利用超声调制的光信号测量声速

通过对超声调制相干光的研究,提出了一种利用超声调制的光信号测量超声在弱光散射介质中速度的方法。这种测量方法无需接触待测介质且可在远距离进行测量。在介质外测量超声调制的相干光信号,然后采用相位比较法或李萨如图法就可以准确获得超声在介质中的速度。采用此方法测量超声在蒸馏水中的速度,测量结果为1460m/s,与实际值吻合。     

生物组织对偏振光背向散射Mueller矩阵的分布

用Stokes矢量描述光的偏振状态,光学器件对光的作用,用相应的Mueller矩阵表示,根据散射介质的对称性,从理论上推导出了生物组织背向散射Mueller矩阵的分布,对球形粒子组成的散射介质,画出了各Mueller矩阵元随方位角的分布图,与相应的实验结果进行了比较,结果表明,由球形散射粒子组成的不同粒子直径、不同浓度的散射介质,其背向散射Mueller矩阵的分布花样具有相似性,要区分各散射介质中散射粒子的大小、浓度等特征,必须细致的研究散射介质背向散射Mueller矩阵分布花样强度随径向的变化.     

钨酸钠-盐酸二氧丙嗪体系的光谱研究及其分析应用

在磷酸介质中,盐酸二氧丙嗪能够与钨酸根缩聚的同多酸根阴离子反应形成离子缔合物,导致共振光散射信号显著增强,其最大散射峰位于363 nm处.研究了该体系的吸收光谱、共振光散射光谱、最佳实验条件、影响因素及共存物质的影响.增强的共振光散射信号与盐酸二氧丙嗪的浓度在0.2～6.0 mg/L的范围内呈正比,检测限为2.14 μg/L.将该方法用于药物中盐酸二氧丙嗪的测定,回收率在95.7%～102.8%之间,并与药典法进行了对照.     

水中微气泡激光散射场的特性

根据Mie散射理论研究水介质中微空气泡的光散射特性, 给出了散射强度分布、 散射光的偏振度与散射角的关系和前向散射光强与气泡半径的关系. 研究表明, 在一定波长下, 前向散射光强与气泡半径呈线性关系, 为空气泡的测量提供了理论模型.      

水介质中碳粒子Mie散射特性的研究

基于Mie散射理论,对水介质中碳微球颗粒光散射的性质进行了理论分析与数值计算,得到了散射强度与散射角、散射强度与粒子半径以及光学截面与入射波长的关系.研究表明,粒子的前向散射占优势;在入射波长确定的情况下,粒子的半径越大,前向散射强度越强.     

短脉冲激光在散射性介质中传输的时域有限元分析

从瞬态辐射传输方程出发,利用最小二乘变分原理,发展了基于离散坐标形式辐射传输方程的最小二乘有限元方法,并将其用于模拟短脉冲激光在二维散射性介质中的瞬态传输现象.首先简要介绍了求解瞬态辐射传输方程的最小二乘有限元公式,然后以脉冲激光在生物介质中的应用为背景,考察了脉冲激光入射二维非均匀散射性介质的情况,调查了不同位置处时域信号的演化规律,为短脉冲激光在生物医学领域中的应用研究提供了有价值的参考数据.结果表明:对于局部短脉冲入射条件下的非均匀散射性介质,早期的时域反射信号能够较多地反映出介质光学属性分布信息,而距离入射光源较远的测量位置,由于辐射信号经过了较长时间的衰减,所包含的介质光学属性分布信息较少.     

用巯基丙酸修饰银纳米粒子共振光散射法测定稀土总量

依据文献合成了巯基丙酸修饰的银纳米粒子,并用共振光散射法调查了它们与稀土离子的相互作用.在pH 7.5的Tris-HCl缓冲介质中,银纳米粒子在467 nm呈现一弱的共振光散射峰.Eu3+离子的加入导致体系共振光散射峰显著增强,并伴随47 nm(从467到514 nm)的散射峰红移.上述光谱变化可能是由于Eu3+离子与纳米粒子表面的羧基发生配位作用所导致的粒子间的聚集引起的.根据体系对其它稀土离子类似的信号响应,我们建立了一种测定稀土离子总量的共振光散射新方法.最佳条件下,稀土离子浓度在6.0×10-7-8.0×10-6mol/L范围内与共振光散射强度呈正比,检测限为2.8×10-8mol/L.该方法简便、灵敏,用于环境水样中稀土离子总量的测定,结果令人满意.     

