光学参数研究现状

双积分球技术

近年来，激光在生物医学上的应用得到人们越来越广泛的关注，其中生物组织光学特性在光与组织体的相互作用中扮演着重要的角色。组织光学特性参数用来表述组织的光学性质，为临床的医疗诊断和治疗提供参数指标，对医学领域的相关应用有重要的指导意义。

生物组织是一种复杂介质，是一种高散射随机介质，研究光与这种随机介质的相互作用并通过相互作用来反映有关组织内部的特征信息是近几年光学技术研究较为活跃的前沿领域之一，并逐步发展成为一种新兴学科分支——组织光学。

组织光学的核心是发挥光子学测量的实时、无损或微创等优势，利用各种光子学技术，通过测量组织光学特性参数的变化来揭示生物组织结构与功能的变化。因此，光学特性参数的测量对组织光学至关重要。

随着激光生物医学的普及，特别是各种新型激光器的出现，激光正广泛应用于生物医学领域的各个方面。令人遗憾的是，目前有关激光生物医学领域的基础研究并未跟上临床应用，实际的应用中还存在着很大的盲目性，“经验"起着很重要的作用。其主要的原因在于，对激光与生物组织相互作用机理认识不足。为

研究光与组织的相互作用，诸多模型被提出来了，这些模型的准确性取决于组织光学特性参数的测量。因此，光学特性参数的准确测量对组织光学至关重要，它是进一步研究光在生物组织中传播的基础，对激光外科，光动力疗法等激光临床应用都有重要的指导意义。

凡是与光学参数有关的关系和规律，均可成为测量的依据和原理，因而组织体光学特性参数的测量方法及所涉及的内容几乎包罗万象。测量组织光学特性参数方法有时间分辩、空间分辩、频率调制，超快时间分辩谱和空间分辨谱，积分球技术甚至神经网络技术等等。各种测量方法各有千秋，双积分球技术是目前公认最为精确的一种测量技术。该技术采用的是一种离体的间接光学特性参数测量方法，是将积分球系统及传输理论的精确解结合起来实现的。在己知生物组织样品厚度的情况下，利用积分球系统测量组织样品的反射率，透射率以及准直透射率，而后再根据特定的组织体光学传输模型就可以获得组织体的主要光学特性参数。它能够同时获取离体生物样品的各项光学特性参数，并且可以分别考虑组织的层状结构，如可以对离体的真皮和表皮分别进行测量，是研究组织光学的一种重要方法。

生物组织中的光传输以及生物组织的光学特性是生物医学光子学重要的研究内容，在医学上对疾病的光诊断和光治疗有重要的理硷和实际的意义。因此本论文对光在生物组织中的传输以及生物组织光学特性参数的测量进行了理论和实验研究。

从光的传输理论出发，在漫射近似下获得了生物组织内光传输的漫射近似方程，并且在不同的边界条件下对无限细光束垂直入射到半无限大组织的漫射方程进行了求解，给出了组织表面漫反射系数的时间和空间分辨的表达式。

生物组织是由不同大小、不同成分的细胞和细胞问质组成的，对可见光和近红外光通常呈现出不透明、混沌和高散射的特点。光在生物组织传播是一个很复杂的过程，其主要特点是生物组织对光波的散射和吸收。

确定生物组织光学特性参数是医学诊断和治疗领域中迫切需要解决的问题，是生物医学光子学研究的热点之一。目前，生物组织光学特性参数的测量方法主要有直接测量法和间接测量法，其中活体组织的无损测量法是研究的热点。出于生物组织结构的多样性和复杂性，从目前国内外报道的研究和测量结果来看，所获得的生物组织的光学特性参数有较大的离散性，表明光传输理论或其他相关的理论尚有待进一步完善，依据光传输理论所建立测量方法与技术尚在理论和实验研究阶段，对于实际医学临床的使用还有大量的工作要做。另一方面，传统的光学参数有时并不适合于实际应用，寻找新的参数，使其能够更准确、更具特异性的体现生物组织的特性，也是今后这方面工作的一个重点。

历史上曾经提出两科t不同的理论来处理光波在随机分布粒子群中的传播问题，一种称为解析理论，另一种称为输运理论。解析理论也称为多次散射理论，它从Maxwell方程或波动方程这种基本微分方程出发，引进粒子的散射和吸收特性，并求出方差和相关函数这些统计量的适当的微分方程或积分方程。原则上，这种理论考虑了多次散射、衍射和干涉效应，在这个意义上说，它在数学上是严格的。但是，实际上它不

可能得到完全包括这些效应的解，产生有用解的各种理论电都是近似的，每一种理沦只在一定的参数范围内才有用。

输运理论也称之为辐射传输理论，它是由Schuster于1 903年首创的。输运理论不是从波动方程出发，而是直接讨论能量通过包含粒子的介质时的输运问题f281。该理论的研究比较直观，它缺少解析理论那种数学上的严谨。尽管在描述单个粒子的散射和吸收特性时考虑了衍射和干涉效应，但输运理论本身并不包括衍射和偏振效应，仅有所谓的可由实验确定的组织光学性质基本参数。为此，引入吸收和散射特征参数：吸收系数、散射系数。散射相函数和平均折射率用来描写光与生物组织的相互作用，这些参数在一定条件下可以由实验直接或间接测得。在输运理论中假定辐射场之间不存在相关性，因此用到的是功率的叠加而不是场的叠加。

