基于波段可调关联光子源的量子效率测量系统研究

随着单光子探测器应用领域的拓展,其覆盖波段不断增加,为满足不同波段探测器量子效率定标的需求,研究基于波段可调关联光子源的量子效率测量系统意义重大。设计了角度相位匹配的波段可调关联光子源,计算了多波段晶体的相位匹配曲线,搭建了光源系统及符合测量平台。测量了参考通道和符合通道的光子数,分析实验数据,完成了信号光通道探测器量子效率的测量。单光子探测器在1550 nm波段的量子效率为9.42%,与出厂数据在相应波长处量子效率偏差为0.58%,验证了方法的可行性,为进一步发展高精度的多波段量子效率测量系统奠定了基础。     

用混合法计算光学传递函数

本文叙述一种用几何象差同时又考虑光波衍射的光学传递函数(OTF)计算方法。目的是使所计算的光学传递函数值比用纯几何OTF计算值更接近波动OTF值。文中给出了一些计算结果,并与已知数据相比较。阐述了实际计算程序中几个问题的处理;最后简要地叙述了误差源。     

激光诱导荧光法测定微量气态分子碘

本文采用激光诱导荧光技术,以输出波长632.8nm的He-Ne激光器作为激发光源,自制单光子计数器为探测器,测定了微量气态分子碘.研究了荧光强度与激光功率、碘分子浓度及外加气体的关系,碘的检测极限为7×10~9分子/厘米~3.     

2D位敏核探测器检测平台研究

为了确保2D位敏核探测器的成像性能,需要对探测器各个像素通道进行增益标定和刻度匹配,为此对2D位敏核探测器检测平台进行研究,设计开发了基于激光光源的二维平面光学检测平台。实验证明了该检测平台能够准确的刻度光电倍增管(PMT)元件各个通道的增益差异,为组装匹配和电子学调试提供数据支持。     

用单一光源标定光子计数探测器

光子计数探测器在X光能谱CT成像中应用越来越广泛。受到脉冲堆叠、电荷共享等物理作用的影响,目前的光子计数探测器的能量标定方法具有一定的局限性。该文提出了一种只用一个单能光源对探测器进行标定的方法,通过充分挖掘及利用有限的数据,运用迭代的方法,最终确定探测器各阈值所对应的能量。该方法不仅实验量小,操作简单,标定结果较准确,还考虑了对小像素探测器标定有较大影响的电荷共享问题,且具有普适性,对其他光子计数探测器的标定也有一定的帮助。     

共焦扫描显微成像系统的非相干光学传递函数

共焦扫描光学显微（ＣＳＯＭ）系统有透射式和反射式、相干光和非相干光荧光等类型。ＣＳＯＭ 系统的平面分辨率和纵深分辨率依赖于放置在光电探测器前面的空间滤波器的孔径大小。根据不同孔径计算反射式荧光ＣＳＯＭ 系统的非相干光学传递函数,并进一步说明反射式荧光ＣＳＯＭ系统的成像特性对孔径的依赖关系     

酸碱气体敏感的反蛋白石光子晶体荧光传感薄膜

构筑挥发性酸碱气体检测荧光传感薄膜.利用慢光子效应增强荧光的特性,在具有三维大孔结构的SiO2反蛋白石光子晶体孔隙填充功能有机小分子(HPQ-AC),实现了对NH3和HCl气体的高效连续检测.将所制的传感薄膜置于NH3氛围中,30 s内在496 nm处发射强的荧光.通过选择光子禁带蓝带边与荧光发射波长重叠的光子晶体,实...     

