基于布里渊散射的分布式光纤传感技术

阐述了基于布里渊散射分布式光纤传感技术的原理和分类,简要介绍了BOTDR(布里渊光时域反射)、BOTDA(布里渊光时域分析)、BOCDA(布里渊光相干域分析技术)、BOCDR(布里渊光相干域反射技术)、BOFDA(布里渊光频域分析技术)原理及应用进展。     

光纤分布式布里渊散射传感技术的发展

随着对光纤中非线性效应的不断研究,布里渊散射由于可以同时测量外界环境的温度和应变且测量范围与测量精度均较高,使得其在光纤分布式传感领域得到了广泛的重视和研究.本文介绍了光纤布里渊散射的传感原理,综述了基于布里渊光时域反射、布里渊光时域分析和布里渊光频域分析的光纤分布式传感技术的原理及进展,最后从用户需求方面对光纤分布式布里渊散射传感技术的未来发展方向进行了展望.     

局域表面等离子体研究进展

阐述了局域表面等离子体特性,金属纳米粒子的常用制备方法,以及不同形状、尺寸等因素对局域表面等离子体光谱和灵敏度的影响,分析了表面增强拉曼散射的增强因子与金属纳米粒子的等离子共振波长和拉曼激发波长之间的关系,介绍了局域表面等离子体在生物传感方面的应用.     

局域表面等离子体研究进展

阐述了局域表面等离子体特性,金属纳米粒子的常用制备方法,以及不同形状、尺寸等因素对局域表面等离子体光谱和灵敏度的影响,分析了表面增强拉曼散射的增强因子与金属纳米粒子的等离子共振波长和拉曼激发波长之间的关系,介绍了局域表面等离子体在生物传感方面的应用.     

基于二阶谱的海面微波散射特性仿真

基于波面的二阶谱特征,研究了粗糙海面后向散射特性并进行了数值仿真。仿真结果表明,在散射模型中考虑海浪波面的二阶谱特征时,海面微波后向散射特性呈现出随方位角和入射角等参量变化的差异,体现了粗糙海面的非线性效应。     

单分子表面增强光谱

单分子表面增强光谱的研究不仅对揭示分子与金属纳米结构的相互作用的物理机制具有重要意义, 而且具有重要的应用前景. 本文主要结合我们在单分子表面增强拉曼散射方面的研究工作, 介绍了单分子表面增强拉曼散射的研究进展, 包括增强机理、与入射光偏振的关系、多颗粒体系中对拉曼散射光的偏振调控、单分子表面增强拉曼散射中的光学力问题及单分子表面增强拉曼散射的远程激发, 并简要介绍了单分子针尖增强拉曼散射和单分子表面增强荧光.     

基于转动拉曼-米激光雷达拟合大气边界层内气溶胶光学厚度与PM2.5

提出一种利用转动拉曼-米散射激光雷达米弹性散射信号与转动拉曼散射信号比值来拟合大气边界层1 km以内气溶胶光学厚度与PM_2.5值的方法. 该方法消除了几何因子对近地面探测过渡区所带来的误差,而且消除了近地面大气湿度的影响,能够获得高精度的气溶胶后向散射系数,并在此基础上推导了气溶胶光学厚度（AOD）的计算方法,最后利用实验室转动拉曼-米激光雷达系统测量的2013年北京地区气溶胶数据,拟合获得了2013年北京地区冬夏两季AOD-PM_2.5经验公式.      

基于CALIPSO和转动拉曼-米散射激光雷达研究北京地区大气气溶胶特性

为提高大气气溶胶参数反演结果的准确性,结合实验室研制的转动拉曼-米散射激光雷达和NASA的CALIPSO,仅用2个激光雷达的弹性后向散射信号,无需对激光雷达比进行假设,反演出了2012年春季北京上空晴天、雨后、阴霾天气的气溶胶光学参数的垂直分布. 结果表明:此方法可有效地获取气溶胶消光系数和后向散射系数的垂直分布;气溶胶的消光系数值在阴霾天气最高,晴天次之,雨后最低.      