随着光传输理论和实验研究的曰益深入，国际上出现了许多测量生物组织光学特性参数的新方法和新技术，时间分辨技术、空间分辨技术、以及频域光子迁移技术都得到了发展。其中，时间分辨技术在人体组织光学特性活体检测的实际应用已有报道。

各种先进的激光光源和探测方法的推出以及相关设备水平的提高促进了生物组织光学特性参数测量

技术的发展。目前人们可以使用不同功率、多种波长连续激光或者从纳秒至飞秒范围的脉冲激光及其一体化设备研究和测量生物组织的光学特性。从早期采用单光纤探测发展到集成光纤探测组织表面的光分布，特别是CCD探测技术与计算机相结合应用于生物组织光学特性参数测量，使无损测量技术水平提升到一个新的高度。近年来，人们还将相干探测技术用于该领域，相干后散射测量已经作为一种新方法用于生物组织光学特性的研究。

B．C．Wilson、C．J．M．Moes、、Ⅳ．M．Star和H J．van Staveren等人对生物组织模拟液Intralipid 的光学特性作具体的研究，在630nm波长He-Ne激光入射情况下测定了一定百分比浓度的Intralipid溶液的散射系数。、吸收系数。和各向异性囚子g，H．J．vfln Staveren等人还对400--1100rim范围内多个波长的激光在Intralipid--10％中散射的情况作了研究，给出了散射系数和g随入射光波长变化的关系式。

S．T Flock、13．C．Wilson and M．S、Patterson等人用各向同性散射光纤探头测量了633nm光入射到Intralipid／ink溶液中的光能流率，用光纤和积分球装置分别测量了溶液表面的漫反射系数，并与Monte Carlo模拟和漫射理论结果相比较以试验MonteCarlo模型的精度和适用范围，得出了在0．95一O．999的反照率范围内Monte Carlo模拟和漫射理论结果与实验结果有很好的符合，而探测液体表面的漫反射率积分球装置相对光纤探测有较大的误差。

A．H．Hielscher和S．t Flock等人用Monte Carlo模拟数据为非实验标准，检验了漫射理论模型在不同边界条件下的精度，分析了误差对散射系数和吸收系数以及光源一探测点距离的依赖关系，指出在近源处(一般指光源一探测点距离小于2mm)漫射理沦模型有较大误差，离开光源区后则误差逐渐减小。

早在70年代，许多研究者用切片离体测量的方法测定了某些生物组织在离体状态下的光学特性参数，Oregon Graduate Institute，Beaverton的Scott A．Prahl等人利用两个积分球分别测量薄片组织表面的漫反射和透过光强，然后利用加倍(adding—doubling)方法来推算组织的光学参数。R．Marchesini等人测量了几种哺乳动物离体组织的散射系数、吸收系数和各向异性因子。Cheong和Wilson发表了离体组织光学特性参数的测量方法与研究成果的综述沦文。

M．S．Patterson等人在1989年对时域的漫射理论作了理论和实验研究，获得了半无限大介质及平扳介质的漫反射系数和透射系数的理论公式，并与Monte Carlo模拟结果及实验结果相比较有较好的符合，用760nm皮秒级脉冲激光入射并测量了人的小腿部肌肉在体组织表面的漫反射光分布，基于该理论模型下获得了组织的散射系数和吸收系数。

R．A．Bolt and J．J．ten Bosch等人在1 993年较早将CCD技术用于生物组织光学特性的研究，使用二维CCD装置测量了组织模拟液Intralipid表面的漫反射光沿空间分布，并与漫刳近似理沧、随机行走模型进行了比较。

A．Kienle等人采用CCD设计了一套非接触法接收生物组织表面空间分辨的漫反射光，用蒙特卡罗算法训练的神经网络求得空问分辨波形的数据求解组织的光学参数，且通过生物组织模拟液英脱利匹特

(Intralipid)对测量结果进行了验证，同时给出了对牛肌肉、牛脂肪、鸡胸、牛肝等离体组织的光学特性参数。

R．C，Haskell等人刈半无限大介质频域的漫射理论作了理论和实验研究，理论分析指出三个常用的边界条件中以部分流边界条件的精度最高，将理论与实验所测量的频域光子迁移(FDPM)数据午日比较其差别在3％以内。

Judith R．Mourant等人用CCD及六根距离光源不同位置的光纤探测组织表面的光分布，测定组织光学特性参数随波长的变化，并与米氏理论进行了比较，而且通过聚苯乙烯微球和英脱利匹特组织模拟液进行了验证。

J．M．Schmitt and R．EBonner等人提出用OCT技术测量组织的光学参数，通过生物组织背向散射光强度与深度的关系曲线来确定组织的光学特性参数，并通过已知光学参数的聚苯乙烯(plystyrene)微球悬浮液来验证测量装置的精度。

