生物表面组织是多层介质，目前只有光在单层介质中传输的P3方程，本文给出了光在两层平板介质中传播的P3方程的时域解，编写蒙特卡罗模拟进行验证。结果表明P3时域方程与蒙特卡罗模拟符合很好，说明双层平板介质的P3方程正确地反映了光子在介质中的迁移。与扩散时域方程相比，在峰值位置附近，P3时域方程测量的反射率和透射率更加准确，在远离峰值时，P3方程与扩散方程结果一致。双层平板介质的P3时域方程扩展了P3方程的应用范围，可以替代扩散方程，也可以代替单层平板介质的P3方程，可以更好地研究光在生物组织中的传播过程。

在太赫兹(THz)成像、 雷达探测、 相干通信等许多应用领域中, THz辐射源的频率稳定性是直接影响其应用效果的核心问题之一。 基于双光子迁移效应建立了光泵THz激光器输出激光频率漂移的物理模型, 推导出THz激光频率漂移的解析计算公式。 以光泵甲醇(CH3OH)为例, 给出了不同压强下的甲醇吸收谱线, 定量分析了泵浦光频率漂移和泵浦功率对THz激光频率稳定性的影响, 并讨论了THz激光腔内工作气体压强对THz激光频率漂移的影响。 研究结果表明: 随着泵浦光功率的增加, THz激光频率的漂移量逐渐增加; 随着THz腔内工作气体压强升高, THz激光的频率漂移逐渐下降; 当泵浦光频率漂移量在一定范围时, 将出现THz激光的频率漂移量极值, 且泵浦光的频率漂移量等于工作气体吸收谱线宽度的1/4时, THz激光输出的频率漂移达到极值。 由此可见, 在实际工作中, 不仅需要合理选择腔内的工作条件(压强、 温度), 而且还需要采取措施将泵浦光的频率漂移控制在一定范围以内, 以提高THz激光的输出频率稳定性。

传统的漫射方程均假设生物组织在纵向上是半无限厚的，横向上是无限大的。针对某些在横向上不是无限大的生物组织(如前臂和手指)，建立了一个任意多层矩形生物组织漫射模型，该模型假设生物组织在纵向上是半无限厚的、多层的，在横向上是个矩形。在矩形边界条件下，根据光在生物介质中传播的漫射方程，结合外推边界条件，建立并给出了光在半无限厚稳态多层矩形介质中的漫射方程的精确解，利用建立的模型计算了空间分辨漫反射，同时编写相应的蒙特卡罗模拟程序，验证方程的正确性。建立的方程不但能解决横向上是矩形的介质问题，还能解决横向上无限大、纵向上半无限厚的介质问题，更能解决在横向上x 或y 轴之一是无限大、另一个轴是有限大小的组织问题。

Our preliminary results on two-dimensional (2D) optical tomographic imaging of hemodynamic changes in a preterm infant brain are reported. We use the established 16-channel time-correlated single photon counting system for the detection and generalized pulse spectrum technique based algorithm for the image reconstruction. The experiments demonstrate that diffuse optical tomography may be a potent means for investigating brain functions and neural development of infant brains in the perinatal period.

研究了两种基于梯度的优化算法用于连续波近红外光断层成像的情况.分析了现有优化算法存在的收敛速度慢,空间分辨率低等缺点的产生原因.为减少计算量并提高重构精度,采用了一种空间位置加权的基于梯度的优化算法.仿真结果显示空间位置加权的优化算法可有效地用于连续波近红外光断层成像.

导出了一种研究光子在非均匀生物组织中迁移规律的数值方法,并验证该方法的精确性,进一步研究了非均匀生物组织中扩散系数对反射和透射光通量的影响,结果表明扩散系数的非均匀性对光反射和透射的影响不可忽略。

利用组织光学基本原理,对光子在组织中的运动过程进行了基本描述,以脂肪组织厚度测定为目的,根据此目的建立光子运动的数学解析模型,以解析模型为基础,确立与测量有关的光子迁移方向、位置及权重变化等参数,取得了综合参数,获得最终分析结果.同时根据分析结果得出部分仿真结果,并对测量吻合性和检验方法进行初步研究,相应完成归纳与模型描述.

研究了生物组织中散射光子程长的概率分布函数P(l)及其一阶统计性质, 并由P(l)导出了二阶统计量漫射光时间自相关函数g₁(τ)的表达式, 讨论了影响g₁(τ)衰减快慢的因素。