基于等离激元法布里-珀罗腔折射率测量的实验设计

利用自下而上的纳米加工工艺,制备了一种由银纳米线对和金膜构成的等离激元法布里珀罗(F-P)腔。暗场散射光谱和数值模拟表明,金膜表面传输的表面等离激元经银纳米线对的多次反射下,会在腔内形成驻波现象,并在散射光谱中呈现出多光束干涉调制的光谱线型。利用这一原理设计一个折射率测量实验,通过测量不同浓度甘油溶液的折射率,得到了F-P腔共振波长随溶液折射率增大的线性红移规律。进而通过调谐F-P腔的长度,得到该F-P腔最高的探测灵敏度为555 nm/RIU。

基于CCD成像自动对准技术的玻璃折射率测量系统研究

为了实现快速准确地测量玻璃材料的折射率,研究了基于CCD成像自动对准技术的玻璃折射率测量系统。该系统采用CCD成像与图像自动对准技术代替人眼目视瞄准;用光电轴角编码器代替光学度盘,实现了折射光线偏转角的精确数字测量;用电机控制成像系统,实现双线夹单线图像对准,并自动蜂鸣报警。实验结果表明,该系统对玻璃折射率的测量精度优于±3×10-6,比国内现阶段传统折射率测量设备的测量精度提高一个数量级。

基于光电技术的玻璃折射率测量

折射率是玻璃的重要光学性能之一,其测量方法很多。为了准确、快速、适应性好地测量玻璃折射率,提出一种基于光电技术的新测量方法。利用平行平板玻璃对入射光线的侧向偏移特性,可以得到不同折射率的玻璃对光线的不同偏折程度来确定折射率和偏移量之间的关系式,并通过采用位置敏感探测器将光斑像点的位移转化为电信号的输出,从而实现折射率转化为电信号。设计了光学系统和信号处理单元,通过实验测得了K9玻璃的折射率,并与最小偏向角法测量折射率进行对比,测量数据表明该方法可行,测量精度可达到10-4,可以满足测量高精度玻璃折射率的要求。

两种空气折射率测量方法研究

折射率是表征介质光学特性的物理量之一。空气折射率会随空气状态而改变,在许多研究领域有重要的参考价值。介绍了基于传感器的空气折射率测量仪的系统硬、软件设计,并给出不同温湿度条件下对空气折射率的测量结果;又利用传统光学方法对空气折射率进行了测量,对2种方法的测量结果进行了比对。结果表明,在考虑到传感器温度测量精度仅为0.1℃的精度不高的情况下,该文设计的空气折射率测量仪的测量结果是正确和可信的。

块状材料的折射率测量实验研究

利用迈克尔逊干涉仪对透明平板材料如玻片的折射率进行了测量研究，通过分析实验中的光程差，分别采用He-Ne激光器和白炽灯做光源，根据干涉条纹的吞吐变化规律、条纹形状与颜色，对测试结果进行分析。测试结果表明该方法改善了传统干涉法测量折射率时玻片瞬间条纹移动数目不易精确计数的弊端。

基于机器视觉的快速玻璃折射率测量方法

为实现玻璃折射率快速、高精度测量需求,提出一种基于机器视觉的玻璃折射率测量方法.推导了玻璃折射率测量数学模型,采用自准直平行光管实现传统V棱镜平行光管的功能,同时对V槽的装卡倾角进行正交性校准;双CCD结合棱镜分光实现大视场拼接,运用图像处理技术直接测量折射光线的偏折角.搭建试验样机,并与传统V棱镜折射仪和数字化V棱镜折射仪进行对比.结果表明测量精度优于±2×10-6,测量速度少于10s.测量精度和测量时间都优于前两者,对实现快速、高精度光学玻璃折射率测量具有实际意义.