次甲基蓝与DNA作用的共振光散射光谱研究及机理分析

基于脱氧核糖核酸(DNA)在pH 3.51~4.49的介质中对有机染料次甲基蓝(MB)的共振光散射的增强效应,提出了一种测定DNA的共振光散射法,并对介质酸度、离子强度、DNA热变性、共存物质干扰等实验条件进行了优化.在最佳条件下绘制了工作曲线,该方法线性范围为0~1 440 ng.mL-1,检出限可达14.1ng.mL-1,用于合成样品中DNA的测定,结果令人满意.通过研究红外光谱、紫外-可见吸收光谱及离子强度的影响,初步探讨了MB与DNA相互作用的机理,MB可能是通过静电作用等以DNA为模板在DNA分子表面进行聚集和长距组装,这种聚集导致MB共振光散射信号的增强,这也是该方法的理论基础.     

萘铬绿与蛋白质作用的共振光散射光谱研究

在pH3 50的酸性介质中,萘铬绿与蛋白质发生静电作用产生以342 0nm为特征峰的共振光散射(RLS)增强光谱.在此波长下,蛋白质的浓度与增强共振光散射强度(ΔIRLS)呈线性关系,据此建立了痕量蛋白质的共振光散射分析法,对BSA和HSA的检测限分别为3 62ng/mL和3 33ng/mL.方法成功地应用于尿样中总蛋白质分析.     

Compton散射下非傍轴光束的小尺度自聚焦

基于电子和多光子集团非线性Compton散射模型和非傍轴传输方程,得到了多光子非线性Compton散射下的小尺度调制增长率的表达式,讨论了入射与散射光形成耦合非傍轴光对小尺度自聚焦的影响.通过对非傍轴和傍轴情形下小尺度调制的增益谱分析,发现耦合非傍轴光对小尺度调制增益谱的影响程度与光强有关.与散射前相比,随光强的增强,影响更大,总趋势是使小尺度调制增长的截止频率、最快增长频率和最大增长频率迅速减小,而对截止频率和最快增长频率的影响比对最大增长频率的影响更大.     

基于拓扑优化技术的导光板散射网点设计方法及其实现

为了解决机舱导光板传统设计方法下出光不均匀问题,根据球面点光源在空间中的光学传播特性以及导光板散射网点的散射原理,建立了三维坐标下的光照度模型,将拓扑优化理论与出亮度-网点直径数学模型相结合,以导光板散射网点直径为设计变量,以光照度-网点直径数学模型为目标函数来建立拓扑优化模型,推导出了一种基于拓扑优化方法的导光板散射网点出射照度的最优化设计方法。利用MATLAB编程对模型进行最优化求解和仿真,对仿真结果进行归一化,最终得到基于MATLAB程序下的导光板散射网点模拟仿真效果图,实现了通过导光板反射光的亮度最均匀化。将仿真结果与现有传统的光学软件下的结果进行对比,显示该方法下的散射网点仿真效果及出光均匀度优于传统光学方法下的仿真效果。     

分形介质分数阶反常守恒扩散模型及其解析解

建立了分形介质中分数阶瞬时点源反常守恒扩散模型．并利用分数阶微积分理论和F0x函数理论给出了解析解，同时给出了散射函数谱的表达式．结果表明，散射函数谱仍具有尺度函数的特性，经典的瞬时点源扩散问题可作为特例，所得解析解可作为基本解进行叠加．     

AM ultrasound-modulated optical tomography with realtime FFT

We report on a novel ultrasound-modulated optical tomographic technique applied in dense tissue-simulating turbid media. A 1 MHz ultrasound beam is focused into the media to modulate and tag the scattering laser light passing through the ultrasonic focused zone. A 10 kHz sinusoidal wave, as a detection wave, is carried by the ultrasound beam through amplitude-modulation (AM). The scattering photons that come from the focused zone carry the modulated information, received by detector and demodulated by real-time fast Fourier transform (FFT). The optical tomographic images of the tissue simulating media and buried object are reconstructed with AM spectral intensity. This method can be applied to imaging three-dimensional tissue structures with different optical parameters. For the first time, we obtained the tomography of buried objects in biological tissue phantoms with a detecting depth of 30 mm.     

