三次谐波法测量K9玻璃的折射率

为了测量K9玻璃的折射率,采用三次谐波法,通过调节位移平台使两束平行飞秒激光脉冲在时空上重合,进而产生强烈的三次谐波信号,并进行了理论分析和实验验证,对放入样品前后的实验数据进行处理,得到了样品K9柱面镜的折射率及其测量精度,还对两片折射率未知的衰减片进行了测量,得到了它们的折射率。结果表明,测得的样品折射率与实际折射率符合得很好,证实了该方法测量物体线性折射率的可行性;与传统测量方法相比,该方法具有操作简便、样品容易加工的优点,对样品折射率范围没有限制,具有很重要的实用价值。     

一种利用透射式太赫兹时域光谱技术精确提取样品折射率的方法

运用透射式太赫兹时域光谱技术提取可区分回波样品折射率,主要依靠测得信号的相位差计算得到.具体有两种方法:一是利用参考脉冲和太赫兹波第一次透过样品的脉冲信号,二是利用太赫兹波第一次透过样品的脉冲信号和经样品内部反射两次后的第二个透射信号.实际操作中入射光束与样品表面法线存在夹角,该夹角不易测量,计算时通常忽略,这会最终引起折射率的测量误差,且该误差与选用的折射率提取方法有关.在分析两种方法因夹角引起误差的基础上,提出一种全新的折射率修正方法,该方法能从理论上消除夹角引起的误差,同时实验验证了该方法的有效性.     

基于频域OCT的生物组织折射率测量研究

提出了一种利用频域光学相干层析系统测量生物组织折射率的方法.与时域OCT下的光程匹配法相比,该方法充分地发挥了频域OCT测量速度快的优势,只需要在放置样品前后进行两次干涉光谱测量,经傅立叶变换等数据处理后即可得到折射率.测鞋过程简单,操作简便,测量速度快,极大地缩短了样品在空气中暴露的时间,提高了测量的准确性.利用该方法测量了标准样品熔石英及真实样品黄瓜浅表层1 300 nm波长下的折射率,验证了该方法的有效性和可靠性.     

一种简便的测量薄透明体折射率的方法

提出了一种比较巧而简便的测量薄透明体的折射率的方法,即利用同一个楔形盒装入两种样品,一为待测样品,另一为易测折射率的透明液体参照物,将楔形盒置于迈克尔逊干涉仪光路中。利用对比,可较大地简化步骤,减少烦杂计算,从而较快地得到良好结果。用此方法测量了某聚合物分散液晶的折射率,与用其他方法得到的结果相符。实验表明该方法有便于操作、成本低、效率高等优点,对薄透明体或其他材料的折射率测量具有一定的参考实用价值。     

一种简便的测量薄透明体折射率的方法

提出了一种比较巧而简便的测量薄透明体的折射率的方法，即利用同一个楔形盒装入两种样品，一为待测样品，另一为易测折射率的透明液体参照物，将楔形盒置于迈克尔逊干涉仪光路中。利用对比，可较大地简化步骤，减少烦杂计算，从而较快地得到良好结果。用此方法测量了某聚合物分散液晶的折射率，与用其他方法得到的结果相符。实验表明该方法有便于操作、成本低、效率高等优点，对薄透明体或其他材料的折射率测量具有一定的参考实用价值。     

免标定波长调制光谱在气体温度和浓度测量中的应用

可调谐二极管激光吸收光谱在诸多领域有广泛的应用,但因为基线获取的困难,在高压、强干扰条件下的测量存在困难。波长调制光谱的理论显示,一次谐波信号（1f）和二次谐波信号（2f）包含了初始光强和光电探测器增益两个公共项。通过一次谐波信号归一化的二次谐波（2f/1f）信号,消除了信号强度与光强的相关性,可得到吸收光谱的绝对强度及温度等信息。通过测量激光调制参数,结合已知光谱参数可通过数值仿真得到理论的2f/1f 信号。利用数值锁相算法,可以实现频分复用的免标定波长调制光谱测量,实验显示,当恒温池设定温度为600 K、700 K 和800 K 时,光谱测量温度与热电偶测量值偏差小于2%,该方法具有可靠性和更强适应性。     

两种透明介质微小折射率差高精度测量的新方法

对现有折射率的测量技术进行分析,提出了一种测量两种透明介质间微小折射率差的新方法。首先,介绍了微小折射率差干涉测量方法的原理,并对该测量原理利用Zemax光学仿真软件进行了理论模拟论证。该实验中首先,采用热键合技术制备包含两种被测量材料的组合平板;其次,利用干涉测量仪及外光路测量样件界面区域不同入射角下的光程差;再者,利用几何光学中的折射定律,推导折射率分布与干涉光程差的关系式。最后,通过二次曲线拟合获得正入射时的光程差微小变化值、换算得到样件两种材料的折射率差值。实验测量了1 at.% Yb3+::YAG晶体与YAG晶体的热键合样品的折射率差,测量值为5.4110-5,测量系统精度10-7量级。结果表明:该测量方法原理简单、操作简便,测量精度高。     

