用激光干涉技术测量玻璃材料折射率

本文简要介绍用激光干涉技术测量玻璃拆射率参量的基本原理和实验装置；给出了实验曲线、测试结果与误差分析。     

应用Winograd傅氏变换算法计算傅里叶光谱

讨论了Ｗｉｎｏｇｒａｄ傅里叶变换算法的优点,通过计算表明,将其应用于傅里叶变换光谱的具体算法时,与计算的具体过程相结合,可显著地提高光谱的计算效率     

基于Mach-Zehnder的像面相交干涉成像光谱技术

像面相交干涉光谱成像技术是一种紧凑型光谱成像技术,具有体积小、质量轻等特点,可搭载在小卫星或飞机平台上进行光电侦察等工作。研究了像面干涉光谱成像技术,提出基于多棱镜组合的Mach-Zehnder角剪切分束器的设计方案,对该分束器的工作原理及设计方法进行详细论述,并结合实例对某光谱分辨率条件下的Mach-Zehnder角剪切分束器的角剪切量进行了分析设计。同时研究了像面相交干涉光谱成像系统物镜设计特点,对该像面相交干涉光谱成像技术进行实验验证。     

基于光学频率梳光谱干涉实现水的群折射率测量

基于光学频率梳的光谱干涉,本文提出了一种水的群折射率的测量方法,可以高精度地测量水的群折射率;分析了水的群折射率的测量原理;搭建了基于518 nm光学频率梳的实验装置,进行了群折射率的测量实验;实验结果表明,本文提出的测量方法可以实现水的群折射率的高精度测量;与参考值比对的结果表明,测量不确定度在10-5量级。     

成像光谱技术XI

一、傅里叶变换光谱仪 1．用于烟缕探测的移动式遥感傅里叶变换红外光谱仪（Winthrop Wadsworth等）     

基于FPGA的静态傅里叶变换光谱探测系统研究

为克服傅里叶变换光谱仪的机械扫描和光谱复原中软件处理实时性差的缺点,研究了一种基于FPGA的静态傅里叶变换光谱探测系统。根据傅里叶变换光谱理论,确立了选用等效斜楔干涉具和线阵COMS的方案,使用FPGA来实现,并详细介绍了系统工作原理。利用硬件描述语言VerilogHDL,在Vitex pro-2FPGA芯片上,实现了探测系统CMOS驱动电路、光谱复原处理电路等逻辑设计,并通过第三方仿真软件Modelsim6.3f完成了各模块的功能仿真。应用该实验系统对波长为635nm的半导体激光器进行了光谱探测,测试结果与MATLAB仿真计算值一致。实验结果表明该光谱探测系统具有运算速度快、实时性和可靠性好等优点。     

基于等厚干涉原理的液体折射率测量方法

将空气劈尖的等厚干涉原理与CCD图像处理技术相结合,提出了一种对透明液体折射率进行自动测量的新方法.利用一元线性回归方法对CCD的像元序号与所接收到的干涉条纹光强极大值序号之间的线性关系进行拟合,进而由拟合系数与待测液体折射率之间的关系计算出液体的折射率.为了在测量中获得理想的干涉条纹图,对影响干涉条纹图像质量的主要因素进行了详细分析,并给出了具体的背景光消除方法.实验以水为测量对象,测量结果表明,新的测量方法是可行的,测量结果的相对误差为0.09%,另外,新的背景光消除方法,对其他光学实验中如何获得清晰的干涉条纹,也具有一定的参考价值.     

对计算玻璃折射率的常数的纠错

流行于各种书藉中的计算玻璃折射率的常数(A_0～A_5)并不一致,且有差错,本文用求解超定的线性代数方程组的线性最小二乘法重新计算。结果与准确值十分吻合。     

干涉光谱重建中的相位误差检测方法对比研究

干涉条纹相位误差检测与校正是傅里叶变换光谱重建中的关键技术之一。本文对同步 法、傅里叶变换法和局部傅里叶变换法三种典型干涉条纹相位误差检测方法的效果进行了对 比研究。仿真及实际数据实验发现上述方法在处理缓变与快变的干涉条纹相位误差及干涉条 纹有噪声时存在很大差异:同步法适宜于处理相位误差缓变的干涉条纹,而傅里叶变换法和 加窗傅里叶变换法适用于处理相位误差快变的情况;傅里叶变换法在高信噪比情况下具有较 好的性能,加窗傅里叶变换法在低信噪比下具有较强的鲁棒性。     

