三维离轴散射探测与定位方法研究

论文在分析激光传输与探测器结构特点的基础上,建立了三维离轴探测模型;计算了球形粒子对高斯光束的散射光强度分布,得到了探测器有效面积上的光通量公式;由于激光主脉冲光束与散射光都以光速传播,不同散射点的散射光到达探测器所需的时间不同,提出了利用延迟时间对三维空间激光进行测量与定位的方法.延迟时间与离轴距离和探测角有关,在远离光源、近轴探测时,延迟时间与离轴垂直距离和探测角呈简单的线性关系,因此,可以通过精确的时间测量,实现对激光的散射探测.     

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。     

塞曼激光干涉仪

激光器,由于具有极为狭窄的线宽,很适宜做各种干涉仪的光源。使干涉仪的一支臂中的光束从可动目标上反射或散射,然后与没有频移的光束重新复合,则使用适当的探测器,就能直接观察到多普勒移动。运用这种零拍探测方式的速度计已用来测量液流的速度,或测量不可能直接进行测量的物体的速度。外差装置也有报导,在这种装置中,参考臂的调制是利用从声波上的布喇格反射,或利用在电-光物质中的频率变换来完成的。     

光学低频调制法测Hg_(0.7)Cd_(0.3)Te寿命

介绍一种新的测量半导体光生栽流子寿命的非接触光学调制技术。这种技术包括测量直流探测光束((?)ω相似文献   

机载激光测深后向散射光雷达方程

根据《海水中光束传播唯象模型》和水下辐射度反射率定律，将海水中任一深度的激光束，分为准直光部分和非准直光（散射）部分，并分别计算机载光学接收系统接收到的准直部分和非准直部分的后向散射功率，建立了机载激光测深系统后向散射光雷达方程。通过对该雷达方程的分析，得到了当海水深度以衰减长度的个数表示时，机载激光测深系统接收到的海水后向散射光功率最大值点对应的水深与海水的单粒子反照率有关，而与海水的衰减系数无关的结论，以此可测定海水散射系数、吸收系数。文中也分析了系统视场角对后向散射包络的影响，阐述了后向散射包络以有效衰减系数指数衰减，而不是以光束衰减系数指数衰减。     

激光束海面散射回波建模与仿真

海面散射回波是激光探测系统探测低空掠海目标时的主要干扰,基于Pierson-Moscowitz海浪谱建立了不同风速下粗糙海面的几何模型,并将其作为海面的高度场。在对海面进行面元分割的基础上,根据Cox-Munk关于海浪坡度的统计模型计算了面元的反射回波,建立了粗糙海面的光散射模型,利用该模型对一种圆锥视场入射激光束的散射光分布及探测器接收功率进行了仿真计算。研究结果表明,粗糙海面的散射光分布与入射角度及风速相关,圆锥视场入射激光束的散射光主要分布在入射光束镜像方向周围的立体空间,风速越小,散射光分布越集中;风速越大,散射光分布越分散,为粗糙海面激光束散射特性分析及散射回波计算提供了重要理论依据。     

半导体激光器光束耦合效率研究

在远距离无线光通信中,接收点光功率与光束发散角平方成反比。为了获得小的光束发散角和大的功率耦合效率,必须研究光束准直系统与耦合效率的关系。根据非傍轴远场光分布理论,用光线追迹法对半导体激光器光束准直系统中的功率耦合效率进行研究,给出半导体激光器光束耦合效率的计算方法,并进行计算机模拟。这里的研究结果对半导体激光器光束准直系统设计具有一定的指导作用。     

激光全息防伪标识质量检测方法的研究

提出一种对光源输出功率稳定度要求相对较低的激光全息防伪产品光学特性参数检测方法.使用一块透反比一定的玻璃基片,将相对不稳定度3%的He-Ne激光器输出光束分为两柬:反射光和透射光.两束光光强度比例恒定,测量反射光强计算出透射光强度.透射光作为再现光照明激光全息防伪标识,其衍射光构成物体再现像.实时探测标识光栅处以及无光栅处的衍射光强与反射光强,进而得到光栅处衍射光强与再现光强的比值及其与无光栅处衍射光强的比值,即全息防伪标识的衍射效率和信噪比.实验结果表明:透射光强测量值相对误差不超过0.2%;衍射效率及信噪比的测量值相对误差分别不超过0.8%和1.9%.     