A．Kienle等人从稳态、时域和频域几个方面研究双层介质且第二层为无限大介质中光的传播，在外推边界条件下的获得了漫射方程的解。并用双层模型的蒙特卡罗模拟数据以及双层固体组织模拟液的测量结果验证了得到的理论结果。

N．Ghosh，S．K．Mohanty等人通过测量组织表面空间分辨漫反射光谱确定了正常和癌变乳腺组织的光学特性参数，发现癌变组织的散射和吸收系数均大于正常组织的散射和吸收系数，并且通过各向异性因子的测量，估算出在癌变组织中等效的米氏散射粒子直径大于正常组织中的等效直径，显示了该方法在临床应用中的潜力。

在国内，天津大学的周向阳、刘迎等人建立了肺部肿瘤组织的模型．采用蒙特卡罗方法来模拟激光在其中的传播，得到了激光在模型中的能量分布，分析了影响激光能量分布和治疗效率的因素，并比较了会聚光束和平行光束在治疗效率上的差异。

福建师范大学的谢树森、李晖采用联合测定组织表面漫反射率和体内光能流率分布，并利用漫射理论和蒙特卡罗模拟的部分结论，研究了五种离体哺乳动物组织的光学性质，求出相应组织的光穿透浓度、吸收系数和有效散射系数。

同济大学沪西校区医学工程研究中心的刘小林等通过考虑吸收系数对漫射常数的影响，改进了时问分辨反射中两点测量生物组织光学性质的方法。对约化散射系数与吸收系数之比较小的生物组织进行了模拟测量，即将蒙特卡罗模拟数据作为标准来检验其理论的正确性，但没有进行具体的实验测量。

天津大学的林凌等人用ps时问扫描摄像系统实际测试了前臂及大腿处的反射光时间分辨信号，并采用皮肤、脂肪、肌肉3层组织模拟液的蒙特卡罗模拟结果进行推算，确定了活体状态下人的脂肪和肌肉组织的光学特性。

华南师范大学激光生命科学研究所的邓小元、邢达用光子密度波方法研究了光在模拟生物组织中传播的变化规律，探时了在各种条件下光子密皮波的特性和光予密度波畸变的因素，为实验研究提供了理论依据。

清华大学的丁海曙、王峰用蒙特卡罗方法模拟了在均匀或非均匀半无限大平板状生物组织中的光分布，结果表明，生物组织的光学性质强烈影响光在组织的分布图案，若组织中存在肿瘤，大量光子将被其吸收，山检测器测得的能量会减小，为实验探头结构设计和光源光强选择提供了有用的信息。

综上所述生物组织光学的研究呈现出十分活跃的景象，这是由它作为生物医学光子学发展的迫切要求所决定的。但生物组织光学本身至今尚未形成统一和普遍的理论，各种人体组织的实体模型在具体应用中有很大的局限性，生物组织光学特性参数的测量无论从理沦上还是实验上大多数处于研究阶段，国际上从理论上、实验上都做了大量的工作，国内在这方面从理论上做的工作比较多，实验工作还处在起步阶段。有关生物组织活体状态下的光学特性的知识还很缺乏，特别是考虑到生物组织是非均匀的多层结构时的活体检测结果几乎没有。因此对该领域的探讨，人们还需要作不懈的努力。

生物组织光学参数的测量方法与技术

确定生物组织光学性质的基本参数是传输理论确立后的一项关键性工作。目前，有关生物组织光学性质的测量方法主要有直接测量法和间接测量法。许多测量方法尚待发展和完善，其中活体的无损测量尤为重要。

组织光学参数

为了确切描述和研究光在生物组织中的传播、分布以及光与组织的相互作用，必须了解生物组织中的主要光学特性参数。这些光学特性参数是建立组织光学模型所必须的基本变量，对激光外科，光动力疗法等临床应用有重要的指导意义。

在所有的组织光学参数中，其中四个是基本参数，这四个基本参数是：

1．吸收系数

波长小于600nm的可见光，光的吸收会由于血红蛋白、黑色素以及其它色素的影响而升高；在紫外波段，又会由于蛋白质、核酸的强吸收而升高：在红外段，组织中的水吸收占主要地位。只有通常所称为“治疗窗口”(即波长为600一1300nm)范围内，对大多数软组织来说，光吸收相对较低，散射相对较强，因而会有较强的散射光从组织中反射或透射出来成为可被探测到的光。

组织的吸收系数随波长的变化明显变化，在治疗窗口内(600-1300nm)，大多数生物组织的吸收系数范陶为0.01一lmm-1。

2 散射系数

混沌介质中含有大量的粒子，当光通过介质时除了吸收外，还要发生散射，使辐射光强减弱并使光在穿出物体时呈现弥散的现象。光的散射可以用散射系数，来表示，同吸收系数一样，它表示单位光程长上一个光子被散射的几率，或者散射事件发生的概率。单位为ClTI-1或mm～，主要反映生物组织对光散射程度的大小。它表示为：

组织光学特性参数(Optical properties of tissue)用来表述组织的光学性质，是组织结构和生理生化参数的光学表征。组织光学特性参数测量是组织光学的核心,即利用各种光子学技术，通过测量组织光学特性参数，来揭示生物组织结构与功能。