奇偶探测超分辨率折射率测量的理论研究

传统波动光学法测量样品折射率所采用的探测方法主要是强度探测和波长探测。波长的最佳检测器件为干涉型光谱仪,干涉型光谱仪是通过光功率计测量信号强度、分析条纹数目变化及所对应的光程差,进而计算出信号光波长,因此,其本质仍是以强度探测为基础的。然而,利用强度探测干涉信号,分辨率受经典衍射极限限制,很难得到进一步提升。为了解决这一瓶颈问题,本文提出利用奇偶探测突破经典分辨率的极限限制,实现超分辨率折射率测量。根据量子探测与估计理论,推导了奇偶探测和强度探测折射率测量信号及其灵敏度表达式,并进行了数值对比分析。同时,研究了损耗对系统输出信号分辨率和灵敏度的影响。数值结果表明:奇偶探测分辨率是强度探测的2π √N倍,实现了超分辨率折射率测量,最佳灵敏度达到了折射率测量散弹噪声极限λ/(2π/√N)损耗降低了信号的分辨率和灵敏度,除极大损耗和极低光子数外,奇偶探测信号分辨率始终优于强度探测。最后,从探测手段本身出发分析了奇偶探测超分辨率折射率测量的物理本质。

基于长度可变真空腔的激光干涉空气折射率测量误差分析与补偿

为了解决基于长度可变真空腔的激光干涉空气折射率测量中透光窗片倾斜和真空腔内残余气压对测量精度的影响,本文分析了真空腔拉伸过程中透光窗片倾斜引入的误差,并提出了透光窗片倾斜误差检测和补偿方法,同时研究了真空腔内残余气压的测量和补偿方法。为了验证所提出方法的可行性,搭建了基于长度可变真空腔的激光干涉空气折射率测量系统,测量结果与Edlén公式结果进行对比。实验结果显示,本系统测量结果与Edlén公式结果具有较好的一致性,在2.2 h和20 min内,两者之间偏差的标准偏差分别为2.34×10^(-8)和2.89×10^(-8),这表明本文所提出的空气折射率测量误差补偿方法是可行和有效的,可应用于激光干涉精密位移测量中空气折射率的实时补偿。

小尺度表面粗糙度与介质吸收对介质折射率测量的影响（英文）

将介质表面的小尺度粗糙度等效为覆盖在理想光滑表面上的多层等厚折射率渐变的薄膜,并通过特征矩阵计算多层等效膜模型的P光反射率与入射角的关系.将吸收介质的折射率虚部带入菲涅尔公式进行计算.运用COMSOL Mutiphysics软件对表面粗糙度和介质吸收进行建模和仿真计算.计算结果表明,小尺度表面粗糙度与介质吸收都会导致折射率测量产生误差.分别考虑以布儒斯特角和全反角作为折射率测量的手段,为了得到优于10^(-5)的测量准确度,测量表面粗糙介质的折射率时,采用全反角进行判定;测量具有吸收效应的介质折射率时,采用布儒斯特角进行判定.

基于后焦面成像的液体折射率测量实验

利用磁控溅射方法在玻璃衬底上沉积一层金膜作为光学薄膜基底,在金膜上滴涂不同浓度的待测氯化钠溶液.利用光线与金属和溶液界面的表面等离子体的耦合,通过白光后焦面上暗环的相对位置,结合表面等离子体的相关理论,得到不同浓度溶液的折射率,并且分析了基于后焦面成像测量液体折射率方法的误差来源,提出了提高测量精度的办法.该实验结合了高精度的微纳加工技术以及后焦面成像过程,提出了一种新的液体折射率测量方法,在物质分析以及传感等方面有重要应用.

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。

光纤SPR传感器参数对折射率测量灵敏度的影响

为了研究光纤表面等离子体共振(SPR)传感器参数对折射率测量灵敏度的影响,采用双频激光外差干涉相位测量光路结合光纤型SPR传感器进行了折射率测量,并对光纤SPR传感器不同纤芯直径对传感器灵敏度影响进行了分析。在光纤SPR传感器适应的折射率范围内,分别使用纤芯直径为300μm的光纤和400μm的光纤,测量不同质量分数下的甘油、蔗糖、氯化钠溶液的相位差,并计算对应折射率;分析了在传感器适用的折射率范围内,各溶液质量分数与折射率之间的关系,并对理论结果进行了实验验证。结果表明,纤芯直径越小,传感器灵敏度越高,灵敏度可达10-5量级;密度越高,测量中的稳定性越高,最大相位差标准差为0.145°;分子量越大,精度越高,蔗糖的测量计算值与阿贝折射仪标定值之间的差值最大为0.52×10^(-4)。该研究为光纤SPR传感技术的进一步研究及应用提供了较好基础。

