最小偏向角法测液体折射率实验的研究

研究最小偏向角测量液体折射率的实验原理和方法,实验时利用分光计观测谱线并测量光线通过盛满待测透明液体"方体池"的最小偏向角,进而得到待测液体的折射率。实验结果表明,最小偏向角法实验操作简便,测量结果准确。     

三元系无机溶液折射率的计算方法

通过对不同浓度三元系无机溶液的折射率和密度进行测量及相关计算,验证了一种折射率的计算方法:n=1 ∑(ρMDM)j,支持了提出此方法的理论基础:即在光与介质相互作用时,光的磁场起着重要作用;同时证明了电子云导体模型的合理性.实验扩展了此折射率计算方法的适用范围,实验结果为光学材料的研究提供了理论依据,在分析混合溶液的成分、推断其物理、化学性质等方面有一定应用前景,也为正确认识折射机理提供了帮助.     

垂直折射法测三棱镜的折射率

基于最小偏向角法和掠入射法测量三棱镜的折射率时,存在不易测准最小偏向角或明暗分界线的位置,测量量较多及测量原理复杂等缺点,本文提出了垂直折射法测量三棱镜折射率的理论公式和实验测量方法。采用此方法对两种不同顶角三棱镜进行测量,通过计算其折射率,验证了该方法的测量误差较小,可行度高。     

布拉格光纤光栅等效芯径和折射率的测量

提出一种通过布拉格光纤光栅传输谱线计算其纤芯直径和折射率的方法.实验中采用较短波长的相位掩模板及紫外光照射载氢的单模光纤来写布拉格光栅.通过测量LP01模与反向传输的LP01、LP02模耦合所对应的损耗峰,并将对应的两中心波长分别带入色散方程,来计算同时满足布拉格光栅相位匹配条件的解,即可求出该光纤光栅纤芯直径和折射率.这种方法为测量光纤光栅参数提供了一种新的途径.     

全反射比较法测量液体折射率色散的研究

基于全反射原理,提出一种用比较法测量液体折射率色散的方法.分析了棱镜全反射比较法测量液体折射率色散的基本原理,推导得到折射率色散的计算公式.结果表明:待测液体折射率色散与标准液体折射率色散、全反射极限出射角有关,与棱镜折射率色散无关;搭建相应的实验光路及系统,通过与阿贝折射仪及双棱镜法测量折射率色散对比证明了该方法的准确性.实验测量了葡萄糖水、印度墨水、聚苯乙烯溶液、品红溶液、唾液、汗液及不同浓度蜜糖溶液样品的折射率色散曲线,同一样品的折射率随着波长的增加而降低,并通过柯西色散公式得到相关样品色散曲线的拟合方程.实验表明:测量液体折射率的精度约0.000 2;分离餐后汗液、唾液的折射率明显高于餐前,这一实验结论给糖尿病的无创检测血糖提供一种可能的思路.文中提出的方法不需要棱镜折射率及其色散数据,具有实验系统简单、样品量少、测量过程方便、测量精度高等特点,不仅适合于透明及弱吸收散射的液体,而且可被用于固体折射率色散的测量,具有实际推广应用意义.     

利用单波长椭偏仪对各向异性薄膜光学常数和欧拉角的研究

基于椭偏测量原理和4×4矩阵法原理,提出了利用单波长椭偏仪在光轴平行于薄膜表面方向上测量各向异性薄膜的薄膜参数(包括双折射率、厚度及欧拉角)的方法.通过转动待测样品90°的方法,得到2组椭偏参数,利用反演算法对2组椭偏参数进行反演,得到各向异性薄膜的4个薄膜参数;采用数值模拟分析了入射角、薄膜厚度、欧拉角及其定位误差对测量结果的影响;实验测量了光轴平行于样品表面的各向异性聚酰亚胺薄膜样品在转动前后的椭偏参数,并进行反演.结果表明:该方法提出的算法反演稳定性好、精度高;该方法测得各向异性薄膜的寻常光折射率、非寻常光折射率、厚度以及欧拉角的精度分别达到0.000 1、0.000 1、0.1 nm及0.03°;寻常光折射率、非寻常光折射率、厚度的最大测量误差分别为0.001 2,0.004 4以及4.57 nm;该方法具有较好的测量稳定性、自洽性及可靠性.文中提出的方法具有测量过程简单、对实验仪器要求低的优点,拓展了单波长椭偏仪的测量范围,提出了各向异性薄膜参数的测量方法,具有实际应用意义.     

基于SPR的液体折射率检测研究

精确的折射率测量可以深入的了解介质微小的物理或者化学变化。提出一种基于Kretschmann棱镜结构的SPR折射率检测方法。首先利用Mathematica软件重点分析Kretschmann模型结构下待测样品折射率变化对表面等离子体共振吸收峰的影响,得到吸收峰随样品折射率的变化关系。在此基础上,构建Kretschmann模型并进行了酒精与水混合溶液的折射率测量。最后得出该方法能够有效检测到样品反射谱曲线,且与理论曲线趋势基本一致,在1.33~1.36折射率范围内检测的灵敏度可达86.88 deg/RIU。本研究方案对研制表面等离子体共振折射率传感器具有良好的价值。     