随着激光生物医学的普及，特别是各种新型激光器的出现，激光正广泛应用于生物医学领域的各个方面。令人遗憾的是，目前有关激光生物医学领域的基础研究并未跟上临床应用，实际的应用中还存在着很大的盲目性，“经验”起着很重要的作用。其主要的原因在于，对激光与生物组织相互作用机理认识不足，这涉及到诸多学科各方面的理论与实验问题。具体表现在：光在生物组织体内的传播的特殊方式、组织光学特性的描述及相关的实验技术的开发与完善。事实上，为研究组织中光子传输规律，诸多模型被提出来了，这些模型的准确性取决于组织光学特性参数的测量；另外，激光与生物组织相互作用后所引起的生物组织方面的任何改变，也都与作用激光本身的参数与组织的光学特性参数有关。组织光学特性参数的测量是通过能够观测到的光学量来获得的，这些量表征着光子在生物组织的传输，而这一变化过程基于组织中特定的光子传输理论。在组织光学中，光学特性参数用来表述组织的光学性质，是组织结构和生理生化参数的光学表征。组织光学检测与成像系统的基础就是测量组织光学特性参数的变化。组织光学的核心是发挥光子学测量的实时、无损或微创等优势，利用各种光子学技术，通过测量组织光学特性参数的变化来揭示生物组织结构与功能的变化。因此，光学特性参数的准确测量对组织光学至关重要。

组织光学特性参数的定义和测量方法

对光在生物组织中的传输理论的建立具有奠基意义和重要贡献的人物主要有：美国A．Ishimaru，B．Chance，A．E．Profi002J，A．J Welch，加拿大的M．S．Peterson，B．C．Wilsont等人。下面结合前人的研究成果，介绍一下组织光学参数的定义和测量方法。

光与生物组织相互作用的数学描述主要有两种不同的方法：解析理论和传输理论。解析理论以麦克斯韦方程为基础。麦克斯韦电磁理论原则上可以解决光在任意介质中的所有传播问题。其前提是掌握介质的光学性质(或折射率)和有效的数学工具。也就是说，一旦拥有了介质折射率的完备知识(物质方程)。从理论上就可以求解麦克斯韦方程组。从而唯一的得到全部的关于经典意义下的光与物质相互作用的细节。但是，由于组织的组成和结构，以及组织体的电磁性质或者折射率的复杂性，使得很难获得麦克斯韦方程的解析解，所以适用性很有限。

传输理论是根据生物组织离散随机的特点，给出了一个唯象的简化模型，以抽象出主要的生物组织的光学性质。具体地说，可以把光在生物组织中的传播和分布，用一种粒子的传输过程来模拟。粒子的数密度等价于光能。这种假想的粒子通常也被称为光子(与光本性无关)。可以等效于光量子hv 的集合，同时把生物组织理解为大量无规则分布的散射粒子与吸收粒子。这与生物组织的结构特征基本相符。

测量组织光学特性参数的方法很多，从不同的角度来讲，对测量方法的分类是不同的。从生物组织本身来考虑可分为：在体测量与离体测量。组织光学特性参数的在体测量可以直接应用于疾病的光谱学诊断及热疗在体监测。侵入式的组织间隙测量能够得到有效衰减系数，有时也能得到吸收系数与约化散射系数，非侵入式的在体测量一直是当今生物医学光子学的研究热点，主要有：时间分辨或频域的漫辐射光谱法，光学相干法以及脉冲光热辐射仪(PPTR)等。这些在体的测量技术都是无损的，其中脉

冲光辐射法是一种非接触性测量，而任何轻微的接触都会改变角质层的水合特性，稍重些的接触会改变探头处的血流量，且仅能用于测量吸收系数，而后几种技术需要昂贵的仪器设备。

与在体测量相比，离体测量最大的优点在于：不仅能够分别考虑组织(如皮肤是由真皮和表皮组织成的)的层状结构，而且可以对组织的某些成份(如血液等)进行测量。这一点利用在体测量技术是无法做到的。另外，基础研究一般都是从离体测量开始的。

在讨论组织光学特性参数的测量时，更多的是从测量技术的角度来考虑，通常分为直接测量和间接测量。直接测量技术获取光学特性参数，不需要用到复杂的传输理论，它通过非散射的透射测量、有效衰减测量、以及对单次散射相函数而言的光的角分布的测量来实现。间接测量技术又分为迭代与非迭代的方法，在获取光学特性参数时需要涉及到复杂的光子传输模型。对非迭代方法来说，光学特性参数与测量间的关系是显性的，Kubelka--Mtmk和三通量模型都属于间接测量的非迭代方法；对迭代发来说，测量值与光学特性参数的关系是隐含的，一般先假定光学特性参数，以此来计算反射与透射量，然后将其与测量值相比较，直到满足一定精度，即通过多次迭代的方法来获取光学特性参数。

综上所述，组织光学特性参数测量诸多方法，入射光、样品和模型等之间关系归纳于表1．1。

光学方法探测大气环境

对大气污染物进行有效监测是十分必要的。目前己有多种有效手段对大气污染进行监测。而光谱分析法是一种简便，快速而又不会产生任何污染的方法。本节对用光谱法监测大气污染、解释大气光学现象的研究工作及其背景做一个简要介绍