二次彩虹法高折射率玻璃微珠的折射率测量研究

通过对高折射率玻璃微珠在激光照明下形成的二次彩虹的实验研究，提出了一种激光照明下高折射率玻璃微珠二次彩虹条纹图的获取装置。以艾里的虹理论为基础，提出了一种由二次彩虹条纹图确定最小偏向角的方法，实现了高折射率玻璃微珠折射率的测量。实验证明，该方法的测量精度为0．4％，测量结果得到了V棱镜测试方法的证实。     

基于SPR光谱分析的液体折射率计

为了更好地测量液体折射率，提出了一种基于表面等离子共振波长测量液体折射率的方法，采用Kretschman结构建立了模型，进行了软件仿真，并搭建实验平台进行了实验研究，分析了实验和理论之间的误差来源。结果表明，当折射率在1.33RIU~1.36RIU的范围内变化时，表面等离子共振吸收峰随液体样品折射率的变化产生了频移，其灵敏度可达4808.94nm/RIU。该方法可以准确测量液体的折射率，且系统结构简单，具有较高的灵敏度。     

基于光谱干涉技术的玻璃厚度及折射率测量方法

基于光谱干涉技术提出了一种能够同时测量玻璃厚度及折射率的方法,该方法利用迈克尔逊光路,通过傅里叶变换算法对光谱仪接收的干涉信号进行解算,获取光谱干涉条纹的调制周期,根据待测玻璃样品放入测量臂前后,测量臂与参考臂所形成的光程差即可求出玻璃样品的几何厚度和折射率。该方法无需机械扫描延迟线并采用改进的傅里叶域下的相位提取算法,提高了测量系统抗干扰能力,探测速度快。实验结果表明:对玻璃样品的厚度测量精度优于±1μm,折射率测量精度±5×10^-4。     

基于菲涅尔反射的磁流体折射率可调谐特性研究

为更好地利用磁流体折射率可调谐特性设计磁流 体光栅、磁流体光纤调制器、磁场传感器等光学器 件,本文通过理论分析,分别从磁场大小、方向、以及温度三个因素对磁流体折射率的可调 谐特性进行研 究。基于菲涅尔反射理论设计了用于测量磁流体折射率的微型封闭反射式传感探头,搭建了 实验系统。采 用已知样品标定法解决系统本征反射的干扰问题,分别调节磁场强度、传感探头与磁场夹角 、温度,对磁 流体折射率进行了测量,并通过磁电效应理论对实验结果进行了分析和验证。结果表明:在 磁场作用下, 磁流体折射率在光束电场与磁场方向呈不同夹角时,磁流体折射率随着磁场强度增大而呈现 出递增和递减 趋势, 平行时递增趋势最明显,磁流体折射率变化0.017,垂直时递 减趋势最明显,磁流体折射率变化 0.015;同时得到了磁流体折射率和温度拟合 优度为0.989的三次多项式方程。该研究结果对磁流体光学器件的结构设计具 有重要意义。     

以激光回馈干涉技术提高砷化镓和蓝宝石晶体的折射率测量精度

砷化镓和蓝宝石晶体已经广泛应用于红外领域、光电领域和军事设备,因此两种材料的折射率测量对光学设计、计量检测和工业应用具有重要意义。为提高两种材料折射率的测量精度,采用微片激光回馈干涉技术同时测量折射率和厚度。此系统结合外差调制和准公共路径对空气气流和振动进行补偿,因此具有高灵敏度、高精度和高稳定性的特点,特别是同时测量性以及仅需将样品加工成薄片状而非棱柱形。实验结果表明,砷化镓和蓝宝石晶体（在寻常光下）的折射率测量精度提高到10?3和10?4,且厚度的精度均为10?4 mm。     

基于相位调制和样品摆动的1/4波片相位延迟量测量方法

提出一种基于相位调制和样品摆动的1/4波片相位延迟量测量方法。准直激光束依次通过起偏器、相位调制器、待测1/4波片和检偏器由光电探测器所接收,光信号被转换成电信号后经过放大、滤波以进行数据处理。利用待测1/4波片的摆动可以计算得到与快轴方位角无关的归一化二次谐波分量,在无需知道1/4波片快轴方位角的情况下得到其相位延迟量。实验中对一块石英1/4波片进行了测量,实验结果与现有快轴方向确定条件下的光弹调制测量方法的测量结果一致,某一快轴方位角上多次测量的重复性为0.13°,不同快轴方位角上多次测量的再现性为0.17°。     

基于侧边抛磨光纤光栅双反射峰的折射率传感器

介绍了一种利用具有双布拉格反射峰效应的侧边抛磨光纤光栅(SPFBG)进行折射率测量的新型光纤折射率传感器.该传感器基于由轮式侧边抛磨法加工而成的侧边抛磨光纤光栅,通过将折射率液覆盖一部分抛磨区的方法在一根光纤光栅上获得两个布拉格反射峰.这两个布拉格反射峰差值与覆盖材料折射率有关,而与光纤光栅所受应力与环境温度无关,因此用这两个布拉格反射峰差值作为测量量对折射率测量,可减小应力与环境温度的影响,实现高精度的折射率传感测量.实验表明,当维持环境温度恒定时,光纤光栅轴向应变在线性变化范围内,该传感器测量折射率时不受应力与温度变化的影响.折射率液在1.4298～1.4479范围内,该传感器的折射率测量分辨率为0.0001.     