光子晶体中紫外波段的异常透射

采用时域有限差分法(FDTD)对三种不同材料(金属Al、半导体Ga₂O₃和绝缘体SiO₂)的矩型结构光子晶体进行了模拟计算,研究空气柱孔径变化对光子晶体光学传输特性及带隙宽度的影响。数值计算结果表明,晶格常数不变,空气柱孔径增大时,三种材料光子晶体在紫外光区及可见光区的透过率增大,反射率减小。Al光子晶体的孔径增大时,可见光区禁带宽度减小;Ga₂O₃光子晶体孔径增大时,禁带宽度增大;SiO₂的TE模和TM模光子禁带较宽,孔径增大,禁带宽度亦增大。三种材料光子晶体带隙的波长范围几乎都处于可见光波段,进入紫外光波段的波长范围很短。     

红外单光子探测器定标方法研究

紫外激光器输出的355 nm激光泵浦BBO晶体,采用晶体的I类相位匹配,利用晶体的角度调谐特性得到的红外波段光源应用于单光子探测器定标,提出了利用参量下转换产生的纠缠光子对定标SPCM单光子探测器量子效率的方法,介绍了实验原理和定标装置。     

基于多波长激光器和MZ干涉仪的可调谐可重构微波光子滤波器

提出了1种基于波长间隔可调谐多波长激光器和MZ干涉仪的微波光子滤波器.光子晶体光纤(PCF)Sagnac环滤波器具有波长选择的功能,使激光器产生多波长.向PCF的一个大空气孔中填充甘油,调节温度,改变PCF的双折射,能够使激光器产生不同波长间隔的激光.该激光器作为微波光子滤波器的光源,通过连续调节输出激光的波长间隔,可使滤波器具有不同的自由频谱范围(FSR),实现了滤波器的连续可调谐.当温度的变化范围为25-120℃时,仿真测得,FSR的变化范围为2.33-10.54 GHz.此外,通过调节MZ干涉仪两臂的臂长差,改变载波系数,使滤波器通带具有不同的主旁瓣抑制比和3 d B带宽,频率响应形状发生明显变化,实现了滤波器的可重构特性.     

费涅耳双棱镜实验精度的提高

<正> 用费涅耳双棱镜法测单色光的波长,是基础光学中一个传统的学生实验。如图,双棱镜P形成单狭缝S的两个虚象S_1、S_2相当于杨氏实验中的双狭缝,在测微目镜E上形成干涉条纹。测量d、D和条纹间距x,从而算出波长λ=(d/D)x 用He—Ne激光光源(λ=0.633μm),过去学生实验结果多     

叶绿体内多光子荧光谱及激子湮灭

实验表明,用波长为1.06μm的红外激光辐射植物叶片或叶色素提取液,在可见光区(480—520nm波段)有荧光发射.荧光发射光子能量比激发光子能量大.经分析判断,多光子荧光谱出自类胡萝卜素,这种现象为激发态离子相互作用引起的再吸收效应。     

SiO2/ZnO 三维光子晶体的制备及光学性质

采用垂直沉积法制备了三维SiO2光子晶体模板。以醋酸锌为前躯体,成功制备了SiO2/ZnO三维复合光子晶体。扫描电子显微镜测试结果表明SiO2和SiO2/ZnO光子晶体均为面心立方结构排列。光学测试表明SiO2和SiO2/ZnO周期性阵列均在[111]方向出现了光子带隙。当具有较高折射率的ZnO材料包覆后,SiO2/ZnO 光子晶体[111]方向光子带隙的中心波长发生红移,光子晶体基元材料的有效折射率有所增加。同时,光子晶体的光学性质与样品内部的缺陷态密度密切相关。     

双光子共焦荧光显微系统成像分析及实验研究

双光子共焦荧光显微系统可以突破传统光学显微镜的成像分辨率极限,提高厚荧光物三维扫描的横向及轴向分辨力.基于共焦荧光显微原理和菲涅耳衍射公式,分析了反射式双光子共焦荧光显微系统的三维光学传递函数.讨论了在实验条件下,共焦模块参数对双光子共焦荧光读取分辨率的影响.双光子共焦荧光系统采用的共焦小孔半径为3.92 μm时,其层析能力比采用78.4 μm共焦小孔的系统提高了1.56倍.通过已知尺寸荧光物的双光子共焦荧光成像实验,验证了共焦小孔直径与系统横向及轴向分辨率的反比关系.     

