基于后焦面成像的聚合物平面波导光学参数测量仪

基于后焦面成像确定波导传播特性的基本原理,结合平面波导中的菲涅尔反射理论,设计了一种聚合物平面波导光学参数测量仪。通过MATLAB拟合处理数据实现了对样品局部折射率和厚度高精度、高空间分辨率的实时测量,平面波导厚度测量精度可以达到纳米量级,空间分辨率可达到300 nm。该测量仪结构简单、易于操作,在光学传感和细胞内生物传感领域具有很高的应用价值。

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.

表面等离子体共振后焦面吸收谱识别方法研究

表面等离子体共振(SPR)技术作为一种检测方法,具有高精度和高实时性的特点。基于表面等离子体共振检测系统,通过识别表面等离子体共振后焦面图像中的吸收谱,检测材料特性。吸收谱识别方法主要是手动勾画或一维灰度统计,这2种方法均无法在强噪声背景下对大批量后焦面图像进行有效识别。针对这一问题,基于霍夫变换、形态学与最小二乘法,提出了一种高效的吸收谱识别方法,在含有强噪声的表面等离子共振后焦面图像识别问题中有着很好的表现。这种方法弥补了现有方法的不足,为表面等离子体共振后焦面吸收谱识别问题提供了一种全新的思路。

显微镜后焦面图像的自动识别与分析

微纳结构的表面模式及波导模式等耦合辐射过程,可以被有效地用于在远场研究近场光-物相互作用。而在近场光学表征和高灵敏传感等应用研究过程中,一个优化完善的显微系统可以为研究人员带来便利,同时也让高通量数据存储、测试和分析的实现成为可能。利用模式特征的图像处理过程不但可以完成大量数据的快速自动识别,而且可以实现无人值守的监测和分析。为研究光子晶体结构中的模式特性,通过模式提取完成了光路的自校准;在含荧光探针的耦合辐射当中,利用模式间的配准完成了荧光信号的耦合角度测算;利用表面模式的传感特性完成了对环境折射率变化的监测。研究结果表明,后焦面图像的智能识别可以快速处理海量数据,并完成特定场景下应用的自动分析。

基于后焦面法的光阱中微球亚纳米级位移测量方法

为了实现微米级物体快速、高精度位置测量,弥补传统利用CCD成像直接探测法的不足,采用后焦面法实现了光阱环境中微粒小球的位置探测。阐述了后焦面法位置探测的基本原理和实现方法,并搭建实验光路,实现了模拟光阱环境中微米小球位置的快速精确测量。理论分析及实验结果表明:这种方法位置探测分辨率可达80 nm、响应频率达到800 Hz,将其用于光阱环境中微米小球的位置探测是切实可行的。

利用斜方棱镜实现平行光管校准

平行光管是光学实验及计量检测的重要设备。平行光管处于离焦状态将给检测结果带来诸多不良影响。文章提出斜方棱镜校准法,利用斜方棱镜的光轴平移作用,将平行光管的两束边缘光分别入射到同一个CCD中,分划板成像在不同位置则说明分划板偏离物镜后焦面,根据成像位置调整分划板位置,实现平行光管的校准。对可能产生的误差进行了分析,得出在增加8倍望远镜的情况下精度可以达到2″以内,并通过实验验证了该方法的可行性和准确性。

校准平行光管的新方法及其原理

平行光管是光学实验及计量检测的重要设备。为获得平行光，平行光管的分划权必需严格位于物镜后焦面上。如何将分划权准确地调整至物镜后焦面？传统的诸多方法中，或因设备难求，或受环境制约而难尽人意。