共焦球面F-P干涉仪测量液体折射率和浓度的实验研究

以单模石英光纤为传光介质,共焦球面F-P干涉仪为传感器件,面阵分体CCD摄像机为图像接收器件设计了一套液体折射率和浓度的测量系统,对不同浓度的酒精溶液进行了测量．实验结果表明,采用该系统可以探测到10-5量级的折射率变化量,和相应的溶液浓度变化精度也为1．0×10-5,相对于传统的折射率测量方法,这种测量系统调整方便,操作简单,能够用于液体折射率和浓度变化过程的在线测量．     

基于SPR角度调制技术的溶液折射率检测系统

为了实现溶液浓度的实时监测,设计了基于表面等离子体共振(SPR)原理的溶液折射率传感器及其应用系统.采用Kretschmann棱镜耦合模型,用角度调制的方法对此传感器进行定标和测量,将折射率的变化与共振角的改变对应起来,经过光电转换,用计算机采集数据,实现溶液折射率的实时检测.实验结果表明:在其他光学参数固定的情况下,一个固定的折射率对应一个最佳的共振角度和共振波长,折射率与最佳共振角度成线性关系U=-1.206d-8.140.实验数据显示,灵敏度可达0.208 V/(0.001n)(n为折射率).该系统成本低,测量精度高,有推广应用价值.     

弱吸收薄膜光学参数的自泵浦相位共轭干涉测量分析

采用一种新方法——自泵浦相位共轭干涉测量法,测量弱吸收薄膜的光学参数:折射率、吸收系数以及厚度,实验结果表明,该方法具有操作简便,并能自动消除相位畸变等优点。     

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。     

基于极化不敏感超材料的类电磁诱导透明特性研究

设计了一种由4条金属直线和1个圆环构成的类电磁诱导透明超材料，当电磁波垂直入射到该超材料表面时，其具有水平极化和垂直极化不敏感特性。仿真了超材料的传输曲线特性，以及其表面电流分布特点，计算了相位传输曲线和群折射率，并对其介电常数传感特性进行了分析。计算所得群折射率最大值可达380，说明该超材料可用于制作慢光器件。用于制作传感器时，其D_FOM值约为20.13，与前人所设计的传感器相比，具有较高的灵敏特性。研究结果表明，该超材料在制作慢光器件和传感器件方面具有一定的应用价值。     

基于等厚干涉原理测量NaCl溶液浓度

溶液浓度是一个重要物理量。溶液浓度的变化会引起折射率变化。根据等厚干涉的原理,提出通过测量溶液的折射率来确定其浓度的光学方法。以NaCl溶液为例,测量误差低于3%。     

含负折射率材料光子晶体耦合腔的传输特性

基于三分Cantor分形多层序列结构,设计了一种一维光子晶体耦合腔结构.用传输矩阵法研究了当引入的缺陷介质为负折射率材料时,该晶体耦合腔的传输谱和场局域化特征;在透射谱中得到了一个半高宽仅为0.19 nm的超窄透射窗口,通过曲线拟合得出了缺陷层折射率与超窄透射窗口位置之间的非线性解析关系.新耦合腔结构在光通信超密集波分复用和光学精密测量等领域中有一定的应用价值.     

精确测量棱镜材料折射率的改进方法

介绍一种测量棱镜材料折射率的简单方法———垂直入射法,该法原理和测量过程简单,有较高的测量精确度,利用这种方法来测量棱镜材料的折射率,所测结果与已知折射率非常近似,具体误差不超过0.015%.     

垒层介质折射率对光量子阱透射谱的影响

利用传输矩阵法理论,研究垒层介质折射率对光量子阱透射谱的影响,结果表明：垒层高折射率介质的折射率越大,光量子阱的透射峰带宽越窄;垒、阱层介质的折射率之和的比值越大,光量子阱的透射峰带宽越窄。光量子透射峰带宽对垒层介质折射率的响应规律,不仅可以解决自然介质的折射率上限问题,而且为设计窄带高品质的光学滤波器件提供理论依据,同时对光量子阱的理论研究也具有积极的指导意义。     

一种利用光强差测量介质折射率的简单方法

介绍一种测量均匀介质折射率的简单方法，该法不受样品尺寸限制，加工精度要求低，而且测量过程简单．利用这种方法来测量冕牌玻璃K9的折射率，所测结果与已知折射率近似，具体误差不超过1％。     

TM polarization characteristics on thermal radiation of a negative refractive index thin film

Thermal radiation TM polarization characteristics of a negative refractive index thin film was studied based on the transmit matrix method and Kirchhoff radiation law. The influence of the thin film parameters on the thermal radiation directional characteristics and spectral property were discussed. And the influence of the evanescent waves was also discussed. The results show that two factors play important roles in the thermal radiation of negative index thin film: one is the interference effect of the thin film structure to the electromagnetic waves; the other is the photon tunneling effect of the negative refractive index material, which was caused by the amplifying evanescent wave. These indicate that spectral and directional characteristics of the thermal emissivity can be modulated by modifying the structure and the physics parameters of the negative refraction index thin film. Supported by the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50606003) and Aeronautic Science Foundation of China (Grant No. 2007ZA51006)     

内反射传感方法测量溶液浓度的机理探讨

介绍用光学传感方法对溶液浓度进行选择性测量.讨论了光与物质相互作用所产生的反常色散现象;分析了具有吸收谱的物质的复折射率与波长的关系;研究了反射率的衰减及衰减全反射现象.实验结果表明,这种传感方法对溶液浓度的选择性测量是有效的.