石英玻璃亚表面微裂纹的偏振激光散射检测方法

石英玻璃等光学硬脆材料在加工过程中不可避免地产生亚表面微裂纹,从而对光学元件的使役性能具有显著影响。因此,石英玻璃亚表面微裂纹的无损检测对于优化石英玻璃加工工艺进而提高加工质量具有十分重要的意义。提出了基于偏振激光散射(Polarized Laser Scattering,PLS)的石英玻璃亚表面微裂纹检测方法,搭建了PLS无损检测系统。通过压痕实验以20 mN,50 mN,100 mN压力制备亚表面微裂纹深度为5.27μm,9.7μm,15.42μm的压痕试样,使用PLS检测系统对压痕试样进行无损检测,探究PLS信号与亚表面微裂纹深度的对应关系。通过不同粒径磨粒(1~20μm)研磨制备亚表面微裂纹深度为1~10μm的研磨试样,发现研磨PLS检测信号与亚表面裂纹深度之间呈幂函数关系。搭建的PLS检测系统可以对深度小于10μm的石英玻璃亚表面微裂纹进行有效检测与量化。PLS检测系统检测结果可实现研磨石英玻璃微裂纹检测,进而为亚表面微裂纹控制及加工工艺优化提供指导。

偏振激光在大气传输中的退偏研究

用蒙特卡罗方法对偏振激光在浓雾和弱雾中的传输特性进行建模。当偏振激光波长相同时,分别分析计算了偏振激光在浓雾和弱雾中不同雾气粒子半径下传输的退偏特性。并比较了偏振激光在不同传输距离时,其偏振角的变化情况。仿真结果表明:1)雾粒子半径较小时,偏振角变化最大的主要集中在后向,而前向整体上的偏振角很小,球形粒子的单次前向散射偏振角是不变的;2)随着雾粒子半径的增大偏振角出现了越来越多的复杂旁瓣;3)光散射偏振角随着光传输距离的增加而增大,并且在浓雾中传输比在弱雾中传输的退偏大。

微脉冲偏振激光雷达探测城市底层气溶胶

以单脉冲能量2μJ,重复频率1kHz的Nd∶YAG固体激光器为光源研发了一台便携式人眼安全可三维扫描的微脉冲偏振激光雷达系统,可实现对城市底层气溶胶球形特性和分布情况的探测.为保证在西北地区等高密度气溶胶聚集的地域,实现近地表80～1 000m范围内的精确探测,系统的光电检测采用模拟探测技术.利用该激光雷达系统首次对冬季西安局部地区1 000m范围内大气气溶胶退偏比进行了俯仰扫描探测,并分析了天气过程和地面状况对退偏比的影响.实验结果表明,探测期间无明显沙尘事件发生,探测区域内气溶胶的退偏比在0.1左右,在无绿化带的交通干道交叉口等局部区域,受地面状况影响退偏比偏高,并获得了退偏比值与天气过程的初步关系,同时也验证了系统的可行性.研究成果可对城市底层气溶胶的产生、传输及扩散特性研究提供科学数据.

线偏振激光在磁化等离子体中的调制不稳定性

采用洛伦兹变换推导了线性偏振激光在磁化等离子体中的非线性色散关系,根据Karpman方法推导出横波的非线性控制方程,利用线性偏振激光在磁化等离子体中的非线性色散关系和非线性控制性方程,分析了在磁化等离子体中有限振幅的扰动引起的调制不稳定性,得到了线性偏振激光的调制不稳定的时间增长率与扰动波数之间的函数关系。分析结果表明:激光等离子体的临界面附近的磁调制不稳定性的时间增长率显著增大。

一种增加线偏振激光输出的新型谐振腔

阐述了一种增加线偏振激光输出的新型谐振腔理论分析和实验研究。在34 J的电注入下,重复率20Hz时,得到灯泵浦线偏振激光230mJ,比原来提高了10%,光-线偏振光效率为13.5%。并对进一步增加线偏振激光输出提出了方案。

利用两束同色圆偏振激光场产生水窗区间阿秒脉冲

数值研究了氦原子在两束同色圆偏激光场下发射高次谐波以及阿秒脉冲的特点.计算结果表明,当适当调节两束激光场的波长,相位以及时间延迟时,不仅高次谐波谱的平台区域能得到很大的扩展,而且谐波的强度也有较大的增强,形成了一个500 e V的超长平台区.最后,通过适当的叠加谐波平台上的谐波,可获得一系列脉宽为35 as左右的水窗区间阿秒脉冲.