用于裂隙光源的侧面发光塑料光纤散射点设计

设计一种侧面发光塑料光纤表面正四棱锥形微结构散射点，使侧面发光塑料光纤可用作裂隙灯显微镜的裂隙光源，以减小裂隙光源的体积.采用光学仿真软件分析光纤上表面(有散射点)和光纤下表面(无散射点)的散射率，当塑料光纤直径为1 mm时，得到优化后的正四棱锥散射点的底边宽度和深度均为80μm.仿真结果表明，光纤下表面散射光的光束发散角在垂直于光纤方向约为40°,在平行于光纤方向约为110°,经过焦距为50 mm的投射镜会聚后的光带宽度约为0.3 mm,可以满足裂隙灯显微镜的要求.     

散射介质中声光作用机制的理论研究

通过数学运算和近似处理,得到了动态散斑强度涨落的空-时相关函数的解析表达式,从理论上揭示了散斑受超声调制的过程,对散射介质中的声光调制机制做出了新的诠释.     

利用共振光散射测定浊点的新方法

浊点是非离子表面活性剂的一个特征常数,在实际应用中起着重要的作用。选取一种吡咯烷酮样品,首次采用共振光散射的新方法测定其浊点,并与紫外可见光谱法和动态光散射法进行对比。3种方法测定浊点温度分别为34.3℃、31.7℃、34.7℃。实验结果表明,共振光散射法测定的浊点温度与紫外可见光谱法和动态光散射法非常接近。     

Light emission: A temperature-tunable random laser.

Random lasers have fascinating emission properties that lie somewhere between those of a conventional laser and a common light-bulb. We have created a random laser that can be brought above and below its threshold for laser emission by small changes in its temperature, thereby creating a light source with a temperature-tunable colour spectrum. As a single random laser can be made as small as a grain of tens of micrometres in diameter, we expect our device to find application in photonics, temperature-sensitive displays and screens, and in remote temperature sensing. Lasers are now commonplace - for example, they are used in industry and in hospitals, in bar-code scanners and compact-disc players. Conventional lasers are based on an optically active material and some sort of laser cavity that traps light for long enough for laser action to occur. A new type of laser source, known as a random laser, has been discovered that does not require a regular cavity but instead depends on a diffusive material such as a fine powder. In a random laser, light waves are trapped by multiple light scattering (that is, light diffusion), which takes over the role of the cavity in a regular laser (Fig. 1). The emission of a random-laser source has a well defined colour spectrum and can be pulsed, just like a regular laser, although its emission is in several directions because of the intrinsic randomness of the system.     

甲醇与环己烷液—液系统的临界现象研究

利用光子相关动态光散射技术,研究甲醇与环己烷二元液-液系统临界点附近相关长度变化,符合 Ising 模型得出的幂律发散规律.还发现该系统在临界点附近的粘滞系数变化符合经验公式,但其幂律发散指数则比相关长度的幂律发散指数小得多.     

近红外光学乳腺检测频域方法的研究

基于近红外光学频域测量的基本原理,提出了近红外光学频域乳腺检测系统模型.在频域测量方法中,对光源进行强度调制,在乳腺组织中形成漫射光子密度波,在组织周围检测漫射光子密度波的幅度和相位,求出组织的吸收系数和约化散射系数,并对此进行了计算机仿真分析.结果表明:在乳腺组织厚度5cm左右处,组织的光学参数能得到较好的检测.     

地球作为扩展源的杂光计算

对于不以地球为探测对象的空间遥感器来说，地球是一个扩展杂光光源，本给出了适用于微机的计算方法，根据辐亮度守恒原理用平面取代地球表面后，用分块成面元的方法计算许多不同入射角的点源的杂光贡献，整个扩展源的杂光贡献即为它们的总和。实例计算表明，对于低轨道的遥感器，必须十分重视地球的杂光影响。