光子晶体光纤的拉曼增强效应研究

拉曼散射是一种弱效应。从拉曼散射及其散射截面角度出发,通过将光子约束在一个极小的截面上并延长传输,即增加了拉曼散射截面,从而达到增强拉曼散射的效果。而光子晶体光纤特有的光子带隙效应与此方式类似,可将某一特定波长的光束缚在中心孔芯内传输。运用光子晶体光纤技术,设计了光子晶体光纤的拉曼效应增强系统。最后通过实验发现:光子晶体光纤用于拉曼效应增强是可行的,为后续微量物质、气体等检测提供了一种比较高效的分析方法。     

分布式光纤拉曼散射测温技术的进展

分布式光纤拉曼散射温度传感器系统(Distributed Optical Fiber Raman Temperature Sensor，DOFRTS)，是一种实时、在线、多点光纤温度测量系统，一种用于实时测量空间温度场的高新技术，已成为工业过程控制中的一种新的检测方法与技术。在系统中光纤既是传输媒体又是传感媒体，利用光纤背向拉曼散射的温度效应，     

拉曼光谱技术在石油化工领域应用进展

拉曼散射是物质一种分子光谱,可以获取物质结构和官能团信息,已经用于物质的定性分析。本文就拉曼光谱技术在石油化工行业的应用进行简述。结合化学计量学,拉曼光谱技术已经用于石油产品组成分析、燃料（汽油、柴油、航煤和生物柴油）质量指标测定、输油管线油品监控以及化工产品和石油产品在线监控等领域。拉曼光谱技术具有结果准确、分析速度快、操作简单、不破坏样品、多参数、便携以及可现场分析等优点,将在石油化工领域得到进一步推广应用。     

激光刻蚀金银合金胶体的制备及其SERS应用

金属胶体是一种新兴的表面增强拉曼散射(SERS)活性衬底,利用激光液相刻蚀技术制备了金银合金胶体,并通过透射电镜、吸收光谱、表面增强拉曼散射光谱等手段对其特性进行表征。结果表明,合金粒子多数为球形颗粒,颗粒大小在5nm左右,并且有很好的分散性,等离子体共振吸收峰位于428nm。此外,该胶体表现出很好的表面增强拉曼散射活性,且性能稳定可在室温下长时间保存。     

气体受激拉曼散射系统的分析与优化

为了优化气体受激拉曼散射系统,采用理论与实验相结合的方法,对气体受激拉曼散射现象进行了研究。根据受激拉曼基本理论计算了CH_4和D_2在不同气压下的拉曼增益系数,然后采用输出能量为70mJ的Nd∶YAG三倍频355nm激光进行了受激拉曼散射实验,测量了在拉曼池气体气压为1×105～2×10~6 Pa,焦距分别为500,750mm下的斯托克斯光的输出能量。发现CH_4拉曼增益系数随气体压力升高而增大;D_2拉曼增益系数在1×10~6 Pa左右达到最大值,之后不随气压升高而改变。实验结果表明,在气体受激拉曼装置中,合理选择拉曼池气体气压和耦合聚焦透镜的焦距,即甲烷气体系统选择长焦距高气压,氘气系统选择长焦距低气压。理论计算与实验结果基本一致,此研究对NO_2差分吸收激光雷达光源系统的优化有着很重要的作用。     

高精度测温拉曼激光雷达光谱仪的光学设计

为了抑制边缘纯转动拉曼光谱成像偏差,提出了一种高精度测温拉曼激光雷达光谱仪光学系统设计。该系统利用非球面透镜组对光谱仪成像球差进行校正,针对光谱仪10mm/nm的线分辨率要求,采用双光栅结构设计并对测温拉曼光谱仪各参数进行光线追迹,拟合得到双光栅的入射角、准直镜焦距和聚焦镜焦距的最优值。将拟合最优化结果代入Zemax软件进行优化分析,结果显示单个成像光谱成像宽度控制在0.771 5mm,间隔0.1nm的纯转动连续光谱成像中心间隔可以达到1mm,满足了线阵探测器对成像质量的要求。通过计算在J=6级的纯转动拉曼后向散射信号对瑞利-米散射信号实现了108抑制,达到了高精度纯转动拉曼激光雷达测温的目的,解决了目前双光栅光谱技术无法达到提取355nm波段纯转动拉曼高光谱精度的要求,对测温拉曼激光雷达的技术发展有着深远的意义。     