偏振激光扫描仪测量视网膜神经纤维层厚度的重复性

目的评价在正常者和青光眼患者中偏振激光扫描仪检查神经纤维层厚度的重复性。方法50例原发性开角型青光眼患者和60例正常者用偏振激光扫描仪行神经纤维层厚度的检查。每例患者同一天内行3次检查,记录下列指标:TSNIT平均值、上方平均值、下方平均值、TSNIT标准差和神经纤维层厚度指示(nerve fi-ber indicator,NFI)值。随机区组方差分析用于检验各次检查之间的差异。计算每例患者三次检查的平均值和标准差,得出所有标准差的平均值及95%可信区间。计算各指标的变异系数(coefficient of variance,CV)及其95%可信区间。结果在正常者和青光眼患者中,各指标三次检查之间差异均无统计学意义(P值均>0.01)。正常者和POAG患者NFI值三次检查的标准差的平均值分别为1.87和3.38。正常者中,TSNIT平均值、上方平均值、下方平均值和TSNIT标准差的平均CV分别为1.67%,2.40%,2.62%和6.16%。POAG患者中,各指标的平均CV分别为2.59%,2.50%,3.98%和6.37%。结论在正常者和青光眼患者中,偏振激光扫描仪的重复性均很好。

基于偏振激光辅助照明的ICCD探测技术研究

为了验证偏振激光辅助照明ICCD探测目标的可行性,I以偏振成像探测原理为基础,提出一套基于偏振激光辅助照明的ICCD探测系统。该系统采用808nm人眼不可见偏振激光辅助照明,ICCD对后向散射激光进行检偏和光电信息转换,实现背景中目标的偏振成像探测。通过在野外环境中对该系统的探测能力进行实验测试,结果表明,在0°、45°和90°检偏角下,人造金属涂漆目标对照射偏振激光退偏小于10%;绿色背景对照射偏振激光退偏度约50%;沙土地面退偏度约30%,人造金属涂漆目标相对于自然背景随检偏角增大图像对比度也越大。

舰船尾流偏振激光探测方法研究

基于偏振效应光尾流探测方法是利用偏振激光对含不同尺度气泡尾流及其与海水介质散射后的偏振差异来实现对尾流的有效检测和跟踪。在分析尾流几何模型及其气泡分布的规律的基础上,建立了舰船尾流偏振光检测模型,提出了一种偏振激光尾流检测方法,并利用偏振光特点对探测器进出入远、近距离尾流的舷别信息进行了分析,对此方法进行了可行性试验研究。试验结果表明:该方法可行,特别是能精确对远距离尾流进行探测,对远、近距离尾流都适用。

径向偏振激光反射腔镜的研究

近年来,径向偏振光因为其特殊的偏振特性而受到广泛的关注。本文以耦合波理论中的T矩阵算法为基础,用Matlab语言编制了能够计算多层复合结构光栅的程序算法,并用此程序算法对多层光栅模型进行了理论模拟。综合模拟结果,设计出光栅周期为1000 nm、槽深为70 nm、占空比为0.5和Ti2O5/SiO2交替镀膜35层数的径向偏振反射腔镜,并通过微纳加工工艺制备出光栅反射腔镜样品,将其应用于自行搭建的Nd∶YAG激光器系统中,获得了输出功率12.6 W,偏振纯度为96%的径向偏振光。