基于受激增益与自发衰减的激发－探测显微技术

基于激发-探测显微技术研究受激增益与自发衰减现象。采用脉冲二极管激光器（pu=635 nm作为激发光束）与锁模掺钛蓝宝石激光器（pr=780 nm作为探测光束）。受激增益部分,发射光束在频率f1被调制,利用光电二极管作为探测器（PDA 36A,Thorlabs）,探测光被相应地解调来提取透射方向的信号;自发损耗部分,探测光束在频率f2被调制,从探测荧光由光电倍增管以反射模式解调自发损耗信号。所有情形下使用高性能锁模放大器（HF2LI,Zurich Instruments）。锁模放大器的输出信号接着输入扫描单元的A/D通道用于图像重构。扫描速率设为频率500 Hz,与锁模放大器1.99 ms的时间常数相匹配。由解调荧光信号获取背景大大减少的荧光寿命和光学部分属于散粒噪声的图像。另外,此技术改善信噪比,提高类似多光子显微镜的穿透深度,无须昂贵的飞秒激光器。     

基于级联相位调制的4.9kW窄线宽单纤光纤激光器

高功率窄线宽光纤激光器在遥感测量、引力波探测、光束合成等领域中应用广泛,但硅基光纤中的受激布里渊散射效应限制了其输出功率。对单频种子源进行相位调制以展宽线宽是常见的抑制受激布里渊散射的方法。然而,单一机理的射频相位调制对受激布里渊散射效应的阈值提升能力有限,已经不能满足近5 kW的激光功率需求。分析了伪随机二进制序列和正弦信号级联的相位调制对光谱展宽和受激布里渊散射效应抑制的影响,搭建了级联相位调制的高功率窄线宽光纤激光器,采用四级功率放大结构,在46 GHz均方根线宽下,实现了4.93 kW激光输出,中心波长为1067.5 nm,斜率效率为78%,光束质量为M²<1.2。     

高斯激光束TEM00模散射信号模拟与分析

在广义Mie散射理论的基础上，研究了离轴球型粒子对TEM00基模高斯激光束的散射特性，依据高斯波束在球坐标系的展开形式，对展开系数的有限级数解形式进行了编程计算；模拟了高斯光束在离轴球型粒子散射的情况下，散射光强与粒径参数、折射率、散射角和散射粒子相对位置的关系；对模拟结果进行了讨论，并与平面波的散射规律进行了对比分析。结果显示:高斯光束的散射光强分布呈现出了与平面波散射不同的规律，但在大束腰半径条件下，与平面波的散射规律有许多共同之处。     

An Instrument to Measure Cutaneous Blood Flow Using the Doppler Shift of Laser Light

A system utilizing the Doppler shift of monochromatic laser light has been developed to measure blood flow in skin. Light from a low power (S mW) He-Ne laser is coupled into a quartz fiber and transmitted to the skin. This light is reflected from both the nonmoving tissues (reference beam) and moving red blood cells (Doppler shifted beam), received by a plastic fiber, and transmitted back to a photodiode where optical heterodyning occurs. The heterodyned output signal, which is proportional to the Doppler shift frequency, is amplified and both RMS and dc values obtained. The RMS value is weighted against the backscattered light intensity using the measured dc value as an index of total received power. This is used as the output flow velocity value.     

Efficient detection and size determination of crystal originated "particles" (COPs) on silicon wafer surface using optical scattering technique integrated to an atomic force microscope

Dark-field optical scattering technique is adopted in a surface defect detection system (DDS) to allow an efficient and cost-effective detection and size determination of the crystal originated "particles" (COPs) on polished silicon wafer surface before atomic force microscope (AFM) measurement. The effects of laser beam power, beam angle, beam profile, wafer rotation and intensified CCD (ICCD) camera exposure time on the scattered light diameter of preselected COPs were investigated. An AFM was integrated to the DDS through coordinate linkage to confirm the diagonal length, shape and type of the COPs detected. A correlation curve between the scattered light diameters and the actual diagonal lengths of the COPs was then obtained. Once the correlation is established, the size of COP on any wafer surface can be estimated simply by referring to the correlation curve without constant reference to the AFM. In this study, the detection of a single-type COP with a diagonal length of 60 nm was demonstrated.     