空间目标光子数密度对斑点成像的影响

空间扩展目标斑点成像的质量受到短曝光像中光子密度的限制.通过有限光子数短曝光像的模拟,对短曝光像频谱信噪比进行了计算,研究了有限光子数下大气光学系统传递函数的估计方法,光子数有限时目标振幅谱和相位谱中的有偏项影响,点源目标恢复图像的信噪比和动态范围.实验结果表明,根据斑点成像系统的参数,可以定量地确定光子密度、短曝光像数目和恢复图像的质量(分辨率)之间的关系.     

基于光学传递函数的光学系统频谱分析

光信息处理是60年代发展起来的一个新的研究方向,而现在师范类院校有关光信息处理内容的介绍中大部分都是由实验入手没有从根本上解释光学系统的频谱分析[1].结合光信息处理教学实际,应用光学传递函数[3]解释相干光和非相干光学系统在衍射受限光学系统、像差光学系统和有限视场光学系统中的频谱分析,发现应用光学传递函数解释光学频谱分析能够更有效培养理科生逻辑推理能力.     

基于激光二极管的光子计数激光测距技术

为实现轻小型光子计数测距仪,利用905 nm激光二极管(laser diode,LD)以及硅基单光子探测器(single photon avalanche diode,SPAD)搭建了试验系统,通过外场测距试验研究了905 nm激光二极管用于光子计数测距的测距性能。结果表明:905 nm激光二极管由于其具有体积小、功率高的特点,同时硅基单光子探测器在905 nm波段具有较高的响应率。基于以上两点,通过激光二极管以及小口径的接收望远镜能够实现远距离的光子计数激光测距。可见,激光二极管适合作为轻小型光子计数激光测距仪的光源,降低了系统的体积,有利于提高测距系统的集成度。     

仿CT扫描模式扩散荧光层析成像方法

为了实现高灵敏度、高空间采样密度的扩散荧光层析成像,提出了一种基于光子计数技术的仿CT扫描模式的成像方法．光源经过准直后入射到仿体上,光电倍增管探测得到光源同一水平面101．25°～258．75°均匀分布的8路探测信号．按照与CT相似的方式,系统旋转仿体以实现对仿体的0°～360°扫描,采用光子计数方式采集多个光源入射角下多个探测位置的光子数信息,获得的大量数据可降低重建过程的病态性,使重建结果更加准确．仿体实验证明,对于荧光剂Cy5．5的探测可以达到2nmol／L左右的浓度和边对边距离5mm的空间分辨率,增加空间采样密度可以提高系统的灵敏度和分辨率．     

一种Hg2+敏感的反蛋白石光子晶体荧光传感薄膜

报道了一种罗丹明B衍生物(RM)填充的SiO2反蛋白石光子晶体薄膜作为荧光传感平台,实现了对Hg2+的高灵敏、高选择性、可重复性检测.RM与Hg2+发生专一的配位作用,其产物RM-Hg2+在585 nm处发射荧光.当所选光子晶体的光子禁带蓝带边与荧光波长重叠时,光子晶体的慢光子效应能够有效增强RM-Hg2+的荧光强度,...     

基于时域交织多波长脉冲产生的光电混合ADC

为了获得各个波长独立可调的、稳定的时域交织多波长超短脉冲序列,满足光电混合模数转换器(ADC)对采样脉冲源的需求,该文首次结合啁啾-色散脉冲压缩技术和高速光子开关技术来实现超短脉冲产生及多波长脉冲时域分离。在验证性实验中,4个密集波分复用(DWDM)标准波长的直流光源在经过强度和相位调制、光子开关以及色散模块后,产生了各个波长功率可独立调节的时域交织多波长光脉冲,脉宽约22 ps,有希望实现40 GS/s或更高采样率的光电混合ADC。在系统级测试中,使用这种方法产生的脉冲序列在完成待测信号的采样后,其无杂散动态范围(SFDR)超过32 dBc,等效于5.3 b的SFDR比特数(SFDR bits)。