光学方法探测气溶胶参数的研究背景及现状

光学方法探测气溶胶是建立在球形Mie散射基础之上的，Mie散射理论创立至今已经有100年的历史，该理论是严格的，对球形微粒严格成立，但对于非球形微粒则未必正确。虽然大气气溶胶并非都是球形，但在长期的气溶胶探测工作中，都是以球形假设做为基础的;另外由于Mie散射理论本身很复杂，计算量极大，在计算机得到高速发展和普及之前，该领域内的探测工作要么采用某些近似算法代替，要么计算工作做得比较粗糙，无法细致深入开展工作。所以该探测方法的发展相对差分吸收光谱法要明显缓慢一些。

我国在光学方法反演气溶胶参数方面也做了不少工作，邱金桓等提出用消光法和天空散射光进行气溶胶尺度分布反演的方法;黎洁等提出利用空光相对分布测量气溶胶尺度分布和复折射率;吕达仁网等利用太阳华盖（前向散射)光谱反演了尺度分布，石广玉等也采用过该方法。此外在激光雷达方法我国也做了一定的工作，其中安徽光机所所做工作较有代表性。总的来这些工作多数都是建立在非独立

模式之上的。

四川大学物理系于2004年开始了这方面的探测工作，其反演气溶胶尺度分布的方法由非独立模式变为了独立模式，并且取得了初步成果，在气溶胶光学厚度测量的基础之上反演获得了成都地区气溶胶尺度分布和总浓度;该单位在用Mie散射激光雷达探测气溶胶消光信息方面也做了大量工作，包括改进激光雷达回波信号处理方法、用Mie散射激光雷达探测大气能见度、研究大气边界层信息等。另外该单位也正在考虑如何将Mie散射激光雷达改进成多波长激光雷达，以获得气溶胶尺度分布的空间信息。总的来看，光学方法反演气溶胶参数是一种很好的方法，但由于气溶胶状况本身十分复杂，且理论也不如差分吸收光谱法那么完善，所以该方法目前还处于探索阶段。

大气中的气溶胶粒子含量虽然很低，却扮演着十分重要的角色。它既可以通过吸收和散射太阳辐射来直接扰动地一气系统的辐射平衡，产生所谓的直接气候效应，又可以作为云的凝结核影响云的光学特性、云量以及云的寿命，产生所谓的间接气候效应。这两种不确定性效应对局地、区域乃至全球的气候都会产生重要的影响。因此，准确地了解各种类型大气气溶胶的光学特性及其时、空分布具有十分重要的意义。目前，日、美、欧等发达国家正倾注大量的人力、物力和计划，以期对全球，尤其是北半球一些人口高度聚集、工商业快速发展区域的各种主要类型大气气溶胶的分布和变化情况有所了解，进而合理、准确地研究其对环境与气候的可能影响，为人类的可持续发展寻求科学的指导和规划。大气气溶胶探测的意义与进展

气溶胶是指液体或固体微粒均匀散布在大气中形成的相对稳定的悬浮体系。它在大气中的含量虽然很低，却扮演着十分重要的角色。大气中的气溶胶粒子既可以通过吸收和散射太阳辐射来直接扰动地一气系统的辐射平衡，产生所谓的直接气候效应;同时，它又可以作为云的凝结核影响云的光学特性、云量以及云的寿命，产生所谓的间接气候效应(详见附录1)。这两种不确定性效应对局地、区域乃至全球的气候都会产生重要的影响。因此，准确地了解大气气溶胶的物理、化学特性及其时、空平均

分布具有十分重要的意义。目前，日、美、欧等发达国家正倾注大量的人力、物力和计划，以期对全球，尤其是北半球一些人口高度聚集、工商业快速发展的区域，各种主要类型大气气溶胶的分布和变化情况有所了解，进而合理、准确地研究其对环境与气候的可能影响，为人类的可持续发展寻求科学的指导和规划。

激光雷达是探测大气气溶胶和云的一个有效而可靠的手段，一直以来这都是激光大气遥感领域的一个前沿性研究课题。早在二十世纪六十年代末期，美国斯坦福研究学院的科学家们就设计了一套大气气溶胶激光雷达系统，它采用Q开关红宝石激光器作为激光源，产生的激光波长为0.694 m，脉冲能量0.5焦，脉冲持续时间50ns。该系统主要用于对流层气溶胶结构的探测，并为美国东、西海岸上空火山灰气溶胶粒子的研究提供了丰富的数据资料。

气溶胶对气候的影响

大气气溶胶是指悬浮在大气中直径为0.001-100μm的液体或固体微粒体系。对流层气溶胶的形成与地球表面的生态环境和人类活动直接相关。地面扬尘、沙尘暴、林火烟灰、花粉与种子、海水溅沫等是对流层气溶胶的自然源，人工源则是由工业、交通、农业、建筑等直接向对流层中排放的气溶胶粒子。同时，对流层大气中许多气态污染物的最终归宿是形成气溶胶粒子，如二氧化硫、氮氧化物、碳氢化合物等通过气粒转化生成气溶胶粒子。