硅拉曼激光器的设计与典型应用

针对用光腔衰荡法测量气体浓度时存在严重非线性光学损耗,输出功率密度偏低,光源输出不平坦等问题,利用受激拉曼散射（SRS）非线性频移机制,设计了以Si元素作为拉曼主要增益介质的拉曼激光器。在硅波导结构中设置了p-i-n反向偏置电压,通过控制调节该电压值来降低由双光子吸收（TPA）引起的自由载流子吸收（FCA）以及由FCA引起的非线性光学损耗,从而提高拉曼激光器的输出功率。在实验分析处理过程中,将反向电压分别设置为开路、短路、5 V以及25 V4种状态,分析比较了不同电压值下激光器输出功率的变化规律。实验结果显示：粒子自由迁移时间从16 ns降低到1 ns,表明输出功率在同等标准下得以显著提高,进而改善了气体浓度测量的稳定性。     

科学家发明RNA干扰实验新方法

在最新的《自然—方法学》（Nature Methods）杂志上,谢晓亮研究组再次发表文章,提出了利用其研究组自身研发的技术——受激拉曼散射（stimulated Raman scattering,SRS）显微技术进行RNA干扰实验的新方法。     

分布式光纤温度传感器系统的研究

本文概述了基于光纤中拉曼后向散射的分布式光纤温度传感器原理,及立足于国内技术的分布式拉曼光纤温度传感器系统。     

基于小波的分布式光纤测温系统中噪声信号处理研究

分布式光纤测温系统具有本质安全、抗电磁干扰能力强、快速多点测量和定位、易于安装等特点。但采集到拉曼散射温度信号完全淹没在噪声之中。因此,为得到含有温度信息的有用信号,噪声信号的处理显得尤为重要。本文针对现有小波阈值函数的不足,采用一种改进的小波阈值函数和阈值选取方法来对拉曼散射温度信号进行去噪,仿真实验表明,改进阈值函数的小波去噪有效地提高去噪效果,从而提高分布式光纤测温系统的精度。     

用于去除非共振背景的圆偏振宽带CARS光谱研究

相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)是一种受激拉曼现象,在显微成像时,存在非共振背景,会导致光谱产生峰位偏移和谱线变形。本文利用飞秒激光作为光源,通过光栅滤波系统产生窄带泵浦光,飞秒激光激发光子晶体光纤产生超连续谱作为斯托克斯光,两束光被调制为圆偏振光后同时激发样品产生CARS光谱。通过模拟计算说明圆偏振光可以有效去除各向异性材料CARS光谱中的非共振背景,从而使CARS光谱具有和自发拉曼相似的谱线形状。聚苯乙烯微球和液晶样品的CARS光谱实验结果与模拟计算基本相符,说明圆偏振是一种有效去除CARS光谱非共振背景的方法。     

基于柱矢量光束的纵向拉曼信号探测

提出了一种获得径向偏振光中纵向分量激发拉曼信号的方法,用于解决一般偏振拉曼信号无法检测分子取向垂直于样品的问题。首先使用聚焦后的角向偏振光和径向偏振光激发样品,然后用两种激发光产生的拉曼信号进行计算,得到由纯纵向光场激发的拉曼信号。使用Si(0 0 1)样品和Si(1 1 0)样品验证了该方法的可行性。这对于使用拉曼散射信号测量纵向取向的分子,以及纵向的分子振动模式具有一定意义。     

动态线偏振光散射纳米颗粒粒度测量法的研究与分析

多重散射是传统动态光散射法测量纳米颗粒溶液浓度上限受到限制的主要原因。为此文中提出了动态线偏振光散射纳米颗粒粒度测量法,通过改变颗粒入射光和散射光的偏振状态,降低颗粒间多重散射的影响。现利用Mie散射理论分析了入射光与散射光偏振状态之间的关系,并通过实验方法探知偏振光在散射介质中的传输特性,揭示了在动态光散射中使用垂直偏振光作为入射光的实验依据。最后对动态线偏振光散射颗粒测量法和传统光子相关光谱测量法进行了实验及分析,通过两种方法的比较,验证了上述理论的正确性。     