偏振激光扫描仪(GD_XVCC)和Octopus自动视野计在垂体瘤检查中的比较

背景与目的:视野缺损的发现在垂体瘤的诊断和随访中仍占一定地位,本研究比较偏振激光扫描仪(GDXVCC)和Octopus自动视野计在垂体瘤检查中的相关性及两种检查方法对检测垂体瘤的敏感性。方法:对2004年1月至2006年8月在我院经病理或内分泌检查、MRI确诊的56例垂体瘤患者(112只眼)分别行GDXVCC和视野(VF)检查,所有患者VF检查使用Octopus自动视野计TOP程序。分析GDXVCC检查所得的双眼视网膜神经纤维层(RNFL)平均厚度、上方厚度、下方厚度与相对应的视野检查所得的双眼平均敏感度(MS)、丢失方差(LV)的平方根及神经纤维指数(NFI)与平均缺陷度(MD)这6组参数,并分析这两种方法分别针对神经纤维结构和功能在垂体瘤视功能损害情况下的相关性和敏感性。结果:所有相关参数比较,均有统计学意义。双眼GDXVCC的RNFL平均厚度与VF检查的MS,上、下方的RNFL平均厚度分别与下、上方的MS比较均呈线性正相关(整体P<0.01、上方P<0.05、下方右眼P<0.05,左眼P<0.01);双眼RNFL平均厚度与LV的平方根呈线性负相关(P<0.05),左眼均较右眼明显。双眼GDXVCC的NFI与MD呈线性正相关(右眼P<0.05,左眼P<0.01);双眼RNFL平均厚度Octopus自动视野计检测垂体瘤的敏感性为69.64%,GDXVCC检测的敏感性为59.82%(P>0.05),两种方法联合检测的敏感性为80.36%(P<0.05)。结论:GDXVCC操作简单,可重复性强,可以有效地定量检测出RNFL的受损部位及程度,客观反映垂体瘤患者RNFL结构的损害,并与视野检查发现的缺损有一定的相关性,但无法定位肿瘤。两者联合大大提高了对垂体瘤检测的敏感性,便于临床监测视功能的变化,更好地追踪垂体瘤患者RNFL的信息。

偏振激光显微镜补偿光路的分析

偏振激光显微镜补偿光路的分析梁瑞生，唐志列，司徒达（华南师范大学物理系，广州５１０６３１）测量物质的光学二向色性和双折射（线偏振和圆偏振），圆差分散射和场感生辐射、重发射等效应，对于分子的构成分析特别重要。它可以了解有关分子维度、偶极矩、光学各向异性...

机载近红外偏振激光雷达探测过冷云研究

针对过冷云分布的探测,设计了一种近红外机载偏振同轴微脉冲激光雷达系统。该系统采用波长1550 nm激光激励,可有效减少云中小尺度气溶胶粒子的消光,从而提高大尺度云粒子的探测距离和效率。通过非球形粒子的退偏比来甄别云粒子相态,同时提出了云含水量的激光雷达反演算法,并结合机载温度数据和对流层特征,反演过冷云的空间分布。基于标准大气模型和机载仪器的云粒子谱数据,仿真分析了不同激励波长偏振微脉冲激光雷达在两种对流层云中的探测性能,结果表明下层云中的探测距离约为1.1 km,而上层云中的探测距离可达1.5 km。

偏振激光扫描仪联合个体化角膜补偿技术对可疑青光眼的随访研究

目的对临床可疑青光眼患者进行长期的偏振激光扫描仪联合个体化角膜补偿技术(scanning laser polarimetry with variable corneal compensation,GDxVCC)随访,分析GDxVCC对该类患者的诊断价值。方法选取门诊可疑青光眼的眼底检查视乳头杯/盘比(C/D)≥0.4,或双眼不对称且C/D差值≥0.2,静态视野检查结果正常患者68例,随访前后均用GDxVCC检查(采用相同的角膜补偿值)。如双眼C/D值相同,随机选取1眼,如C/D值不同,则选取C/D值大的1眼,对结果进行t检验统计学分析。结果随访时间6～30个月,平均(12.5±7.0)个月,眼底C/D值为0.57±0.17。随访前后GDxVCC检查:椭圆平均值分别为50.33±7.72和49.66±8.12,上方平均值为58.72±13.56和58.18±12.01,下方平均值为60.71±11.31和59.13±11.95,神经纤维指数为30.85±19.62和33.03±21.22,差异无统计学意义,但从绝对数值上,椭圆平均值、上方平均值和下方平均值变小,神经纤维指数变大。其中7例(10.3%)诊断为青光眼,21例(30.9%)排除青光眼,40例(58.8%)仍需进一步随访。结论对临床怀疑青光眼的患者应长期进行随访,GDxVCC随访对青光眼的诊断有一定的价值。

