共焦布里渊光谱技术因其具有无创、 无标记、 高空间分辨等优点, 被广泛应用在物理化学、 材料科学、 矿物学等领域。 但自发布里渊散射强度弱, 在探测系统消光比不足的情况下, 布里渊信号光谱容易与弹性背景光发生交叠甚至是被湮没, 因而无法实现对布里渊频移的精确测量。 尤其在生物医学等前沿领域, 浑浊介质粘弹性探测需求的日益增加对布里渊光谱探测系统的抗弹性背景光性能提出了更高的要求, 解决共焦布里渊光谱探测系统消光比不足这一问题刻不容缓。 为了提高共焦布里渊光谱探测系统的消光比, 本文构建了一种暗场共焦布里渊光谱探测系统, 将暗场照明应用于共焦布里渊探测中, 利用光阑实现了中心遮挡的环形照明、 中心通光的圆形收集的光路配置。 照明光路与收集光路非交叉的特殊配置, 保证了激发光强的同时避免了系统对镜面反射光的收集, 因而使得弹性背景光被削弱, 布里渊信号光谱显露, 提高了系统的消光比。 实验表明: 相较于传统明场照明配置, 暗场共焦布里渊探测系统的抗弹性背景光性能提升, 消光比提高了20 dB; 0.001%浓度的脂肪乳溶液在暗场配置下背景光得到明显压制, 布里渊信号光谱显露, 实现了对浑浊介质的布里渊频移数据的精确测量; 选取蒸馏水、 聚甲基丙烯酸甲酯、 二氧化硅玻璃三个标准样品验证暗场配置下的非严格背向散射角, 理论分析与实验相吻合, 保证了后续轴向声速、 纵向弹性模量等参数的计算结果的准确有效。 暗场共焦布里渊光谱探测系统综合暗场照明与共焦探测的优点, 既拥有共焦探测的高空间分辨率, 又借助暗场光路配置提升了系统的抗弹性背景光性能, 实现了高消光比、 高空间分辨的布里渊光谱探测, 为生物医学、 材料科学等前沿领域实现对物质机械性能的实时无损探测提供了新的思路。

针对高通量菌落挑选仪研发的照明设计, 采用暗视场照明方式, 在保证照度均匀的同时大幅提升了所采集菌落图像的对比度, 以提高仪器整体性能。分析了影响照度均匀度的三个重要因素, LED环形光源中灯珠的投射角度、LED环形光源的阵列层数以及LED环形光源距目标面距离。模拟结果表明, 当灯珠投射角度为75°、LED环形光源阵列为三层以及LED环形光源距目标面距离为61cm时, 照度均匀度最优为93.16%。采用所设计的暗视场照明方式搭建实验系统, 实验结果达到项目要求, 并与软件模拟结果相匹配。

将暗场照明应用到线扫描成像中，提出了一种用于光学元件激光损伤的检测技术。该技术基于相位差分原理，只对引起相位变化的激光损伤区域有响应，因此检测图像具有高对比度。分析了该技术的原理，并从实验上验证了该检测技术的特性。实验研究表明该技术能够获得高对比度和高分辨率的激光损伤图像，且具有快速检测大口径光学元件激光损伤的能力。