聚合物光纤折射率测量的研究

介绍了采用相移干涉法进行聚合物光纤剖面折射率分布测量的技术,并着重阐述了相移技术和去包裹技术的原理。

STEM视阈下基于翻转课堂模式的《普通物理实验》课程教学探究——以“折射率测量”为例

针对当前《普通物理实验》课程教学所面临的困境,探讨STEM视阈下基于翻转课堂模式的可行性。在此基础上,结合普通物理实验中"折射率测量"教学内容,探究"6-E"教学模式,即:参与、探究、解释、延伸、评价、总结6个阶段开展教学,取得了良好效果。

基于恒偏向角法的直角三棱镜折射率测量方法

三棱镜是实验中常用器具,为确定直角三棱镜所具有的光线折射能力,提出基于恒偏向角法的直角三棱镜折射率测量方法。在基础测量技术的支持下获取准确的光线色散规律,绘制直角三棱镜偏向角的光路图。设计对比应用实验,利用分光计元件测量三棱镜结构体偏向角,再通过数值分析的方式,突出基于恒偏向角法的直角三棱镜折射率测量方法的实用性价值。

角度位置自动识别的红外折射率测量

为准确快速获得块体硫系玻璃红外波段的折射率,搭建了基于类准直测量法的折射率测量系统。该系统采用液氮制冷的碲镉汞探测器和特殊的光路实现了光强信息的高分辨采集,使用高分辨数据采集卡将角度信息数字化,利用精密步进电机传动控制系统实现了光强信号与位置信号的同步记录。开发的测量软件可自动判别光强峰位信息,自动计算获得待测样品的折射率。对比测试Ge_(20)Sb_(15)Se_(65)、Ge_(28)Sb_(12)Se_(60)、As_2S_3和As_2Se_3商用硫系玻璃在3.39μm和4.8μm处的折射率。实验结果表明,该装置系统测量折射率的标准偏差为10^(-3),测量不确定度为0.002 9,可快速、准确测量块体材料红外波段的折射率。

液体表面光场环状暗斑效应及折射率测量

O552.423 2004064436 液体表面光场环状暗斑效应及折射率测量=Light field circular blur effect on liquid surface and refraction index measurement[刊,中]/吴俊林(陕西师范大学物理学与信息技术学院.陕西,西安(710062)),杨宗立…∥光学技术.—2004,30(3).—308-310 实验发现透过液体介质的光场出现了一环状暗斑效应。进一步研究表明,该效应是由于光在液体介质表面发生全反射引起的,环状暗斑半径的大小与液体折射率和液体厚度有关,当液体折射率一定时,液体厚度越厚,暗斑半径越大;光液体厚度一定时,折射率越大,暗斑半径越小。

基于线阵CCD的折射率和浓度测量装置

本文提出了一种结合激光器和线阵CCD的折射率测量方法,利用光线穿过平行板介质时产生横向位移的特性,实现对透明介质折射率和浓度的高效、准确测量。装置采用红色点状激光器作为稳定光源,并通过衰减片削弱光强,利用旋转平台精确调整入射角,最后用线阵CCD传感器捕捉光斑位置变化,再录入Matlab程序中,实现对介质折射率以及透明液体浓度的实时测量。

透明毛细管管壁折射率的无损测量

介绍了一种无损测量透明毛细管管壁折射率的方法。该方法利用平行光经过装有不同已知折射率标准液体的毛细管后会聚焦点位置不同的原理,通过CCD对会聚焦点位置成像后的图像进行判断,计算出毛细管外轮廓位置和焦距,进而计算出毛细管管壁的折射率,其测量精度可达0.005。分析了毛细管内外径对管壁折射率测量的影响,结果表明,管壁越厚,测量精度越高;同时对毛细管管壁折射率灵敏度和成像系统的景深值进行了计算和比较,结果显示,标准液体折射率越低,标定精度越高。该方法使用设备简单,操作方便,便于对图像观察和识别,实现了对毛细管管壁折射率的无损精确测量。