虽然气溶胶的在大气中的绝对含量很少，但是这些气溶胶粒子通过吸收和散射太阳辐射以及地球的长波辐射而影响着地球-大气系统的辐射收支，它作为凝结核参与云的形成，从而对局地、区域乃至全球的气候有着重要的影响。

气溶胶对于气候的影响有着直接或间接的作用，间接的影响是指它是云形成的凝结核，直接的影响方面则体现在它散射和吸收太阳射线上。气溶胶能够冷却由散射伞效应形成的底层大气，反之，吸收类型的气溶胶则可以加热大气。因此知道气溶胶的数量、分布以及它的光学特性是及其必要的。所有上述这些影响的程度主要依赖于大气气溶胶的物理和光学性质。不同的地区、不同季节及在不同的

高度上气溶胶的物理和光学性质有着显著的差异。因此，为了研究大气气溶胶的辐射效应、气候效应和环境效应，研究激光在大气中的传输规律，进行大气气溶胶的含量、尺度谱、散射和吸收特性及其时空分布的精确测量与研究是气候学家、环境学家和大气科学家们共同关心的问题，已为各国所重视。由此可见，测量气溶胶具有非常重要的意义。60年代以后，随着激光技术和雷达技术的综合进展，开始了运用大气激光雷达来探测气溶胶光学特性的大气遥感的崭新时代。

鉴于大气气溶胶对气候、环境及国计民生的重大影响，需要对我国气溶胶进行深入的研究。大气气溶胶及其气候影响研究中的重大科学问题，是当今大气科学和国际全球变化研究的前沿与焦点。我国在此领域的研究虽然有许多工作，但比较零散，缺乏系统与深入的研究是最明显的不足，难以应对日益激烈的国家环境外交的需求。近几年我国气溶胶研究己有了快速发展。张小灵1312006年在国家农产品品质检测

气溶胶对气候的影响

气溶胶主要通过三种机制影响气候:一是气溶胶通过散射、吸收短波和长波辐射对气候产生直接影响;二是气溶胶可作为云凝结核影响着云微物理特征，如云滴数密度、云滴尺度和云生命周期等，对气候产生间接影响;三是气溶胶粒子间接影响着大气化学过程，从而改变温室气体等其他的大气成分。

气溶胶光学特性研究进展

气溶胶粒子通过对入射辐射的散射和吸收作用可以使入射辐射的性质和强度发生变化，通过对探测仪器接收到的入射辐射变化特征数据的处理和分析，可反演得到气溶胶的一些特性参数，如气溶胶光学厚度、单次散射反照率、谱分布等。气溶胶的遥感方法根据观测平台主要分为地基遥感和卫星遥感两大类。

大气气溶胶光学特性的研究进展

有关气溶胶光学特性的研究起源较早，在20世纪30年代，Angstrom等便开展了对大气气溶胶光学厚度反演方法的研究。地基遥感气溶胶光学特性方面已有多种方法，King等利用光谱测量的光学厚度反演了气溶胶粒子尺度分布；Nakajima等利用天空辐射的角度分布,反演了气溶胶光学厚度和粒子尺度分布；Dubovik等利用在气溶胶自动观测网中使用的地基太阳—天空扫描辐射计的测量,发展了同时反演气溶胶粒子尺度分布和复折射指数算法；吕达仁等也较早地提出了消光—小角散射综合遥感气溶胶尺度分布。

一些学者致力于研究从宽带太阳辐射气象台站常规测量资料提取大气气溶胶光学厚度的方法。Unsworth和Monteith(1972)提出了反演宽带气溶胶光学厚度(BroadbandAerosolOptical Depth，简称

BAOD)的方法。1995年以来,邱金桓、Gueymard和罗云峰等更进一步发展了利用同种反演光谱气溶胶光学厚度的方法———宽带消光法。宽带消光法应用的一个重要问题是其反演结果的精度。采用可靠的Langley方法的全球气溶胶探测网(Aerosol Robotic Network,简称AERONET)探测结果,为我们对比分析这一问题提供了可靠的数据资源。

膜材料发展前景与展望

膜材料发展前景与展望 一、国内外经济对膜产业的重大需求 近几十年发展起来的膜技术是以具有选择透过性的膜材料作为核心，在膜两侧推动力下，实现混合物分离、提纯、浓缩的分离技术。与过滤、精馏、萃取、蒸发等传统分离技术相比，膜技术具有能耗低、分离效率高、设备简单、无相变、无污染等优点，因此被称为新型高效分离技术。作为一种高新技术，膜技术并不是高不可攀的，实际上，它就在我们身边。比如，随处可购买到的纯净饮用水绝大部分采用膜技术净化得到；为保持乳品的营养价值及水果的风味，牛奶、酸奶、奶酪等也可以采用膜技术进行除菌、浓缩及杂质去除。 在21世纪的多数工业中，膜技术将扮演重要角色，在水资源、能源、环境、传统产业改造等领域发挥重大作用。 在缓解水资源短缺方面，预计到2050年，我国缺水总量将达4000亿m3，因缺水而导致的工业总产值损失大约2000亿元，农业总产值损失大约1500亿元。膜法海水淡化技术、膜法水质净化技术、膜及其集成技术将成为解决我国北方资源性缺水、南方水质性缺水和城市缺水的有效手段。 在化工与石油化工领域，分离过程能耗占到了总能耗的70％左右，分离效率低还导致了严重的环境污染问题。膜分离技术可以高效低能耗地实现高精度分离，是过程工业节能降耗的共性技术之一。譬如，膜法精密过滤代替蒸发，可节能40％以上，减少溶剂消耗量30%以上；膜法渗透汽化技术代替精馏，进行有机物脱水，可节能50％