一种新的表面增强拉曼散射活性基底——在阳极氧化铝模板上用激光脉冲沉积制备镍纳米线

在制备出的阳极氧化铝模板上利用激光脉冲沉积法制得了直径为40nm～70nm的镍纳米线,将镍纳米线涂在栽玻片上作为基底,可以测得很强的苏丹红Ⅱ的表面增强拉曼散射光谱和尖端增强拉曼散射,扩大了表面增强拉曼散射的应用范围,也表明它存在着新的增强方式。同时,用密度泛函理论分别计算了苏丹红Ⅱ的拉曼散射与表面增强拉曼散射的频率。     

基于蒙特卡罗方法的大气激光通信后向散射特性分析

激光在自由空间进行传输时,受大气分子和气溶胶粒子的影响,发生的后向散射效应会降低激光传输系统的可靠性,研究激光在大气中传输的后向散射效应,可以有效提高激光通信系统的安全性和保密性。利用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法对大气后向散射信道特性进行分析,建立了激光在大气中传输的后向散射理论模型,为了提高蒙特卡罗算法的计算效率,在原模型的基础上提出了一种改进的快速蒙特卡罗方法,分析了能见度、非对称因子以及介质反照率对后向散射能量的影响,利用MATLAB进行了仿真模拟分析,得出后向散射能量随能见度、非对称因子以及介质反照率的变化规律,结果表明该方法可以准确和快速地计算后向散射能量,并为激光通信系统的设计提供了依据。     

基于蒸发波导的气溶胶散射特性

利用单球形粒子和双层球粒子的散射模型对大气气溶胶粒子的散射特性进行了分析,对双层球的不同内层折射率和不同粒子半径条件下粒子的散射特性进行了计算,并用两种模型对不同大气湿度情况下海洋气溶胶散射进行了分析和仿真.结果表明:采用双层球模型计算的前向散射强度比用单层球模型进行计算的要大,而后向散射要弱;随着大气湿度的增加,气溶胶粒子半径变大,后向散射变强;用湖面上大气气溶胶粒子散射与仿真的拟海洋气溶胶散射的消光系数比较,实测消光系数值与双层球模型计算的消光系数值更接近.     

锯齿化进气道口面电磁散射影响分析

为研究锯齿化对电磁散射的影响,以两种飞翼布局为基础,建立了直线型、锯齿化进气道口面飞行器模型;采用物理光学法,数值计算了各模型在不同状态下RCS曲线,研究了锯齿化的散射分布影响及RCS减缩值的俯仰角、频率响应特性。结果表明：锯齿化进气道口面可有效降低头向、后向散射波峰,并影响其他角域波峰分布情况;俯仰角增大时,锯齿化RCS减缩值呈震荡递减趋势,不同布局不同角域上表现各异,幅值影响为10~30 dB;频率增加时,锯齿化RCS减缩值呈震荡变化,幅值影响为5~25 dB之间;锯齿化对不同布局的电磁散射影响不同,其中布局A头向30°角域的隐身性能提高最为明显,减缩值为20~30 dB。     

拉曼-米激光雷达污染环境下气溶胶散射系数反演

提出一种针对雾霾等大气污染环境下近地面区域气溶胶后向散射系数的修正反演方法.针对大气污染环境下近地面气溶胶含量激增导致弹性信号强度超过激光雷达抑制比而引发弹性信号泄漏,进而造成转动拉曼信号发生畸变,提出一种拉曼回波信号修正方法;同时考虑了大气温度对大气分子散射应用于气溶胶反演的影响.实验表明,相比经典Raman-Mie气溶胶反演方法,修正算法反演近地面稳定气溶胶层内气溶胶后向散射系数精度可提高约20%,有助于改善拉曼-米雷达在污染环境下的总体探测性能.      

