩形的表面缺陷的电磁理论模型,模拟仿真得到了缺陷附近区域及像面的散射光分布情况。并使用电子束曝光、反应离子束刻蚀工艺制作了矩形截面的缺陷样本板,对样本缺陷进行了散射成像实验,得到了暗场图像的灰度分布情况,并与理论仿真结果进行了比对。实验中得到的表面缺陷的像面光强分布情况与理论模拟基本吻合,为光学元件的加工制造和缺陷检测的尺度标定提供了理论依据和参考。     

光学表面的标量散射理论

简要论述了标量散射理论的研究进展做,着重介绍了Beckman的一维标量散射理论和几种典型的多层膜散射模型-非相关表面粗糙度模型、附加表面粗糙度模型和非相关体内不均匀模型,比较了这些模型在中心波长为632.8nm的11层高反膜的散射特性.结果表明,非相关体内的不均匀性引起反射能带边缘散射,反射能带内的散射主要由附加表面粗糙度引起.理想粗糙度对膜系反射带内的散射影响很小,对反射带边缘几乎无影响.预测了标量散射理论的应用领域及前景.     

基于Mie理论的微体缺陷激光测试技术的理论与实验研究

提出了一种基于瑞利散射定律及米氏理论(Rayleigh & Mietheory)的、在垂直于入射光方向接收散射光以极大提高衬度来检测材料内部微纳米级体缺陷的无损检测新途径,叙述了有关的理论基础,进行了系统的计算机仿真与实验研究,验证了理论的正确性及方案的可行性,说明利用光散射测量微纳米级体缺陷是可行的,进而为下一步的激光扫描层析技术(LST)打下了基础。     

从亚波长光栅到超构光栅:原理、设计及应用

随着纳米光子学的发展,光学结构如光学微腔、波导结构、光子晶体、亚波长光栅、超构表面等能够在微纳尺度实现对光的传输与调控,推动了光学集成化的发展。亚波长光栅由于其结构简单、成本低廉等特点得到了科学家们广泛的研究,应用在各种光学器件,逐渐形成了光栅分析模型的成熟理论体系。结合周期性结构耦合行为及超构表面中超构原子的散射调制特性,从亚波长光栅衍生出的超构光栅能够利用周期性布拉格散射提高调控光束的效率,从而避免了超构表面相位离散化带来的效率降低和能量损失。科学家们研究并设计了超构光栅,更多的物理现象及应用被探究和挖掘。文中对亚波长光栅以及超构光栅的基本理论、设计和应用进行了概述。从基本原理出发,论述了亚波长光栅和超构光栅的特性,综述了二者的理论设计及单元设计方法,并介绍了在生物传感、滤光片光谱调控和吸收薄膜等方面的应用。最后,展望了未来的发展方向。     

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。     

自动测量超光滑表面微分散射的微分散射仪

介绍一种对超光滑光学基片及光学膜片表面进行微分散分布自动检测的微分散射仪。对散射理论以及仪器原理、关键技术和系统性能等进行了阐述。该仪器已经工程化，正为激光陀螺的研制，生产服务。     

激光散射式技术在钢球表面缺陷检测中的应用

针对目前钢球表面反射率高、缺陷特征难以提取等问题,提出了一种基于机器视觉技术,利用钢球表面激光散射图片快速检测表面缺陷的方法。介绍了系统的结构和检测原理,搭建了系统检测平台。分析了利用形态学、边缘连接等图像处理算法提取缺陷散斑,利用圆度因子和延长因子判别缺陷类型的处理过程,并基于LabVIEW软件平台,选取不同缺陷的钢球样本进行了试验测试。实际试验表明,利用钢球表面激光散射图可以有效提取表面凹坑、麻点、刻痕等缺陷信息,系统可以快速准确地识别钢球的表面缺陷,可用于钢球表面缺陷的在线检测,具有很好的实用价值和应用前景。     

球形粒子的散射特性分析

在Mie散射和瑞利散射理论的基础上 ,模拟了单个粒子的散射图象 ,然后对粒子的散射光强进行了讨论。介绍了粒子的多次散射理论研究动态 ,建立了多次散射的传输方程     

应用量子散射理论研究X射线Bragg-Fresnel元件

提出用量子散射理论研究X射线波段的新型元件——Bragg-Fresnel元件,并对该元件的设计原理作了详细推导.用矩形函数表述了线性Bragg-Fresnel元件的衍射图形模式并编制了数值化计算机程序系统对其进行设计.最后给出线性Bragg-Fresnel元件的整体设计结果.     

