1 大连理工大学 精密与特种加工教育部重点实验室，辽宁 大连 6024
2 中国船舶集团有限公司第七〇七研究所，天津 300409
石英玻璃等光学硬脆材料在加工过程中不可避免地产生亚表面微裂纹，从而对光学元件的使役性能具有显著影响。因此，石英玻璃亚表面微裂纹的无损检测对于优化石英玻璃加工工艺进而提高加工质量具有十分重要的意义。提出了基于偏振激光散射（Polarized Laser Scattering， PLS）的石英玻璃亚表面微裂纹检测方法，搭建了PLS无损检测系统。通过压痕实验以20 mN，50 mN，100 mN压力制备亚表面微裂纹深度为5.27 μm，9.7 μm，15.42 μm的压痕试样，使用PLS检测系统对压痕试样进行无损检测，探究PLS信号与亚表面微裂纹深度的对应关系。通过不同粒径磨粒（1~20 μm）研磨制备亚表面微裂纹深度为1~10 μm的研磨试样，发现研磨PLS检测信号与亚表面裂纹深度之间呈幂函数关系。搭建的PLS检测系统可以对深度小于10 μm的石英玻璃亚表面微裂纹进行有效检测与量化。PLS检测系统检测结果可实现研磨石英玻璃微裂纹检测，进而为亚表面微裂纹控制及加工工艺优化提供指导。
偏振激光散射 亚表面微裂纹 压痕 研磨 石英玻璃 polarized laser scattering subsurface microcrack indentation grinding quartz glass 光学 精密工程
2023, 31(14): 2031
西安工业大学陕西省薄膜技术与光学检测重点实验室, 陕西 西安 710021
设计了一种基于虚拟仪器技术的角分辨空间激光散射测量系统。以双向反射分布函数( BRDF )作为理论基础,采用虚拟仪器技术对空间激光散射测量系统进行编程,实现了对测量系统的运动控制,散射光实时采集、处理、显示、数据保存等功能。系统采用相关检测技术进行信号处理,抑制系统背景噪声,以直线型划痕为例进行实验,当入射光投影与划痕在不同夹角时,探测器以光学元件为中心做圆周运动,以测量不同圆周上的散射光,实现双向反射分布函数( BRDF )测量。该系统空间方位角测量范围为0°～360°,角分辨率为0.1°,系统动态范围可达1011量级。测量结果表明该系统具有很好的重复性和稳定性,对实验结果进行分析可得粗划痕散射率大于细划痕,前向散射大于背向散射。
虚拟仪器 角分辨空间激光散射 双向反射分布函数 运动控制 数据采集 virtual instrument angle-resolved space laser scattering bidirectional reflection distribution function ( B motion control data
1 北京信息科技大学光电测试技术北京市重点实验室, 北京 100192
2 北京信息科技大学生物医学检测技术及仪器北京实验室, 北京 100192
针对单微粒散射光信号弱、脉宽窄的特性, 设计了一种低噪声宽动态范围光电检测电路。首先对单微粒散射光脉冲检测原理进行了分析; 然后根据散射光脉冲信号特征对检测电路进行了设计; 最后搭建了实验系统并对检测方法性能指标进行了评估。实验结果表明: 设计的电路带宽为1.5 kHz~1.2 MHz, 总输出噪声的均方根值为3.51 mV, 计算结果与实验结果基本一致, 误差为3.33%。该光电检测电路能够有效地对微弱的散射光信号实现低噪声放大, 为后续处理提供了稳定的信号。
激光散射 单微粒 光电检测 低噪声 laser scattering single particle photoelectric detection low noise
烟台大学 光电信息科学技术学院, 山东 烟台 264005
材料表面的散射特性和表面粗糙度对产品的性能有十分重要的影响, 基于激光散射原理设计了用于检测表面粗糙度和表面散射特性的多波长光纤传感器。光纤传感器的探头采用特殊的几何设计, 用650 nm、1 310 nm和1 550 nm激光作为光源, 选择2 mm的工作距离作为最佳测量距离, 对不同表面粗糙度的样品进行了测试和分析。实验结果表明: 同一波长下, 随着表面粗糙度的增大, 以外磨样品为反射面测得的反射强度减小;同一粗糙度下, 入射波长越长, 反射强度越大。多波长光纤传感器可以精确地测量表面粗糙度, 并能有效地减小系统误差。系统误差分析得到传感器的相对误差范围大约为3.56%~7.43%。
表面粗糙度 多波长光纤传感器 激光散射 在线测量 surface roughness multi-wavelength fiber sensor laser scattering on-line measurement 红外与激光工程
2016, 45(5): 0522003
1 同济大学物理科学与工程学院先进微结构材料教育部重点实验室，上海 200092
2 同济大学精密光学工程技术研究所，上海 200092
3 电磁散射国家重点实验室，上海 200090
在海上使用的超低空雷达设计中，非常有必要了解不同海情下的海面激光散射特性。针对设计需求，在实验室内通过人工造波模拟海况，解决了实际海环境测试的困难，实现海面激光散射影响因素的定量控制。通过激光散射测试系统，获取各种状态和不同波束照射角情况下的近场激光散射数据，经过统计分析给出了规则正弦波海面和不规则(P-M谱)海面的激光散射特性。海面激光散射与漫反射板散射差异较大，海面散射以表面镜像散射分量为主。激光散射回波起伏随海表面波形空间波长而变化；散射回波大小随擦地角增大而增大；在固定的擦地角时，海情越高相应散射回波越强；当擦地角足够大时，散射回波大小随海情变化不大。
激光散射 海表面 规则正弦波 PM谱 laser scattering sea surface regular sinusoidal wave PM spectrum 红外与激光工程
2016, 45(2): 0206003
海面散射回波是激光探测系统探测低空掠海目标时的主要干扰,基于Pierson-Moscowitz海浪谱建立了不同风速下粗糙海面的几何模型,并将其作为海面的高度场.在对海面进行面元分割的基础上,根据Cox-Munk关于海浪坡度的统计模型计算了面元的反射回波,建立了粗糙海面的光散射模型,利用该模型对一种圆锥视场入射激光束的散射光分布及探测器接收功率进行了仿真计算.研究结果表明,粗糙海面的散射光分布与入射角度及风速相关,圆锥视场入射激光束的散射光主要分布在入射光束镜像方向周围的立体空间,风速越小,散射光分布越集中;风速越大,散射光分布越分散,为粗糙海面激光束散射特性分析及散射回波计算提供了重要理论依据.