共振光散射法测定痕量铝(Ⅲ)

研究了Al3+对金橙G(OG)共振光散射光谱的影响,发现Al3+对OG的共振散射光谱有增强效应,且在一定条件下,其增强值(△I)与加入Al3+的质量浓度呈现良好的线性关系,据此建立了一种定量测定Al3+的新方法.该方法线性范围为0.033～0.90 ug·mL-1,检出限为0.0167 μg·mL-1.该方法简便、快速,用于茶叶中痕量Al3+的测定,结果满意.     

分布式光纤传感器多点温度测量的研究

基于光时域反射技术(OTDR)的原理,建立了拉曼散射分布式光纤多点温度测量系统,提出了一种新型的解调方法,即循环解调方法,用最近已知OTDR温度曲线解调下一个待测点OTDR温度曲线。通过实验验证了理论分析的正确性,该系统能够抑制温漂噪声的积累,防止瑞利背向散射光窜扰反斯托克斯背向散射光,其空间分辨力小于3m,温度分辨力约为±3℃,时间分辨力不大于3min。     

Stimulated Raman scattering of light in optical silica fiber under subnanosecond pumping

Stimulated Raman scattering (SRS) of light in a single-mode optical silica fiber under excitation by a subnanosecond laser pulse with a wavelength of 532 nm is studied. The dependence of the SRS power and its spectrum on the laser pumping power is investigated. It is shown that, at relatively low pumping powers, SRS is well described by an exponential function predicted by the model, neglecting pumping depletion. At powers causing deviations from this dependence, the SRS band, whose value depends on the pumping power, is additionally broadened. Features of the broadening are similar to that of a laser line in an optical fiber. Intense anti-Stokes scattering on vibrational modes over-populated because of the SRS process is also observed.     

高压合成含硼金刚石及电化学性能机理分析

含硼金刚石不仅具有金刚石的优异的机械、物理化学性能,其导电性有大幅度提高,是很有发展潜力的功能材料。文章以H3BO3-石墨层间化合物（GICs）为碳源,高温高压合成含硼金刚石,利用XRF、SEM等方法分析了含硼金刚石的组成及形貌。以此含硼金刚石制备粉末微电极,测定循环伏安曲线及交流阻抗谱,分析电化学性能机理。     

国产X射线衍射仪低温测试的温度准确性验证

采用冷压陶瓷技术开发具有一级相变、居里温度（TC）低于室温的（Ba0.91La0.09）Ti1-0.09/4O3（BL9T）单相陶瓷。该陶瓷用于国产X射线衍射仪低温粉末XRD测量时的温度准确性验证。考虑晶体结构随温度的弛豫后,由介电温谱和变温拉曼光谱技术综合确定的砭最高为-62℃,以确保BL9T在％以上始终处于立方结构。以BL9T的单胞体积（圪）与温度的线性膨胀关系为依据,验证了在低于室温进行粉末×RD测量时变温样品室具有较高的温度准确性。在-30℃到-60℃温度范围内,变温样品室内热电偶的监控温度（瓦）与陶瓷粉末样品表面的实际温度（t）的偏差非常小（〈2℃）。     

A precise method to determine the angular distribution of backscattered light to high angles

We present an approach to measure the angular dependence of the diffusely scattered intensity of a multiple scattering sample in backscattering geometry. Increasing scattering strength give rise to an increased width of the coherent backscattering and sets higher demands on the angular detection range. This is of particular interest in the search for the transition to Anderson localization of light. To cover a range of -60 degrees to +85 degrees from direct back-reflection, we introduced a new parallel intensity recording technique. This allows one-shot measurements, with fast alignment and short measuring time, which prevents the influence of illumination variations. Configurational average is achieved by rotating the sample and singly scattered light is suppressed with the use of circularly polarized light up to 97%. This implies that backscattering enhancements of almost two can be achieved. In combination with a standard setup for measuring small angles up to +/-3 degrees , a full characterization of the coherent backscattering cone can be achieved. With this setup we are able to accurately determine transport mean free paths as low as 235 nm.