1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
为满足宽波段高光谱 Czerny-Turner 结构光谱仪的要求, 基于像差理论, 一方面通过光栅产生的像散补偿球面反射镜的像散, 另一方面通过柱面镜引入相反像散补偿剩余像散, 达到全波段消像散的要求, 从而提高 Czerny-Turner 结构光谱仪成像系统的分辨率。首先理论推导出光栅和柱面镜补偿像散的基础公式, 并基于此分别设计出波段为 900～1700 nm 和 1700～2500 nm 全波段消像散的 Czerny-Turner 光谱仪成像系统, 随后通过前置光路将两部分组合, 从而实现波段范围在 900～2500 nm 的消像散 Czerny-Turner 结构光谱仪成像系统。此光谱仪系统全波段分辨率小于 10 nm, 物方数值孔径 0.07, 全波段点列图均方根半径小于 4 μm。ZEMAX 的优化分析表明, 该光谱仪在全波段范围内不仅达到消像散要求, 而且具有较好的成像质量。
光学工程 Czerny-Turner 结构 消像散 柱面透镜 光谱仪 optical engineering Czerny-Turner structure astigmatism cylindrical lens spectrometer
1 西华大学 理学院 物理系，成都 610039
2 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心，四川 绵阳 621900
3 攀枝花学院 数学与计算机学院，四川 攀枝花 617000
基于非线性薛定谔方程，采用分步傅里叶算法模拟了方形超高斯光束在Kerr介质中的传输情况，重点分析了方形超高斯光束轴向中心强度与对角方向强度的演化特性，同时还分析了其在Kerr介质中的自聚焦特性、峰值光强变化情况以及B积分变化情况。研究结果表明：方形超高斯光束通过Kerr介质后，距光束中心不同距离处有不同程度的强度增强和凹陷，光束中心附近的强度增强和凹陷较弱，光束边缘以及四角处的强度增强和凹陷较强，且对角方向上的强度增强和凹陷程度要强于轴向中心方向；减小阶数可以减缓光束的边缘强度增强，并可以减缓B积分的增长；减少Kerr介质厚度可以降低光束边缘强度增强程度，并可以减小B积分的大小。提出了光束边缘强度起伏的主要原因可能是光束的相干叠加。
非线性光学 超高斯光束 Kerr介质 自聚焦 B积分 nonlinear optics super-Gaussian beam Kerr medium self-focusing B-integral 强激光与粒子束
2022, 34(4): 041004
1 攀枝花学院 数学与计算机学院，四川 攀枝花 617000
2 四川大学 电子信息学院，成都 610065
3 四川理工学院 计算机学院，四川 自贡 643000
为了消除或缓解光学相干断层成像方法中散斑等噪声对OCT 图像像质退化的影响，提出了基于波原子阈值去噪算法。波原子变换是一种新型的二维多尺度变换，且满足曲线波的抛物比例尺度关系和各向异性征；波原子适用于模式的任意局部方向，能够对轴方向的各向异性模式稀疏展开。本文利用波原子阈值去噪算法，对人眼眼底组织和手指指尖皮肤的OCT 图像进行降噪处理，并与传统的小波阈值算法和快速曲波算法对OCT 样品图像去噪效果进行对比分析。结果表明，基于波原子阈值去噪方法能够有效地抑制OCT 图像散斑噪声，并能保持图像边缘细节特征。
生物医学光学 光学相干层析技术 波原子变换 图像去噪 biomedical optical imaging optical coherence tomography wave atom transform image denoising
1 攀枝花学院 数学与计算机学院, 四川 攀枝花 617000
2 四川大学 电子信息学院, 成都 610065
采用电爆炸法制造纳米金属颗粒。分析了铜丝在电爆炸过程中的物态变化，即从固态、液态、气态到离子态；同时理论研究了纳米铜粉粒径大小及分布、成分组成与爆炸时的能量、铜丝的直径和铜丝长度的关系；定义了粒径均匀度，通过粒径平均大小和粒径均匀度比较，分析了纳米粒径的大小分布情况；通过X射线衍射仪(XRD)，透射电子显微镜(TEM)对电爆炸制造出的纳米铜颗粒做了测定与定量分析。结果表明：铜粉的主要成分由氧化铜、氧化亚铜及单晶铜组成，各成分所占比例与爆炸缸内的真空度相关。纳米金属微粒的粒径平均值、粒径均匀度与铜丝长度、直径、充电电压、放电时间等因素相关。
电爆炸 铜丝 纳米粉 物相分析 electric explosion copper nanometer powder phase analysis
1 攀枝花学院数学与计算机学院, 四川 攀枝花 617000
2 四川大学电子信息学院, 四川 成都 610064
3 河南工程学院电气信息工程系, 河南 郑州 451191
4 西南技术物理研究所, 四川 成都 610041
采用纳秒激光脉冲对铜金属进行了打孔实验, 对微孔形貌进行了观察并对其热力学过程进行了相应的分析。 研究表明, 微孔的形貌是由凹坑和周围隆起组成, 坑深随着脉冲能量的增加而增加。 热力学分析表明, 激光辐照金属打孔需要两个基本条件: 一是激光脉冲能量的沉积, 使金属材料发生熔化、 汽化以及电离等相变, 使得材料更容易去除; 激光等离子体作为二次热源会更有效把激光脉冲能量耦合到金属表面; 二是激光等离子体的冲击波效应, 这种效应会把发生相变的材料有效及时排出, 从而有效形成微孔。
激光打孔 激光等离子体 热力学过程 冲击波 Laser drilling Laser plasma Thermodynamics process Shock wave
1 四川大学电子信息学院, 四川 成都 610064
2 四川大学生命科学学院, 四川 成都 610064
3 四川大学华西第二医院, 四川 成都 610041
4 西南科技大学极端条件物质特性实验室, 四川 绵阳 621010
5 成都精密光学工程研究中心, 四川 成都 610041
研究对比了激光直接辐照、 聚焦辐照以及激光等离子体辐照三种辐照方式下, 洋葱表皮细胞的烧蚀特征, 并基于激光辐照的热力学特性对细胞的温升以及相变过程进行分析。 观察发现: 直接辐照对细胞的杀伤效果很不明显; 聚焦辐照会引起焦点附近细胞的断裂以及脱水; 激光等离子体辐照作用下, 细胞会呈现大面积的去除, 断裂边缘粗糙, 且细胞层有叠加现象。 理论分析发现, 激光等离子体具有热效应、 辐射电离及冲击波效应等, 会增加激光脉冲能量到细胞的沉积、 以及对细胞冲击剥离等, 从而会大大增加细胞的杀伤范围和效率, 可用于对细胞进行大面积杀伤。
激光等离子体 细胞烧蚀 辐射电离 冲击波 Laser plasma Cells ablation Radiation ionization Shock wave 光谱学与光谱分析
2012, 32(8): 2022