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。     

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。     

干涉法测量晶体的折射率

基于迈克尔逊干涉仪的原理,提出了一种测量晶体折射率的理论及实验方法;在旋转角度不大的情况下,推导出了理论计算公式。利用CCD传感器和微处理器的结合建立了一套测试系统,该系统利用条纹评估软件提高了测试精度。     

基于空心光纤多模干涉的折射率传感器研究

基于空心光纤(HF)多模干涉原理提出一种新颖光纤折射率传感器,实现了对环境溶液折射率的测量。这种光纤折射率传感器不仅制作简单、成本低廉,而且为波长编码、抗干扰性好。实验表明,这种光纤折射率传感器其有效传感范围为1.333～1.450,并且当溶液折射率小于1.40时,特征波长与折射率近似呈线性关系,灵敏度为88.07 nm。针对相同折射率不同溶质的溶液,传感器出射光谱能量差异表明,该结构的光纤传感器在物质检测方面有着潜在的应用。     

基于弯曲光纤的折射率传感器研究

以标准单模光纤(SMF)在弯曲后出现的模间干涉为 基础,设计了一种新型的折射率光纤传感器,并分 别对环境折射率和温度进行了实验探究。光纤折射率传感器制作工艺简单,传感区域由一根 具有特定弯曲 半径的半圆形标准SMF构成。选取1510590nm波段为监测范围,选取裸光纤弯曲半径R=4.5mm; 在常温下,通过改变传感区周边环境折射率从1.328增长到1.372,得出两个干涉共振峰的 折射率灵敏度 分别为147.602和125.459nm/RIU。当环境温 度从23到33℃增长时,两峰的温度灵敏度 分别为－280pm/℃;而在低于23℃的情况下,温度的变化对传感器没有明显的影响,可以实现 温度不敏感的折射率测量。本文传感器制作方法简易、架构简单和灵敏度高,可适用于生化 检测、环境检测等领域。     

基于光纤位移测量的透明液体折射率测量方法

本文提出了一种基于光纤位移测量的液体折射率测量方法。首先,采用激光干涉法设计了 液体折射率测量的光学系统,并基于激光散斑消除理论,设计了针孔滤波器合理消除散斑, 提高了系统的抗干扰能力;其次,对测量系统中的位移测量方法进行分析和研究,提出了 一种光纤式位移测量方法,并设计应用反射式光纤位移传感器,取消传统的条纹计数,实 现了位移的高精度测量,其测量分辨力可达微米级;再次,采用机械位移驱动系统,驱动 光学系统元件移动来实现光程差的自动变化,其驱动分辨力可达纳米级;最后,搭建液体 折射率总体测量演示验证系统,以纯水、溶液为实验对象,其所需待测样品的容量少 于0.001ml。实验结果表明:纯水折射率 的测量精度可达1.5×10－3, 溶液折射率测量精度可达2.1×10－3,表明该测量方法可实现液体折射率的非接触、高精度 、智能测量。     

离子交换单模玻璃平面波导折射率分布的确定

用Ag-Na离子交换技术制备了玻璃平面波导.求解扩散方程得到Ag离子在玻璃内部浓度分布.使用一次多项式模拟的方法求解折射率变化与Ag离子浓度变化之间的关系,从而得到了单模平面波导的折射率分布,并验证其与同等实验条件(离子交换时间除外)的多模波导获得的折射率分布函数基本一致.     

反射z扫描方法测量碲化铋晶体的非线性折射率

为了研究3维拓扑绝缘体碲化铋(Bi2Te3)的非线性光学特性,采用反射z扫描方法,实验测量了800nm飞秒脉冲激光的非线性折射系数。通过理论计算与实验数据拟合获得碲化铋晶体的非线性折射率达到10-14 m2/W数量级,为石英的105倍;随着入射功率的增大,其非线性折射率逐渐减小,在峰值光强达到85GW/cm2后趋于常数不变。结果表明,碲化铋是一种高非线性光学材料,有望应用于全光信号处理、光开关等方面。     

不同负相对折射率材料的FDTD分析

负折射率材料的研究已成为近年来科研的热点.电磁波在负材料中的传播特性是研究的首要问题之一.利用一个正常材料包围负折射率材料块的区域模型,根据推广的Snell定理,分析在改变该模型正常材料区域的介电常数对材料交界面相对折射率的影响.通过FDTD法数值模拟了TE模电磁波在该模型区域的场分布.数值比较了改变该模型正常材料的介电常数和磁导率对其相对折射率、成像效果以及成像位置的变化.说明电磁波在不同正常材料包围的负材料块区域中传播,其折射规律仍然符合推广的Snell定理.