微粒光散射理论与测试技术研究

本文全面系统的论述了不同粒度段光散射理论与粒度分布测试技术 ;报道了基于MIE散射理论的亚微米粒度分布测试理论与技术的研究成果 ,提出了基于夫朗和费衍射理论的修正公式和密集颗粒粒度的测试方法。     

水中气泡光学特性的蒙特卡罗模拟

基于Mie散射理论的单个气泡光散射,考虑光的多次散射,用蒙特卡罗方法模拟计算水中气泡群的光散射特性.计算结果表明：光的后向散射随气泡数密度的增加而明显增强,并且在折射率较大的海水中这种增强会更加明显,从而说明利用尾流中气泡群的光散射特性研究光自导鱼雷是可行的.     

细胞光散射幅值分布与细胞形体的关系

本文以Rayleigh-Debye-Gans理论为基础,根据椭球散射理论,针对几种典型特征的形体细胞,提出了通过改变形体因子以建立对应形体细胞的散射模型,系统讨论了该模型下光散射幅值分布特征以及前向散射幅值与模型变化的影响关系,为细胞形态的精密测定与研究提供了理论依据。     

基于Mie散射理论的微球体颗粒半径分析

为高效、经济、准确地对微球体颗粒的半径进行测量．基于Mie散射理论设计了一种测量装置。本文应用Mie散射理论对微球体颗粒光散射的性质进行了理论分析与数值计算．得出了散射光分布与入射光波长、微球体颗粒半径以及微球体相对折射率之间的关系。结果表明：入射光波长越小,散射光能量越集中分布在散射角较小的范围内;相对折射率的变化对散射光分布的影响不大：不同半径颗粒的散射光强的分布差异较大,因此通过测量散射光的分布可以确定微球体颗粒的半径．从理论上证明了该设计方案的可行性。结合理论分析与计算结果设计了一种用于测量微球体颗粒半径的装置,该装置具有结构简单、成本低、效率高等优点,可以用于实际测量,具有一定的实用性。     

太赫兹波在沙尘中衰减特性

为了研究太赫兹波在沙尘大气中的衰减特性,根据Mie散射理论计算了单次散射情况下沙尘粒子不同尺寸参数下的散射效率因子和不同散射角下的散射相函数值。并得到了具有一定尺寸分布的沙尘粒子的单位距离衰减和能见度的关系曲线。还利用Monte Carlo方法对太赫兹波在沙尘中的多次散射特性进行了模拟计算,分析了不同能见度和不同沙尘类型对太赫兹波传输过程中能量损耗的影响。结果表明:单次散射条件下沙尘粒子的散射主要受尺寸参数影响;沙尘能见度较低时必须要考虑多次散射的影响。研究结果对太赫兹技术在大气环境监测和烟尘和风沙的探测等方面的应用具有参考价值。     

基于光散射技术的两种能见度探测方法的比较分析

为了提高大气能见度的仪器探测水平,并验证自行研制的车载式拉曼激光雷达探测大气水平能见度的可靠性,使用1种基于可见光波段的前向散射能见度仪,与基于后向散射原理的拉曼激光雷达进行了联合试验,对两者测量结果,进行了分析和讨论,结果表明这两种探测手段具有较高的相关性.同时,通过对前向散射原理的探讨,为能见度仪的国产化提供了参考,也检验了国内首台车载式拉曼激光雷达在测量能见度方面的可靠性,扩展了它的应用领域.