圆偏振激光脉冲附加静电场或太赫兹场时H_(2)^(+)高次谐波产生

本文通过数值求解二维含时薛定谔方程理论研究了圆偏振激光脉冲(circularly polarized laser pulse, CPLP)作用下H_(2)^(+)的高次谐波产生(high-order harmonic generation, HHG).通过对比CPLP附加静电场和CPLP附加太赫兹场(terahertz, THz)时的高次谐波发射谱发现,当在CPLP的y方向附加静电场时,谐波谱出现双平台结构,且布满调制,通过电子波包概率分布图像发现,电子三次与母核复合,量子轨道之间产生了较严重的干涉.当附加相同强度的THz场时,电子仅两次与母核复合,量子轨道之间的干涉减少,最终得到了86 eV到208 eV带宽为122 eV的连续谱,相比于附加静电场,谐波谱变得连续且平滑,实现了量子轨道调控.最后,利用半经典三步模型、时频分析和电离几率等对谐波发射物理机制进行了深入研究.

圆偏振激光附加太赫兹场作用下的高次谐波发射和孤立阿秒脉冲的产生

本文通过数值求解二维含时薛定谔方程,研究了圆偏振激光和太赫兹组合场作用下,H+2的高次谐波发射和孤立阿秒(1 as=10-18s)脉冲的产生.研究发现,无论在圆偏振激光场的x或y方向附加一个太赫兹场,都可以产生一个比较平滑的连续谐波谱.通过时频分析我们发现,高次谐波的贡献主要来自于短轨道.适当选取一些级次的连续谐波进行叠加,可以得到129 as或83 as的孤立阿秒脉冲.

偏振激光雷达增益比定标方法对比研究

增益比定标误差是影响偏振激光雷达退偏比精度的主要因素之一,观测前必须进行准确的增益比定标。本文分析了现存多种增益比定标方法的基本原理,并通过实验对比了+45°法、±45°法、△45°法、旋转拟合法与退偏器法等增益比定标方法的定标准确性与优缺点。实验结果表明:△45°法、±45°法与旋转拟合法在对准偏失角较小的情况下定标相对准确,但±45°法与旋转拟合法操作较为繁琐。+45°法在无对准偏失角的情况下定标误差仍较大。退偏器法操作最简便,但会受到非理想退偏器的制约。通过理论分析与实验对比,本文给出了增益比定标方法的最佳选择,即在一般情况下采用△45°法定标,在有高精度退偏器的情况下采用退偏器法定标。

偏振激光雷达系统研制及实验测量

本文主要讨论一种偏振激光雷达系统的总体设计方案,应用于白天和夜晚卷云后向散射光退偏振比的探测研究。介绍了偏振激光雷达的探测原理,及此偏振激光雷达系统的结构、技术参数、探测方法、数据处理及结果分析。初步的实验结果表明,青岛上空高度在1.5km左右的卷云的退偏振比在0.1～0.2之间。

基于偏振激光雷达对远距离传输沙尘在局地混合过程的观测研究

利用国控站点的PM_(2.5)和PM_(10)含量,分析了一次蒙古地区沙尘的远距离传输事件;并结合532 nm偏振激光雷达的观测结果,研究了沙尘在武汉地区的混合过程。研究表明,在这次沙尘事件中,边界层顶的夹卷过程和边界层内的对流混合对沙尘在局地的分布起到重要的作用。在沙尘输入初始时期,沙尘高度约为1 km,主沙尘层经过边界层顶的夹卷过程进入边界层内,并在对流混合作用下在边界层内最终呈现近似均匀的高度分布。在沙尘事件末期,北方污染的输入带来约4300 t城市气溶胶,约为军运会期间武汉地区城市气溶胶总含量的十倍。

PML偏振激光雷达定标因子实验方法确定

一台532 nm单波长的偏振米散射激光雷达用于测量大气后向散射回波信号和线性退偏振比。为了准确获得大气气溶胶和云的退偏振特性,两个偏振通道的标定因子k必须精确确定.采用三种不同的实验方法来确定偏振激光雷达的标定因子,详细叙述了测定方法、过程、结果及误差分析。最后,将标定后的激光雷达探测结果与CALIPSO数据进行比较,进一步验证了方法的可行性.