激光在浊度测量中的应用

讨论了悬浮颗粒的光学散射特性,以及利用激光的高亮度、高准直性和很好的单色性对浊度进行测量的可行性。并且介绍了在国内电力行业很有影响,具有国内领先技术水平的JZ-Ⅳ型激光测浊仪。     

Study on the Backward Scattering Power of a Collimated Green-Blue Laser Beam Transmitting in the Seawater

Based on the theory of light beam transmitting in the seawater and the principle of scattering between light and particles, we have studied the relation between water quality parameter and backward scattering power of collimated green-blue laser beam, which can be used to interpret the existed airborne laser experimental data successfully.     

基于布里渊损耗的单端分布式光纤传感系统研究

基于布里渊散射的分布式光纤传感系统以其可在整根光纤中同时得到被测量场在时间和空间上的连续分布信息,进而成为传感领域国内外研究的热点。针对传统的布里渊光时域分析分布式传感器只能双端入射且成本较高的缺陷,探索性地提出了一种新型的单端布里渊损耗光时域分析传感结构。采用一台窄线宽激光器作为唯一光源,应用铌酸锂电光强度调制器调制入射光产生频移可调的脉冲泵浦光,与经过光纤布拉格光栅反射的连续探测光进行布里渊散射放大效应。通过检测探测光光功率,采用洛伦兹和高斯函数线性权重谱和Levenberg-Marquardt算法得到了不同脉宽下整根光纤布里渊损耗谱。实验结果初步证明了这种传感结构对于分布式测量是可行的,对单端BOTDA的研制具有一定的供参考价值。     

Laser Doppler Measurements of Localized Pulsatile Fluid Velocity

An optical Doppler velocimeter utilizing optical heterodyning techniques was used to measure radial velocity profiles of pulsatile flow in a cardiovascular circulation model. The light source was a single-mode frequency-stabilized He-Ne CW laser (6328 ?, 0.1 mW). The laser beam was focused to a 30-?m in diameter spot in the flow stream. Polystyrene spheres 0.73 ?m in diameter, suspended in distilled water, were used as light scatterers. The optical signal beam contained Doppler-shifted scattered light. The reference beam was split from the source beam in one configuration; in a second configuration an acoustical frequency modulator was installed in the reference beam pathway as part of a directional flow measurement system. The circulation model consisted of an artificial heart, a Windkessel model, a peripheral resistance, a capillary model, a reservoir, and an optical glass window section. The flow test section was positioned by a three-dimensional finely adjustable holder. From 10 to 34 point measurements were obtained to plot one velocity profile, which covered 95 percent of the tube diameter.     

准直蓝、绿激光光束的水下目标反射功率和水质参数研究

根据准直激光光束在海水中的传播原理 ,研究了准直蓝、绿激光光束的水下目标反射功率以及海水水质参数与后向散射功率之间的关系 ;证明用准直蓝、绿激光可以实时探测水下目标和海水水质参数     

光纤受激布里渊散射阈值分析与实验研究

受激布里渊散射(SBS)是光纤中一种非常重要的非线性效应,并且其阈值较低,在光纤中极易产生,造成光纤系统中作为信号载体的入射光的能量损耗,并且其后向散射光有可能对光源造成损害,从而限制进入光纤功率及系统的传输距离。从受激布里渊散射的基本原理出发,分析讨论了受激布里渊散射阈值与光源调制频率、光源线宽、光纤长度及损耗系数的关系。设计并搭建了实验系统,实际测量得到了19.5 km的G.653光纤受激布里渊散射阈值,实验结果与理论计算吻合。     

180 W单频全光纤激光器

高功率单频光纤激器在相干探测、功率光谱合成等方面具有广泛的应用前景。分析了高功率单频光纤激光器中受激布里渊散射效应的抑制方法,研究了放大级特性对受激布里渊散射效应的影响。采用线宽为70 kHz的单频光纤激光器作为种子源,经两级光纤放大,实现了中心波长1 064.1 nm、线宽70 kHz、最高功率为180 W的单频全光纤激光输出,光-光转换效率71.1%,光束质量Mx2=1.2,My2=1.21。分析了改变放大级特性前后输出功率提升的原因,认为改变放大级的温度分布减小了受激布里渊散射效应的增益系数,提高了输出激光的受激布里渊散射阈值,促使改变放大级温度分布后的输出功率大幅提高。该激光器的输出功率仅受限于泵浦功率,进一步提高泵浦功率,有望实现更高功率的单频光纤激光输出。