355 nm激光泵浦BN晶体受激拉曼散射实验的研究

自从受激拉曼散射被发现以后,发现了多种拉曼介质,这些拉曼介质有气体、液体还有固体,从这些介质的受激拉曼散射中得到上百条谱线,光谱分布从紫外到近红外,有效拓宽了激光光谱范围。增益较高的拉曼晶体有碳酸盐、硝酸盐和钨酸盐晶体,在这些晶体中Ba（NO3）2晶体是最有潜力的材料之一。该文研制出一套实验系统,通过受激拉曼散射的原理和实验结合来研究硝酸钡晶体的受激拉曼散射现象。研究内容主要包括如下：搭建一级放大1064 nm激光实验系统;在1064 nm有源光基础上,完成泵浦光355 nm激光的搭建;完成355 nm激光泵浦Ba（NO3）2晶体的受激拉曼散射实验研究。     

基于拉曼散射的分布式光纤折叠结构温度传感器

提出了基于光纤折叠结构的分布式温度传感器系统,该系统只采用反斯托克斯散射光的方法解调温度.由于光纤折叠结构的应用,光纤内相对于半长度处对称的两个不同位置的后向拉曼散射所携带的温度场信息相同,这样就可以只探测反斯托克斯散射光强解调出温度,从而消除了传统方法中由于波长不同而引起的损耗差,有效提高了测量精度.最后用时域累加平均预处理信号,再用小波变换使信噪比由1 dB提升到11 dB.     

激光带宽对等离子体中受激拉曼散射不稳定性的抑制效应

本文研究了激光带宽对等离子体中受激拉曼散射不稳定性激发的抑制效应.通过改变激光参数和等离子体参数,利用一维粒子模拟验证了当激光带宽远大于线性增长率时,带宽对受激拉曼散射的线性增长阶段具有明显的抑制作用.模拟研究同时表明通过选择适当的调频参数和降低受激拉曼散射的线性增长率可以使带宽的抑制效应更明显.但是激光带宽并没有使受激拉曼散射完全消失,其抑制作用主要体现在延长不稳定性线性增长的时间.     

表面等离激元增强拉曼散射（SERS）的机理

被称为"指纹谱"的拉曼谱在生物、化学及医学研究中具有重要应用,特别是在单分子传感方面具有优势。但相对于入射光强,拉曼散射信号强度非常弱,需借助科学手段增强信号,即增强拉曼研究,这主要从增强拉曼信号强度和提高信噪比两方面着手。其中,表面增强拉曼散射(SERS)是其中一支极其重要的研究方向。本文从拉曼散射的基本原理出发,研究了金属微纳结构增强拉曼信号的机理,为基于拉曼信号的高灵敏度传感提供理论参考,并给出了一个实验结果。     

单壁氮化硼纳米管拉曼散射强度的计算

利用非共振情况下的键极化模型理论,对单壁氮化硼纳米管的拉曼光谱强度进行研究.考察氮化硼纳米管结构、入射光和散射光的偏振方向以及管轴的取向对散射光强度的影响.计算结果表明:光的偏振方向对拉曼散射强度影响较大,而手性对拉曼光谱的影响较小.针对氮化硼纳米管样品的实际情况,给出无规取向氮化硼纳米管的拉曼散射强度.     

激光与均匀大尺度等离子体相互作用中受激拉曼散射不稳定性的研究

研究了波长为810 nm、脉宽为0.81 ps的圆偏振激光脉冲与毫米量级的一维均匀等离子体相互作用中受激拉曼散射不稳定性;利用一维粒子模拟程序分析了激光沿着靶传播过程中在不同位置的受激拉曼散射,以及激光强度和等离子体密度对受激拉曼散射不稳定性的影响;发现激光强度增强和等离子体密度的增加（1/4临界密度内）均能够促进受激拉曼散射的发展.研究结果可为点火试验的设计提供参考.     

苯甲酸的表面增强拉曼散射研究

表面增强拉曼散射(SERS)自发现以来,已经做了大量实验工作。有些分子的拉曼散射截面可增强10~6倍,而有些分子则无增强现象。通过实验与理论分析,一般认为增强既有电磁效应,又有化学效应,两种作用的强弱取决于SERS活性表面与吸附分子,也与它们之间的相互作用有关。笔者曾研究了一些染料分子的表面增强拉曼散射的激发波长关系。本文研究苯甲酸分子的表面增强拉曼散射与普通拉曼散射的联系与不同。