1 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
2 光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
3 珠海真理光学仪器有限公司, 广东 珠海 519085
提出一种基于颗粒散射光强正交分布差的颗粒尺寸和折射率同时测量方法。该方法利用颗粒散射光的垂直/平行分量和预设折射率,通过改进的Chahine算法反演得到粒径分布。根据所得粒径分布,计算得到平行/垂直分量,并与测量的平行/垂直分量比对,计算其拟合残差。遍历可能的折射率,使拟合残差趋于无穷小时,所对应的折射率即为颗粒的折射率,对应的粒度分布即为样品粒度分布。对聚丙乙烯标准颗粒、碳化硅及石墨样品进行测量,测量结果显示:对无吸收颗粒,折射率测量准确,吸收性颗粒虚部测量准确,使用所得到折射率测量值可得到准确的粒度分布。
散射 Mie理论 颗粒折射率测量 颗粒粒度测量 偏振散射 光学学报
2021, 41(19): 1929001
1 清华大学深圳国际研究生院广东省偏振光学检测与成像工程技术研究中心, 广东深圳 518055
2 清华大学生物医学工程系, 北京 100084
3 清华大学深圳国际研究生院海洋科学与技术学部, 广东 深圳 518055
4 清华大学物理系, 北京100084
在水体中添加适量絮凝剂和助凝剂将藻类絮凝沉降是藻华治理的常用方法。水体现场环境复杂, 影响絮凝效果因素较多, 能原位监测藻类絮凝过程有利于提高治理效果。以铜绿微囊藻为样本, 添加不同浓度的聚合氯化铝和高岭土形成絮凝体 悬浮液, 并利用偏振光散射技术观察不同絮凝体悬浮液的偏振参数。研究结果表明, 偏振参数可表征随着絮凝剂和助凝剂 用量变化而引起的不同絮凝过程, 显示偏振光散射技术描述藻类絮凝过程的潜力。该方法为藻类絮凝过程研究、藻华治 理监测、污染水处理、药剂开发等提供了一种非接触、无标记、快速的原位监测手段。
藻类 絮凝 偏振散射 监测 algae flocculation polarized light scattering monitoring
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院, 天津 300072
2 天津大学光电信息技术教育部重点实验室, 天津 300072
在入射自然光和线偏振光两种常见情况下,基于Mie理论和Debye级数展开,模拟了整体散射光和各阶散射光的偏振度和偏振比分布。研究结果表明:自然光入射时的散射光一般为部分偏振光,当粒径小于波长时,偏振度分布与Rayleigh散射的一致;当粒径大于波长时,整体散射光的偏振度在前向散射角很低,随着散射角的增加逐渐增高但变化频繁,在彩虹角处有很高的值。当入射光为线偏振光时,散射光一般为椭圆偏振光,整体散射光和各阶散射光的偏振比都很高,只有当方位角远离0°、90°、180°时才会出现极小值。
散射 Mie理论 颗粒散射 偏振散射 Debye级数展开
1 清华大学深圳研究生院 深圳市无损与微创重点实验室, 广东 深圳 518055
2 清华大学 物理系, 北京 100084
3 清华大学 医学院, 北京 100084
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.
偏振散射 大气颗粒物 斯托克斯矢量 polarization scattering particulate matter Stokes parameters
西安工业大学 光电工程学院，陕西 西安 710032
为了用散射法研究单层薄膜表面粗糙度的变化规律，以光学薄膜矢量光散射理论为基础，分析了单层二氧化钛薄膜分别在完全相关和完全非相关模型下的偏振双向反射分布函数，以及P偏振入射光引起的P偏振的BRDFpp随散射方位角的变化关系。理论研究结果表明：随着散射方位角的变化，P偏振入射光引起的P偏振的BRDFpp强烈依赖于膜层界面粗糙度的相关特性。在完全相关模型下，随着入射角的增加，BRDFpp随着散射方位角变化时所出现的谷值会随着入射角的增加而减小。
薄膜 矢量光散射 偏振散射 偏振双向反射分布函数 thin film vector light scattering polarized light scattering polarized bidirectional reflectance distribution f 红外与激光工程
2015, 44(10): 3015
1 中国人民武装警察部队工程大学理学院, 陕西 西安 710086
2 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
实验证实飞秒激光在透明材料内部诱导的周期性纳米条纹具有特殊的光学特性。采用时域有限差分方法（FDTD）分别对单元纳米光栅和纳米光栅阵列的散射特性进行研究，分析结果显示纳米光栅的散射对入射激光的偏振方向敏感；散射强度与入射激光波长相关，波长越长、散射越弱。对于纳米光栅阵列，平行于纳米光栅的散射强度比垂直于纳米光栅的散射强度小两万倍。最后从理论上验证了Ⅱ类波导和纳米光栅偏振导光是由纳米光栅的散射引起的而不是双折射效应。
激光技术 飞秒激光 波导 纳米光栅 偏振散射
华中科技大学生命科学与技术学院, 武汉 430074
建立了一套用于测量生物组织模型偏振后向散射差分光谱的实验系统。在系统中,线偏振光入射到样品表面,检偏器和光谱仪配合记录后向散射光中的平行和垂直分量,随后计算出差分光谱。采用了平均直径分别为5.0 μm、9.0 μm的两种聚乙烯小球悬浮液进行实验,结果与蒙特卡罗模拟进行对照,验证了实验系统的正确性。初步研究了粒子尺寸分布变化对差分光谱的影响,结果表明,偏振散射差分光谱能敏感地反映粒子尺寸分布的变化,在大小粒子的混合液中,大粒子浓度一定程度的增加,光谱仍保留小粒子的振荡趋势,但差分光强减小。该方法对于早期癌症检测具有潜在应用意义。
医用光学与生物技术 偏振散射光谱 偏振门 组织模型
华中科技大学生物医学光子学教育部重点实验室, 武汉光电国家实验室生物医学光子学研究部, 武汉 430074
偏振散射光谱术是一种新型的早期癌症无损光学检测技术。目前, 对这一技术的机理研究缺乏较好的理论手段。引入并行计算方法, 采用斯托克斯(Stokes)参量和米勒(Müller)矩阵分别描述光子包和介质的偏振特性, 实现了可用于模拟偏振散射光谱的并行偏振蒙特卡罗程序。程序基于消息传递接口(Message passing interface,MPI)并行开发平台, 采用主从(Master-slaver)并行计算模型, 并用任务池方法实现动态负载平衡。混浊介质后向偏振散射光谱的模拟和实验结果对照证实了程序的正确性;程序并行效率分析表明了程序在任务规模和节点规模上具有良好的可扩展性, 对于较大规模的任务, 使用n个从节点的模拟时间约为使用1个从节点模拟时间的1/n倍。
生物光学 蒙特卡罗模拟 并行计算 偏振散射光谱术
