1 东北石油大学 土木建筑工程学院，黑龙江 大庆 163318
2 东北石油大学 电子科学学院，黑龙江 大庆 163318
3 杭州市特种设备检测研究院，浙江 杭州 310000
注多元热流体组分含量的在线检测对调控稠油采收率有重要影响。阐述了多元热流体原位检测的长光程光路设计，研究了光束发散角对检测系统接收效率的影响，定量分析了注气管道高温内壁的杂散辐射强度，利用蒙特卡洛光线追迹法验证了离轴接收系统杂光抑制结构的有效性。结果表明，反射镜镀膜为银膜，光学窗口材料为熔融石英，多次反射结构的最佳反射次数为42次，有效吸收光程为220 cm；系统接收效率随发射光束发散角增大而减小，当发散角控制在1.8 mrad内，光学接收效率大于40%；在杂光入射离轴角为5°时，系统PST仅为5.66×10-8，当离轴角大于10°时，PST维持在10-14数量级以下，可有效抑制高温注气内壁对系统信号接收的干扰。
多元热流体 光路设计 多次反射 杂散辐射抑制 multiple thermal fluids optical path design multiple reflections stray radiation suppression PST PST
1 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，长春 130033
2 中国科学院大学，北京 100049
为了对目标的多波段辐射特性进行测量，设计了一套300～1 000 nm三波段光学成像系统.该系统共用同一入射窗口，采用两个直角棱镜进行分光，每个波段使用独立的光学成像镜头，能同时得到目标的紫外、可见光和近红外图像.利用LightTools软件对此系统的鬼像进行模拟分析，发现棱镜表面和窗口玻璃之间的光束多次反射之后，经过光学成像镜头聚焦到探测器靶面上，形成了目标的多重鬼像，大大降低了图像的对比度.实验结果表明：采用本文所述方案，三波段成像系统能达到较好的像质；将窗口玻璃和第一个棱镜的角度控制在7″之内可以消除鬼像，对使用棱镜作为分光元件的多波段光学成像系统的设计和研制具有一定的参考意义.
光学设计 光学系统 多波段 光线追迹 杂光 鬼像 成像质量 棱镜 多次反射 Optical design Optical system Multiband Ray tracing Stray light Ghost image Image quality Prism Multiple reflections
1 中北大学 山西省光电信息与仪器工程技术研究中心，山西 太原 030051
2 中北大学 仪器科学与动态测试教育部重点实验室，山西 太原 030051
针对单个光弹调制器((Photoelastic Modulator，PEM))干涉具受到材料本身热、力学的限制，产生的最大光程差小，而多个PEM串联又难以控制，且多个PEM界面的多次反射将使光能大量损失等缺点，提出一种在单PEM上贴全反射膜经过多次反射有效提高最大光程的方法。理论推导分析了不同反射情况对光程差的影响，并得到任意角任意位置入射经多次反射后产生最大光程差的公式与光谱反演公式，且通过COMSOL、MATLAB、ZEMAX仿真和实验验证其可行性。实验选用的弹光晶体为硒化锌(ZeSe)，压电晶体为石英，结果显示实验与理论的相对误差为0.21%，为该方法的工程应用提供了参考。
光弹调制 多反射 光程差 干涉具 仿真 photoelastic modulator multiple reflections optical path difference interferometer simulation
1 唐山学院 基础教学部, 河北 唐山 063000
2 河北工业大学 理学院, 天津 300130
3 河北大学, 河北 保定 071000
从自混合干涉效应的等效结构出发, 建立了该效应的一般模型。该模型包含了多重光反馈和多模激光的自混合干涉效应等情况, 并且可以转化为以往所报道的弱光反馈水平的弱光模型和单模条件下的一般激光自混合干涉模型, 明确了模型中各个参数的物理意义, 对自混合干涉理论的研究提供了很好的理论指导。对单模的几种情况分别进行了数值仿真, 仿真结果很好地验证了模型的正确性。
自混合干涉效应 普适模型 多重光反馈 多模激光 self-mixing interference effect general model multiple reflections multi-mode laser
华中科技大学 材料科学与工程学院 材料成形及模具技术国家重点实验室, 武汉 430074