以上；膜技术是过程工业减排的关键支撑技术，采用膜法处理油田回注水、焦化废水等，可实现工业废水循环利用，减少废水排放量；采用膜法可以实现废酸、废碱资源化利用，实现废液零排放。 此外，膜技术还是改造传统产业、推进相关行业技术进步的高新技术，可以说，膜技术的发展得到了全球范围的高度重视，美国、日本、欧洲等多国政府将膜技术作为21世纪高新技术进行研究与开发，制定了相应的研究开发计划，促进了膜技术和产业的强劲发展。我国政府对膜技术的研究和开发同样十分重视，自“六五”以来，已连续六个五年计划都把膜技术作为重点项目进行支持。2010年出台《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》将高性能膜材料列入战略性新兴产业，为膜技术和膜产业的自身发展，膜应用市场的培育带来了前所未有的机遇。 经过5O多年的发展．中国膜产业逐渐走向成熟。特别是近20年来，中国膜产业高速增长，总产值从1993年2亿元人民币上升到20O8年200亿元(膜行业总产值是指膜制品、膜组件、膜附属设备及相关工程的总值，膜制品与膜组件是整个行业的核心)。 在21世纪的许多工业中，都将膜技术的重要性提升到了战略高度。2009年我国膜产业总产值约240亿元，2010年约300亿元。按照目前年均30%的增幅，未来5年我国膜产业有望突破1000亿元。可以预见，膜技术将迎来产值大幅增加的黄金十年，它所带动的相关产业产值总量更是不可估量。膜技术将在水资源、能源、环境、传统产业改造等领域发挥重大作用。

小尺寸物体光学测量方法

小尺寸物体光学测量方法 李闯闯 （华东师范大学，物理与材料学院，上海市，邮编：200000） 摘要：测量微小长度的方法很多，除了游标卡尺，螺旋测微器，读书显微镜等简单的长度测量方法外，利用激光强度高，干涉性好，方向性好的特点，设计出的光学测量方法也有很多，本文将先对实验中的线阵CCD测量物体尺寸进行简单介绍，然后再介绍两种其他的小尺寸物体光学测量方法：利用光学多道仪测量，照相法测量。 1.线阵CCD测量物体尺寸 随着科学技术的发展和工业自动化检测程度的提高，传统的人工接触式的测量由于测量精度和效率的限制已经无法满足大规模生产的需求。高精度，高速度的在线非接触测量已经成为检测行业的发展趋势。产于上世纪70年代的电荷耦合器件（CCD）是现代最重要的图像传感器的一种。 CCD是由一种高感光度的半导体材料制成的模拟集成电路芯片，借助光学系统和驱动电路，图像经光敏区后可以实现光电信号的转换、存储和传输，从而将空间域的光学图像转换为时间域的离散电压信号。 线阵CCD具有灵敏度高、光谱响应宽、集成度高、结构简单、成本低廉等诸多优点，因此在检测方面应用越来越广。 （1）线阵CCD测量原理 装置由远心照明光源系统，待测物体，线阵成像系统，线阵CCD图像采集系统和计算机数据处理系统构成。 远心照明光源发出平行光术均匀投射到待测物体，经成像物体成像在线阵CCD的光敏阵列上。由于待测物体的成像面上光照度不同，线阵CCD光敏阵列上的照度分布也就不同，因此，输出信号中将包含待测物体的尺寸信息，如下图所示。再通过线阵CCD及其驱动器将其转换为图二右侧所示的时序电压信号（N1，N2是待测物体的边缘信号） 为了提取图二所示的边缘信息，通常要对线阵CCD输出的信号进行二值化处理。其方法有固定阈值法，浮动阈值法和微分阈值法。实验中我们采用的是浮动阈值法。软件采集到一行周期U0输出的数据之后，根据背景光信号的强度信号

