针对国内尚没有大角度范围的水体颗粒偏振体散射函数测量仪的问题，基于潜望镜式光路结构与旋转偏振探测器的探测方式，建立了水体颗粒偏振体散射特性测量系统，验证了采用半衰片胶合方式的出射棱镜对大角度偏振体散射特性测量的适用性，实现了10°~170°范围内3×3水体颗粒散射穆勒矩阵的测量。对系统开展了角度、幅值及偏振标定，根据系统结构和水下传输原理进行了散射光程归一化和水下衰减矫正。实验结果表明，3 μm直径聚苯乙烯标准颗粒测量结果与理论计算值吻合良好，证明了该套系统的可靠性。同时在千岛湖自然水体对该套系统进行了测试验证，获得的水体颗粒物10°~170°范围内3×3水体颗粒散射穆勒矩阵测量结果表明偏振体散射特性能够提供更丰富的颗粒特性信息。

日常生活中常常会出现各种散射介质,如毛玻璃、生物软组织和云雾等。毛玻璃一般可看作是没有厚度的面散射介质,即随机相位屏,而鸡胸肉等生物软组织是厚度不可忽略的体散射介质。光在鸡胸肉等体散射介质内的传播过程复杂,受厚度、各向异性因子等因素的影响。在实际研究中,科研人员经常选用毛玻璃作为散射介质,并倾向于把相关结论直接推广到鸡胸肉等体散射介质上。从能量分布出发,对比分析了毛玻璃和体散射介质在成像和散射强度分布上的差异,提出了一种积分发散角测量方法,探究了二者散斑分布近似等效的条件。

为了研究金属表面的偏振特性,分析光与物体相互作用的物理机理。首先,根据微面元散射特性,将目标表面的反射分为镜面反射、漫反射和体散射,并建立了三分量偏振双向反射分布函数模型。然后,利用非线性最小二乘法对模型参数进行优化。基于开源数据的仿真实验结果表明,相比其他函数,该函数拟合的曲线与实测结果更吻合;且描述不同金属表面偏振特性时的精度更高,能准确反映金属材料表面的反射信息,为研究金属表面的偏振特性提供了新思路。

针对现有体散射测量系统中激光器与探测器相互遮挡导致探测角度减小的问题, 设计了一款新型的水中颗粒物的体散射函数测量系统。首先, 通过双潜望式光路结构, 将激光发生平面与散射探测平面分离, 减小了激光器对探测角度的遮挡; 同时, 通过潜望式出射棱镜将透射光导出水体, 避免了容器的杯壁散射, 提高背散射测量的准确性。根据实际工艺, 改进出射棱镜, 设计系统样机, 实现了3°~178°大角度范围体散射函数的测量。结合系统结构与水下光传输原理, 根据数据矫正算法, 矫正由于测量光程及水体衰减造成的偏差。对比矫正后结果与米散射仿真结果, 证明方法的可靠性。

量子点材料因具有发光波长可调, 色度纯, 量子效率高等优异特性而受到广泛关注, 在光致发光高色彩显示方面有着巨大的应用潜力。本文综述了量子点背光技术的研究进展, 主要对比了QDs On-Chip、QDs On-Surface及QDs On-Edge 3种量子点背光主流技术的基本原理及结构, 并分析了它们在液晶显示领域的应用, 未来前景及面临的挑战; 然后介绍了几种新型的量子点背光技术, 并对两种量子点背光新技术进行重点说明: 一种是采用低温注塑成型工艺将量子点与高分子材料均匀混合为一体, 用于制备直下式背光的量子点体散射型结构扩散板; 另一种新技术是采用丝网印刷或喷墨打印工艺将量子点转印至导光板表面, 形成应用于侧入式背光的量子点网点微结构导光板。这两种背光都具有制备工艺简单、成本低、生产效率高等特点, 对高色域液晶显示的研究及发展意义深远。

本文通过流体力学及COMSOL等仿真软件分析, 以PDMS为材料, 设计制作了用于捕获两个球形颗粒样品的微流控芯片, 并基于光电倍增管(PMT)和电动位移平台, 搭建了角度扫描式大动态范围散射光测量装置。该系统可以快速捕获两个球形颗粒, 在颗粒捕获后对微流控芯片内沟道与外轮廓进行折射率匹配, 持续测量实际捕获颗粒的1°至170°的散射光。对23.75 μm、31.10 μm、40.01 μm三种粒径的聚苯乙烯标准颗粒样品进行了实验研究, 并多次重复测量同一粒径双颗粒的散射光分布。基于微流控芯片的双颗粒体散射函数测量方法可以稳定的捕获、释放双颗粒, 实验操作简单且具有较好的重复性, 在颗粒物体散射函数研究方面具有很大的潜力。

提出了一种水中悬浮颗粒的三维体散射函数测量方法, 采用抛物面镜结合传感器探测方式, 同时获取了半球空间内多个散射面所对应的体散射函数。搭建了三维体散射函数测量装置, 采用粒径为57~954 nm的标准聚苯乙烯颗粒作为样本, 获得了方位角0°~180°对应的多个散射面内的水中颗粒体散射函数, 测量的散射角范围为18°~160°。实验结果与计算结果吻合, 验证了利用该装置对水体中粒径小于1 μm的悬浮颗粒的体散射函数进行测量的可行性。

电子束蒸发的单层光学薄膜具有明显的柱状结构，薄膜内部折射率的变化较大，由此引起的体散射现象也较明显。基于一阶电磁微扰理论，建立了单层光学薄膜的体散射理论模型，分析了膜层厚度、入射光偏振态、柱状结构因子、非均质性对体散射的影响。研究了纯柱状结构下，电子束蒸发的单层二氧化铪(HfO2)薄膜体散射的角分布散射值(ARS)随着膜层厚度的变化规律，结果表明纯柱状结构HfO2 薄膜体散射的ARS 量级与表面散射完全非相关模型的ARS值相近，并且在特定的膜厚范围内，体散射的ARS值随着膜厚的增大而增大。对于非均质性薄膜，当非均质性一定时，体散射的ARS值随着膜厚的增大而增大；当膜层厚度一定时，体散射的ARS值随着非均质性绝对值的增大而减小。

我们用简单的系统实现了6Li费米原子的冷却及俘获, 研究了磁光阱中冷原子的装载动力学。 由于其质量小和反冲动量大等特点, 装载、冷却及俘获过程和其他的碱金属原子具有极大的不同。我们测量了装载率、单体碰撞损失率和原子数与温度的关系。 基于气体动能和原子碰撞散射的理论计算来解释实验的测量结果。 实现的长寿命6Li冷原子对将来研究超冷费米原子的量子简并及其强相互作用具有重要的意义。