1 浙江大学物理系, 浙江 杭州 310027
2 四川师范大学物理与电子工程学院, 四川 成都 610068
光波经介质散射后的远场光学特性，包括光谱强度、光谱相干度以及光谱偏振度等，与散射介质的结构特征密切相关。近年来，光波弱散射现象的研究取得了较大进展，一方面，研究人员将散射体推广到各种介质，包括各向异性介质、半软边介质、椭球形介质等；另一方面，研究人员将入射光波推广到各种常见的光束，如随机电磁光波、平面波脉冲光束、非匀幅光束等。介绍了关于光波弱散射问题的主要研究成果，包括光波散射过程中的光谱变化现象、相干性变化现象、等价理论、互易关系以及光波散射逆问题等。
物理光学 光波散射 光谱变化 光谱相干性 等价理论 互易关系 逆问题 光学学报
2016, 36(10): 1026006
1 半干旱气候变化教育部重点实验室, 兰州大学大气科学学院, 甘肃 兰州730000
2 中国科学院大气物理研究所中层大气与全球环境探测重点实验室, 北京100029
3 深圳市国家气候观象台, 广东 深圳518040
4 深圳市气象局, 广东 深圳518040
地基CO2反演的精度决定了对CO2源和汇的认识程度, 然而关于地基CO2反演影响因子的研究甚少。 基于正演辐射传输模式, 分析了气溶胶、 光谱偏移、 波段选取及光谱响应函数(类型、 半宽和截断误差)对地基CO2反演的影响, 旨在提高地基CO2反演的精度。 结果表明: (1)当镜头视场角小于1.5°, 且气溶胶光学厚度(λ=1.6 μm) 小于0.5时, 气溶胶多次散射的贡献可以完全忽略; (2)光谱的偏移会造成反演结果偏小, 反演误差随光谱偏移量非线性增大, 且光谱的分辨率越高, 光谱偏移的影响越大; (3)不同波段的平均信噪比不同, 选择信噪比适中的通道和增强仪器信噪比可以减小噪声对地基CO2反演的影响; (4)光谱分辨率越高, 模拟光谱对仪器光谱响应函数的准确度要求越高, 高光谱观测时, 必须保持环境温度的恒定才能获取高精度的反演结果; (5)光谱分辨率过高时, 模拟光谱因串扰作用而失真, 提高光谱仪分辨率的同时必须考虑串扰作用的影响。
气溶胶 光谱偏移 仪器响应函数 CO2反演 Aerosol Spectral shift Instrument line function CO2 inversion 光谱学与光谱分析
2015, 35(9): 2500
北京邮电大学信息光子学与光通信国家重点实验室， 北京 100876
提出了改进的利用信号功率谱的自相关函数(ACSPW)监测相干系统中色散(CD)的方案。在链路中加入更大的色散值来克服传统使用ACSPW监测CD方法的限制。扩大监测范围的方式为人为添加已知的较大CD值，对接收到的信号使用有限脉冲反应滤波器的估计阶段，移动功率谱自相关函数到可以测量的范围内，最后减去已知的添加的CD值即为估计值。此方法基本上不受放大的自发辐射噪声、脉冲的形状和偏振模色散的影响。监测结果平均误差为127 ps/nm。
光通信 色度色散 自相关函数 频谱搬移 中国激光
2014, 41(s1): s105011
军械工程学院 光学与电子工程系, 石家庄 050003
为了研究光束的光谱传输特性, 根据广义惠更斯-菲涅耳原理, 推导了高斯光束光谱经自由空间和湍流大气传输的表达式, 并以中心频率为1.78×1015rad/s、谱宽为8.39×1013rad/s的高斯光束为例进行了数值分析。结果表明, 高斯光束传输过程中, z轴附近光谱存在少量蓝移, 离轴距离增大到约为0.5w(z)时, 光谱由蓝移变为红移, 湍流效应对离轴较远点的谱移现象有比较明显的抑制作用, 而增大源光谱的带宽, 则会使谱移现象更显著; 计算1.78×1015rad/s和1.75×1015rad/s两束单色光传输5000m时传输截面上的光强分布发现, 对于某个横向位置, 源光谱中心频率激光的强度会比某个其它频率激光的强度小, 产生传输截面上的谱移现象, 谱移现象随各参量的变化规律可由高斯光束的束腰变化规律和湍流效应对光束的展宽效应进行解释。
