提出了一种基于球面晶体的高光谱分辨全视场X射线荧光成像仪,并分析了该成像系统的空间分辨率、视场、能谱带宽、荧光收集效率。根据理论分析设计了一套用于V~Zn等典型中等原子序数金属的Kα线荧光成像系统,并采用解析的理论和本课题组编写的蒙特卡罗光线追迹程序对该系统性能进行了计算和仿真。理论分析和数值仿真的结果表明,这种X射线荧光成像技术具有较高的空间分辨率(优于80 μm)、较大的视场(大于6.5 mm)以及极高的光谱(能谱)分辨率(优于16.5 eV@4.6~9 keV)。

从Maxwell方程组出发,将与旋光效应相关的二阶非线性电极化作为线性电极化的微扰项,并结合角谱表示理论,以傍轴高斯光束作为入射光场,研究了光束在具有自然旋光性的Bi₁₂SiO₂₀晶体中的传播问题,并分别采用Minkowski和Abraham两种形式的光动量,得出Bi₁₂SiO₂₀晶体中的光动量及角动量表达式。结果表明,旋光性的存在使得晶体中的Minkowski动量和Abraham动量的比值不再是晶体折射率的平方。采用Minkowski角动量密度形式,可以发现,光场与晶体之间的角动量会发生耦合,虽然光场自身的角动量不守恒,但光场和晶体的总角动量守恒。

中国科学院“计划”、装备预先研究项目基金;

在弹光调制测晶体电光系数系统中, 对弹光调制器工作控制和调制信号数据处理进行了优化设计, 并实现一种灵敏度高、测量快速、成本低和系统集成度高的晶体电光系数测量方案.针对弹光调制及调制信号的特点, 采用现场可编程门阵列完成弹光调制器的工作控制和测量数据的提取.现场可编程门阵列提供弹光调制器工作电压信号, 控制模数转换器的采样频率, 同时产生正弦和余弦参考序列来提取直流项、一倍频项的同向分量和正交分量, 并输入计算机中求解得出晶体电光系数.对铌酸锂样品进行了测试, 实验结果表明系统重复度和灵敏度为0.0016×10－12 m/V, 测量速率为1ms/数据点.较其他晶体电光系数测量方法, 本文方法具有更高的测量灵敏度和更快的测量速率, 为实现弹光调制测量晶体电光系数的智能系统奠定了基础.

为了实现对晶体电光系数高速率、高精度和高灵敏的测量, 提出了一种基于弹光调制的电光系数测量新方案。运用低通滤波和数字锁相技术分别提取出调制信号的直流项和一倍频项数据, 进而解调出晶体的电光系数。详细分析了该新方案的原理, 搭建了实验系统, 并对铌酸锂(LiNbO3)晶体样品的电光系数进行了测试。实验结果表明, 系统测量精度为2.3%, 灵敏度为1.7×10－14 m/V, 测量速率为每数据点100 ms。

为了研究单轴晶体铌酸锂双折射滤光片的温度特性，采用计算机进行数值理论分析，讨论了入射光方向上铌酸锂晶体双折射率和厚度随温度变化的关系，并利用Ultra-6600系列紫外-可见分光光度计对铌酸锂滤光片进行了光谱测量和实验验证。结果表明，在不同波段的滤波带宽，可以找到某些特定的入射角度，使滤光片的中心波长不随温度变化而变化，双折射滤光片温度的稳定性可以保持。此结果说明，可以通过调节入射光方向来提高滤光片的温度稳定性和使用精度。

液晶材料的光学测试和光学应用是液晶物理的主要研究手段和应用领域。所以液晶的光学研究方法也是随着液晶学科研究的逐步深入而不断发展, 并反过来又推动液晶这一诱人学科进入更加色彩绚丽的胜景。本综述主要是以液晶这一学科发展的历史纵向为轴线, 介绍和评述了在液晶研究领域中, 诸多常规的以单体晶体光学为基础的光学研究方法、原理、应用以及液晶物理研究中的局限和错误。考虑大多实际测试和应用中液晶材料是锚泊和局限在液晶盒中, 本综述着重介绍了以多层各向同性-各向异性介质薄膜系统为基础的液晶光学研究方法, 以正确地描述液晶(盒)的光学测试和响应。其中, 以现代光学为基础发展起来的光导波技术、光学表面波技术及它们之间的相互作用及耦合影响、液晶材料对其调制及应用等等, 都作了较为详细地介绍和比较。近年刚刚开拓发展的, 作为有机各向异性材料的液晶与无机各向异性材料的异型金属纳米颗粒的有序混合物, 在液晶(盒)器件中的表现及应用前景和对于光学测试及表征的的挑战, 也加以介绍和讨论。

为了研究机械应力对石英滤波输出的影响,基于石英晶体的弹光效应,推导了石英晶体双折射率与不同方向机械应力之间的关系,并进行了数值模拟.采用了Ultra-6600系列紫外-可见分光光度计搭建了实验系统,得到了立奥型石英双折射滤光片的透射光谱图,并对光谱图进行了研究与分析.结果表明,在不同方向机械应力作用下,立奥型石英双折射滤光片的中心波长发生漂移;大小为0.0025N/m2机械应力沿Ox1轴、Ox2轴、Ox3轴方向作用,石英滤波片中心波长向长波长方向的漂移量分别约为0.4nm,0.6nm,1nm.这一结果对石英双折射滤光片的封装制作、正确设计和使用是有帮助的.

阐述了利用石英晶体旋光效应实现FBG传感系统的解调原理, 理论分析了石英晶体的旋光率与波长之间的变化关系。结果表明, 旋光率随波长的增加逐渐减小, 在834~841nm范围内近似呈线性变化。设计了双光路检测系统, 对石英晶体的旋光率与波长之间的响应关系进行了验证, 实验结果与理论分析一致。