为了准确计算激光深熔焊接瞬态小孔演化过程中小孔壁面所吸收的激光能量，提出了一种基于Level Set方法和有限差分模型的光线追踪新方法。该方法同时合理考虑了小孔对激光能量的多重反射吸收以及等离子体对激光的逆韧吸收。结果表明，所提出的光线追踪方法可以用来准确计算任意复杂形状小孔壁面的能量密度。
激光技术 激光小孔焊接 Level Set方法 二分方法 光线追踪 多次反射吸收 逆韧制吸收 laser technique laser keyhole welding Level Set method bi-section method ray tracing multiple reflections absorption inverse bremsstrahlung absorption
1 上海大学理学院物理系, 上海 200444
2 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学技术国家重点实验室, 陕西 西安 710068
利用有限光束在薄介质板结构中多次反射及其重构揭示有限波束透射光束反常侧向位移产生的物理机制; 证明了物理上有限光束出现反常侧向位移的限制条件与稳态相位法成立的数学条件是一致的。通过数值模拟表明, 透射光束的反常侧向位移是因为有限光束在薄介质板结构中每个经过多次反射后具有不同相移的平面波分量重构的结果。对于整个波束而言, 透射光束的反常侧向位移是薄介质板结构中多次透射或反射的波束相干叠加产生的。
物理光学 波束重构 多次反射 侧向位移
1 广东工业大学机电工程学院, 广东 广州 510006
2 湖南大学激光研究所, 湖南 长沙 410082
以PMMA(有机玻璃)为试件,采用CCD拍摄到CO2激光气化切割前沿的照片。研究焦点位置、切割速度和激光功率对切割前沿形状和前沿深度的影响,并建立激光能量耦合模型。结果表明,由于前沿存在多次反射,使得切割深度增加。正离焦切割时,前沿吸收的总激光功率密度减小,切割深度减小; 负离焦切割时,最大激光功率密度值的位置下移,使得前沿功率密度分布朝着深部推进,切割深度增加,若负离焦量过大,表面光斑直径和光程增加,更深位置的功率密度减小,切割深度减小; 随着激光功率增加、切割速度减小,则前沿弯曲程度减小,被激光直接照射的前沿部位增长,前沿吸收激光功率密度增加,切割深度增加。
激光技术 切割前沿 有机玻璃 弯曲程度 多次反射 理论模型
1 江南大学理学院, 江苏 无锡 214122
2 江南大学信息工程学院, 江苏 无锡 214122
通过印刷品光谱反射比预测半色调图像色彩是印刷质量控制与设备检测研制领域十分关注的课题。在假定油墨是非散射介质以及油墨的折射率与纸张的折射率近似相等的条件下,利用光在油墨与纸张中散射迁移路径长短不同的分程理论和多重内反射的网状结构分析方法,研究了光照射在双面印刷品上的光谱反射规律,建立了双面印刷品的光谱反射色彩预测模型。并在此基础上通过理论分析,论证了新建双面印刷品的Clapper-Yule色彩分程预测模型的合理性。新模型为双面印刷品的呈色规律分析与印刷品在线检测仪的研制提供了理论依据。
色彩预测 双面印刷 Clapper-Yule模型 多重反射
1 广东工业大学机电工程学院， 广东 广州 510006
2 湖南大学激光研究所， 湖南 长沙 410082
研究了CO2激光气化切割高吸收率非金属材料的机制。基于实验拍摄的前沿形状和切缝形状，经过理论分析建立了激光气化切割非金属材料的三维能量耦合模型，分析了实际弯曲切割前沿和两壁面对激光的反射和能量吸收过程。前沿和壁面的能量吸收主要决定于入射光束的前三次入射(即两次反射)，前沿本身的多次反射增强了前沿底部的功率密度，而壁面的多次反射增强了前沿中下部位的功率密度。正是由于多次反射的存在，使得整个前沿都有功率密度分布。两切口壁面对入射激光有波导作用，入射激光在左右两壁面之间相互反射，朝着切口深部传输，即所谓的“壁面聚焦效应”(Wall focusing effect)。
光学设计与制造 壁面聚焦效应 CO2激光切割 切割机制 切割前沿 非金属材料 多次反射
1 江南大学理学院, 无锡 214122
2 江南大学信息工程学院, 无锡 214122
荧光油墨半色调印刷品的显色预测规律是彩色成像领域内十分关键的课题。把荧光半色调印刷品反射出来的光分成两个独立的部分, 即由最初入射光组成的主光流和由于吸收了主光流而产生的荧光流;并且采用了一个指数矩阵来描述墨层产生的荧光光强, 从而得出了荧光半色调图像色彩的光反射规律。考虑到入射光中从一种颜色油墨入射后再由同色油墨出射的概率要比从其它色油墨出射的概率要大的事实, 讨论中引入权重因子描述从同色油墨出射部分与从整个表面出射部分比例不同的现象, 建立了荧光油墨半色调图像的Clapper-Yule新光谱反射率模型。
色彩预测 荧光 Clapper-Yule模型 多重反射