激光探测 掠海飞行目标 海面建模 激光散射 散射光分布 风速 laser detection sea-skimming target sea surface modeling laser scattering distribution of scattering light wind speed
基于小斜率近似法建立了粗糙面激光散射双向反射分布函数的数学模型,采用该模型计算了粗糙度参量已知的合金铝样片的双向反射分布函数值,计算结果与实测结果吻合良好,验证了模型的正确性.研究了粗糙度参量和样片光学常量对双向反射分布函数的影响,结果表明,粗糙面激光散射的双向反射分布函数与表面高度起伏均方根、自相关长度及样片光学常量相关.当入射波长一定时,高度起伏均方根越大,或者自相关长度越小,粗糙面粗糙度越大,入射激光的漫反射特性越强,双向反射分布函数峰值越小且分布越分散;当粗糙度一定时,样片光学常量对双向反射分布函数影响较大,粗糙面对入射激光复折射率的虚部越大,样片双向反射分布函数的峰值越小,当粗糙度参量增大时,样片光学参量对双向反射分布函数的影响逐步减弱.
粗糙面 激光散射 小斜率近似 双向反射分布函数 光学常量 Rough surface Laser scattering Small-slope approximation BRDF Optical parameter
1 安徽中医药大学药学院, 安徽 合肥 230012
2 现代中药安徽省重点实验室, 安徽 合肥 230012
3 上海市农业科学院食用菌研究所, 上海 201403
采用水提取分级醇沉制得宣木瓜多糖,利用苯酚-硫酸法测定多糖含量,采用高效尺寸排阻色谱-多角度激光光散射-示差折光联用技术(HPSEC-MALLS-RI)分析多糖分子量和分子量分布,用多糖体外刺激巨噬细胞,Griess法检测NO释放量.系列研究旨在考察宣木瓜多糖含量、分子量和分子量分布以及免疫活性,为宣木瓜多糖研究积累实验资料和科学依据;并为中药多糖研究提供较为简单、系统的方法与思路.结果表明,不同乙醇浓度(φ)沉淀宣木瓜多糖含量的高低顺序是:95%＞80%＞40%≥60%＞20%,95%乙醇可较完全地沉淀多糖;当乙醇浓度从20%上升到95%时,粗多糖纯度由35.1%上升至45.0%.宣木瓜多糖主要有3个色谱峰,不同浓度醇沉的多糖经HPSCE分离后出峰位置和数量没有明显差别,表明它们含有的多糖种类相似;重均分子量(Mw)分别为6.570×104 g·moL－1和1.393×104 g·moL－1以及小于1万未能获得准确值;前两种多糖的分子量分布指数(Mw/Mn)分别是1.336和1.639;本试验中宣木瓜多糖对巨噬细胞Raw264.7产生NO没有明显的促进作用。
宣木瓜多糖 含量 分子量 高效尺寸排阻色谱-多角度激光散射-示差折光 巨噬细胞 Chaenomeles speciosa fruits Polysaccharide Content Molecular weight HPSEC-MALLS-RI Macrophage NO Nitric oxide 光谱学与光谱分析
2015, 35(5): 1331
1 上海理工大学 光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 上海市现代光学系统重点实验室, 上海 200093
3 教育部光学仪器与系统工程研究中心, 上海 200093
激光投影显示技术是显示技术近年来的发展趋势, 本文设计了一种新的针对激光光源的照明系统, 它由激光器阵列作为光源、改进的卡塞格林汇聚系统、光纤导光棒、激光散射器及4f 中继系统组成。改进的卡塞格林汇聚系统收集激光器阵列发出的光能耦合进光纤, 激光在光纤中传输, 使光束混合均匀, 激光散射器对光束匀光及整形, 通过4f 中继系统照射在0.61 英寸(1 英寸=2.54 cm)LCOS 芯片上, 形成高效均匀的照明光束, 光纤可弯曲可合束能实现超高亮度照明。用光学扩展量评价了系统的光能利用率。最后通过软件模拟, 验证了方案的可行性。
照明系统 光学扩展量 光纤导管棒 激光散射器 激光投影显示 illumination system optical extend fiber laser diffuser laser display
