从技术上获取悬浮粒子与光相互作用的指标体系，从理论上模拟悬浮粒子与光相互作用的过程和机制，进而借助光散射技术对悬浮粒子的微物理属性进行定性定量的识别、区分和反演，是相关领域研究者的关注焦点。光学测量中的偏振散射分析，不仅能实现原有粒子散射过程的检测，还能借助偏振矢量分析有效扩展实验数据的信息维度，从而为不同粒子类别和属性差异的细化识别提供可能。本文针对悬浮粒子的测量与分析问题，从测量技术、计算理论、实测数据分析几个方面对光散射相关进展进行了综述，并重点关注了基于粒子散射偏振分析提取的悬浮粒子研究进展。

基于光的偏振散射原理提出了一种对大气中炭黑颗粒物进行表征的测量方法.首先利用偏振光子散射的蒙特卡洛模拟方法寻找表征炭黑颗粒物属性的偏振特征参量, 进而通过实验对特征参量进行验证.结果表明, 获取的偏振参量对炭黑有较好的表征效果.此外, 偏振表征不仅可以兼容现有非偏振散射仪器, 提供更多颗粒物属性等信息, 还可以减少探测角度, 优化探测装置.

利用偏振敏感光学相干层析(PS-OCT)成像技术可以测量鸡肉新鲜度对鸡肉相位延迟的影响。给出了两种组织变质过程中PS-OCT的测量结果，通过组织双折射光学特性的数据提取反映了鸡肉脱水和水解两种不同过程。脱水过程主要影响组织的折射率和微纤维尺寸，双折射随鸡肉脱水程度增加而增大，过程由表及里，最后随深度均匀分布。水解过程主要影响组织中纤维状散射单元的比例和分布一致性，双折射随鸡肉水解状态而减弱，过程是由里及表，最终随水解完成而消失。实验结果显示了PS-OCT测量能够反映组织变质过程的结构和光学特性，并具有成为检测肉类新鲜度方法的潜力。

纺织品纤维成分和含量检测是纺织品检测里最基本的检测项目之一。当前广泛采用的各纤维检测方法一般都需要制样、人工判断检测等步骤，检测效率不高。旋转线偏振光成像方法是一种基于多角度入射线偏振角和出射检偏角组合测量的新方法，经拟合可以得到入射线偏振角和出射检偏角之间的函数关系式，并从中提取与纤维微结构相关的一个特征参量。利用该参量值和分布的不同，能够比较明显地区分常见的纺织品纤维。在单成分纤维测量结果的基础上，该方法还具有对混纺纤维进行成分和含量检测的可行性。这是一种检测纤维成分的新方法，具有无损、在体、快速检测的特点。

针对具有纤维状结构特征的生物组织（诸如肌肉、皮肤等）, 建立了包含球状散射体和具有取向分布的圆柱状散射体的仿体模型, 并对偏振光在这类具有各向异性分布的复杂体系中的传输过程进行了蒙特卡罗模拟。给出了蒙特卡罗模拟程序的实现方法并验证了程序的可靠性, 随后将程序用于模拟和分析一些肌肉组织的偏振成像实验。实验和模拟结果的一致性验证了用柱-球散射体混合的仿体模型来模拟各向异性生物组织的合理性。同时, 通过模拟验证, 得到了两个新的参量, 分别可以用来表征组织样品中纤维的空间取向和组织样品的各向异性度。

在生物组织中都存在大量的纤维状结构, 散射光的偏振态反映了组织对偏振光的作用, 可以反映组织结构和类型信息。对偏振光传播行为的了解, 有助于提高偏振门的作用, 开发基于偏振光测量组织结构和病理信息的方法。为了研究纤维状散射体对偏振光的影响, 测量不同偏振方向的线偏振光经过牙齿的象牙质散射后散射光的分布和偏振变化, 透射光强度分布为各向异性, 在沿着象牙质中的细管方向透射光较强, 散射光沿细管方向传播较远。透射光的偏振状态与入射光偏振方向有关, 象牙质具有各向异性的光学性质。采用圆柱体散射模型模拟了纤维状散射体对光的散射作用, 结果表明有序排列的纤维结构不仅影响散射光的分布, 而且对光的偏振态也有重要影响。

描述了光学相干层析方法在玉石检测中的应用。利用中心波长1310 nm的宽带光源和傅里叶域光学延迟线实现了扫描速度1 frame/s、纵向分辨率15μm、成像深度3 mm的光学相干层析成像系统。通过实验现象和物理解释阐述了光学相干层析图像信息与玉石结构特征的对应关系,并根据翡翠样品在层析成像中光学散射特性随深度变化的梯度和在二维被测切面内的强弱分布,提出了评估翡翠透明度和净度特性的光学方法,指出OCT图像特征亦可直观显示古玉钙化沁色部分的光学特性差异。实验结果验证了OCT检测方法用于区分翡翠透光特性的可行性,显示了OCT成像在辨别古玉钙化沁色特征中的应用潜力。

研究了光学相干层析(OCT)成像技术在眼科学的应用.由于近红外光很容易穿透人体眼睛介质,所以利用中心波长为854.8 nm的宽带弱相干光源SLD,采用傅里叶域光学快扫描延迟线实现了快速扫描成像.自行设计了一种用于眼底信号探测的眼科探头,包括眼底OCT成像光路,眼底照明光路和眼底照相光路,并获得了眼底黄斑和眼底视神经乳头的照片以及OCT图像,成像深度为3 mm.实验结果表明:OCT成像技术能非侵入、无接触地对活体内部的结构与生理功能进行检测,在眼底检测时起重要作用.

阐述了适用于牙齿结构成像的光学相干层析成像(OCT)系统.系统光源中心波长为1310 nm,成像分辨率10 μm,在牙内成像深度2 mm,成像速度1幅/秒,系统信噪比100 dB.利用此OCT仪清晰检测到牙齿样品的牙釉质和牙本质,观察到牙釉质与牙本质的分界面以及正常牙齿牙釉质与龋齿牙齿牙釉质OCT图像的区别.进一步设计研制了适用于口腔内探测的小型OCT探头.

珍珠质的内部微观分辨和测量是珍珠产业发展和学术研究的核心难题。光学相干层析(OCT)高清晰深度分辨技术通过探测珍珠质的光学反射散射特性,提供了研究其结构形态和分布规律的新途径。阐述了对珍珠质进行成像扫描的原理和实验装置,以光纤迈克尔逊干涉仪为主体,利用中心波长1310 nm的宽带光源和傅里叶域光学延迟线实现了扫描速度1 frame/s,纵向分辨率15 μm,成像深度3 mm的光学相干层析成像系统。实验结果验证了光学相干层析检测方法适用于珍珠质的定量检测和定性分辨的可行性,初步的报道包括珍珠质层和珠核贝壳层的分辨鉴别,珍珠质层平均测量误差在20 μm以内,珍珠质内部各种反常生长分布信息也清晰可见。