光谱学 光谱移动 大气湍流 高斯光束 spectroscopy spectral shift turbulent atmosphere Gaussian beam
1 Institute of Process Engineering, Chinese Academy of Science, Beijing 100190, China
2 Library of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China
3 Department of Chemistry, Indiana University, Bloomington IN 47405, USA
光谱学与光谱分析
2010, 30(9): 2555
根据广义惠更斯-菲涅尔衍射积分方法, 推导出按矩形方式排布的部分相干高斯-谢尔模型阵列光束的光谱传输公式, 定量分析了部分相干高斯-谢尔模型阵列光束在自由空间传输时轴上和离轴相对谱移的变化, 并详细讨论了阵列参数和子光束的空间相干参数对相对谱移的影响。结果表明, 部分相干高斯-谢尔模型阵列光束通过自由空间传输后, 其相对谱移与光源处的谱密度、子光束的空间相干参数以及子光束数目和子光束间距等阵列参数有关, 其中, 阵列参数对相对谱移的影响非常显著。
高斯-谢尔模型 矩形阵列光束 谱移 阵列参数 Gaussian-Schell model rectangular array beams spectral shift array beam parameters
为了统一地研究多色高斯-谢尔模型(GSM)光束通过杨氏双缝衍射后在近场和远场的光谱移动和光谱开关现象，利用部分相干光的广义衍射积分公式，得到了多色GSM光束通过杨氏双缝和ABCD光学系统后的谱强度解析表达式。从该式可看出，多色GSM光束轴上光谱移动的成因是不同频率成分的光具有不同的菲涅耳数。利用谱强度解析式并以自由空间作为ABCD光学系统的典型代表，对多色GSM光束在近场轴上和远场轴外的光谱移动和光谱开关现象作了数值计算研究。结果表明，所得谱强度解析表达式对GSM光束通过杨氏双缝衍射后的光谱移动和光谱开关现象的研究有一定的理论价值。
物理光学 谱强度解析表达式 多色高斯-谢尔模型光束 杨氏双缝 ABCD光学系统 光谱移动 光谱开关 physical optics analytical spectral density formula polychromatic Gaussian-Schell model beam Young’s double-slit ABCD optical system spectral shift spectral switch
1 四川大学 激光物理与化学研究所，成都 610064
2 洛阳师范学院 物理系，河南 洛阳 471022
从惠更斯-菲涅耳衍射积分公式出发，对飞秒光脉冲在杨氏实验中的光谱移动和光谱开关做了研究和数值分析.结果表明，飞秒光脉冲在杨氏实验中也会出现光谱移动和光谱开关.一般情况下，光谱开关与脉冲宽度、载波频率、遮拦比和场点位置有关.光谱开关的数目随遮拦比的减小而减小，而发生光谱开关处的相对光谱移动随载波频率和脉冲宽度的减小而增加.因光谱开关极小值Smin=0，所以光谱开关属于奇点光学现象.可通过适当改变遮拦比来实现信息编码和信息传输.
飞秒光脉冲 杨氏干涉实验 光谱移动 光谱开关 Femtosecond optical pulse Young′s interference experiment Spectral shift Spectral switch
1 宜宾学院计算物理四川省高校重点实验室, 四川 宜宾 644000
2 四川大学激光物理与化学研究所, 四川 成都 610064
在静态散射的框架内,以高斯光束透过表面粗糙的绝缘板的远场谱强度为例,对散射诱导的光谱变化做了研究。前散射光的谱强度相对源光谱可能有红移和蓝移,某些条件下还会产生光谱开关。在影响散射光谱强度的诸参数中,板的厚度相对平均厚度的差值H参数起主要作用。当H=0时,归一化谱强度保持不变。散射诱导的多色高斯光束远场光谱开关属于“奇点光学”效应。
光谱学 奇点光学 散射诱导 多色高斯光束 光谱移动 光谱开关