基于TDLAS一次谐波的二氧化碳温度测量

为了实现二氧化碳气体温度的实时、非接触测量,研究基于可调谐二极管激光吸收光谱技术(TDLAS)的温度测量方法。根据单激光器的电流调谐特性和谱线对的选择标准,选取6241.402828 cm-1、6242.672190 cm-1处的两条对温度有不同依赖关系的二氧化碳谱线进行分析。针对二次谐波幅度法和一、二次谐波幅度比值法所存在的问题,提出应用一次谐波信号的TDLAS温度测量方案。首先测量两吸收谱线的一次谐波峰峰值和平均值,以峰峰值和平均值的比值作为单吸收线的输出,再以两吸收线输出值之比来实现气体温度的测量。实验结果表明:在200~1000K范围内,气体温度测量误差小于30 K。该温度测量方案可消除光强波动对温度测量产生的影响,且仅需检测一次谐波信号,系统结构简单,性能稳定,可以满足二氧化碳气体温度实时、非接触测量的需要。     

海水折射率对差分激光三角法油膜厚度测量精度的影响

针对海水折射率变化引起差分激光三角法溢油油膜厚度测量系统结果误差增大的问题,理论分析了海水折射率变化对厚度测量值的影响机理,研究了折射率变化与测量结果误差大小的关系。提出了基于二维曲面拟合的误差补偿方法。该方法通过采集不同厚度、不同折射率下的厚度测量值,利用二次多项式曲面拟合建立测量误差、厚度测量值和折射率之间的函数关系,根据测量值和折射率值,就可得到误差补偿值,进而实现对测量结果的补偿。通过对不同折射率、不同厚度陶瓷量块的补偿实验,结果表明补偿后的厚度测量值更接近真值,测量结果的误差显著降低。     

测量三阶非线性折射率的4f相干成像法

概述了4f系统相干成像法提出和发展的过程,介绍了用这种方法测量三阶非线性折射率的基本原理:非线性样品被放置在4f系统的频谱面上,利用单脉冲激光入射4f系统,并用CCD记录下出射面上光场的空间分布情况,然后通过数值计算的方法得到样品的三阶非线性折射率.概括了用此方法测量材料非线性的优缺点.并对此方法以后可能需要改进的方向进行了分析.为了验证这个方法的可靠性,我们进行了实际的实验测量,并对实验结果进行了数值拟合.关键字:4f系统;非线性折射率;相位物体     

基于谱域光学相干反射测量术的生物组织折射率测量技术

提出了基于谱域光学相干反射法的生物组织折射率测量技术,设计了共光路干涉结构,提高了测量速度,抗干扰能力强。中心波长为850nm的宽带光源发射的光经Y型耦合器传输到样品端,由样品散(反)射后,回射入样品臂,经Y型耦合器传输到光谱分析系统,使用计算机虚拟仪器完成系统构建与优化。编写快速傅里叶变换程序进行信号分析。使用标准K9玻璃样片作为样品进行验证,实验误差为0.29%。实际测量了黄瓜浅表切片在850nm波长处的折射率,测量时间小于1min。     

位相畸变三次谐波转换

研究了KDP晶体TypeⅠ /TypeⅡ角度匹配的三倍频方案中 ,离散效应和基波位相畸变对三次谐波的影响。重点考虑了位相畸变所带来的在光束全口径上e光折射率以及相位失配等的变化 ,分析了功率密度分布为超高斯型且具有Zernike多项式表述的各阶像差的光束的三次谐波转换过程 ,得到了不同像差对三次谐波横向光功率密度分布的影响以及转换效率变化曲线。     

基于波长调制技术的吸收谱线线型函数测量

在可调谐二极管激光吸收光谱技术中,直接吸收法通过对透射光强拟合可直接得到线型函数,但目前具有较高信噪比的波长调制法不能对其进行有效测量。提出一种基于多次谐波的线型函数测量理论及方法,通过谐波通项表达式推导出谱线中心频率处二次与四次谐波比值仅与线型函数和调制系数有关,当调制系数m为2.492 8时,无论线型函数中Gauss线宽和Lorentz线宽所占比例如何,二次与四次谐波比值均为2.186 2,根据该点的特征可首先得到谱线半宽,然后将其应用于弱吸收条件下2f/1f气体浓度免标法测量。实验中采用2 326.82 nm处谱线对CO浓度进行了测量,其结果与传统直接吸收法测量结果误差小于2%。文中为波长调制法中线型函数的精确测量提供了重要的理论依据,进一步完善了2f/1f免标法。