《光学薄膜与技术》实验

实验班薄膜实验大纲 学时：8 适应班级：教改实验班 先修课程：大学物理、物理光学、薄膜技术 实验教学目的和要求： 在学习了光学薄膜设计基本理论的基础上，了解常用光学薄膜设计软件的基本功能并会利用这些常用的薄膜设计软件进行减反射薄膜、高反射薄膜、分光膜以及截止滤光片和带通滤光片等薄膜的设计和优化分析。了解常用真空获得设备的原理、使用方法和注意事项，掌握光学薄膜沉积的基本工艺流程，并针对三层减反射薄膜镀制实验，理解并掌握光学薄膜厚度监控的方法和技巧和在光电极值法监控膜厚时监控片的选择原则和基本技巧。通过以上实践教学环节，提高学生的实践动手能力和在实践中分析问题、解决问题的基本能力，加深对《薄膜光学与技术》理论课程的进一步理解，以便今后可以更好的从事光学薄膜的相关技术开发与研究工作。 实验授课内容： 1上机实验（4学时） 1.1 AUTOFILM光学薄膜设计软件的功能模块和使用（2学时）； 1.2 TFC薄膜设计软件的功能模块和使用，并设计出三层减反射薄膜（2学时）； 2. 光学镀膜机的使用和膜系的镀制（4学时） 2.1光学镀膜机的使用和注意事项； 2.2 采用电子束热蒸发技术制备三层宽带减反射薄膜； 2.3 薄膜光谱特性的测试与分析。

实验一：AUTOFILM光学薄膜设计软件的功能模块和使用 一、实验目的 1.熟悉并掌握AUTOFILM光学薄膜设计软件的组成模块和基本功能； 2.会使用AUTOFILM光学薄膜设计软件进行简单的薄膜特性计算。 二、实验预习及设计要求 预习单层光学薄膜光学特性的计算及相关理论 三、所用软件 AUTOFILM光学薄膜设计软件 四、实验内容及要求 1. 掌握AUTOFILM光学薄膜设计软件的五大模块的功能，特别是输入、优化和显示三大模块的基本功能及简单的特性特性设定； 2. 利用该软件进行单层薄膜光学特性的计算； （1）计算K9玻璃（n=1.52）基底上单层氟化镁（MgF2，n=1.38）光学厚度为130nm时，光线垂直入射下400-700nm范围内的反射率光谱曲线； （2）计算K9玻璃（n=1.52）基底上单层氟化镁（MgF2，n=1.38）光学厚度为130nm时，分别计算入射角为0、30、45、和60度时520nm波 长处的反射率值，并画反射率随入射角变化的光谱曲线。 （3）计算K9玻璃（n=1.52）基底上单层氟化镁（MgF2，n=1.38）光学厚度为260nm时，在波长分别为260nm、520nm和1040nm处的反射率， 并给出相应的曲线图。 五、实验报告要求 总体要求：格式规范，具有实验名称、实验目的、实验内容、实验设备等内容。该实验的具体要求： 1. 简述该软件模块的基本功能； 2. 完成实验内容2中的计算。

非线性光学晶体的研究现状

非线性光学晶体的研究现状 摘要 本文论述了近几年的非线性光学晶体的研究现状，重点介绍了非线性光学晶体中的两大类：无机非线性晶体和有机非线性晶体的研究现状。 关键字：非线性光学晶体；无机；有机；现状； 1.引言 1961年, Franken首次发现了水晶激光倍频现象。这一现象的发现,不仅标志着非线性光学的诞生, 而且强有力地促进了非线性光学晶体材料的迅速发展。 随着非线性光学的深入研究和新型材料的不断发展, 使得非线性光学晶体材料在信息通讯、激光二极管、图像处理、光信号处理及光计算等众多领域都具有极为重要的作用和巨大的潜在应用,这些研究与应用对非线性光学晶体又提出了更多更高的物理化学性能要求, 同时许多应用也还在层出不穷地发展中,正是由于非线性光学晶体有着如此广阔的应用前景以及这些应用可能带来的光电子技术领域的重大突破,所以寻找与合成性能优异的新型非线性光学晶体一直是一个非常重要的课题,成为该领域人们关注的热点之一。 2.无机非线性光学晶体 无机非线性光学晶体是人们研究得较早的非线性光学材料, 大致可分为:(1)无机盐类晶体,包括硼酸盐、磷酸盐、碘酸盐、铌酸盐、钛酸盐等盐类晶体;(2)半导体型非线性光学晶体, 如Te、Se、GaAs、ZnSe、CdGeAs2 和CdGe(As1-xP)2等。随着激光科学与技术的不断发展,在频率转换方面,无机非线性光学晶体材料起着越来越重要的作用,下面我简单介绍几种。 (1)Cr : KTP晶体 晶体磷酸钦氧钾(KITOPO4,KTP )是一种具有优良性能的非线性光学晶体,具有非线性光学系数大, 透光波段宽,化学性能稳定,耐高温等特性.现已广泛地被用于激光频率转换领域.近些年来,随着光电子技术的发展,人们对掺杂KTP型晶体进行了多方面的研究,已形成了一系列KTP晶体家族.掺入有价值的稀土离子并使其符合发光要求,可获得激光自倍频晶体.1990年,LinJT首次简单地报道了Cr: KTP晶体实现激光自倍频运转情况. Cr : K T P 晶体的荧光发射波段为8 00-8 50n m, 可望在自倍频后转换成波长为400-425nm的蓝色激光输出.但Cr: K T P晶体对蓝光有较强的吸收, 可采用晶体的定向生长方法来加以弥补.波长800-850nm 的基频光, 远小于KTP晶体的n类位相匹配的截止波长(1000nm左右), 因此, 当Cr :KTP晶体自倍频时, 只能使用I类位相匹配,而I类相匹配的有效非线性光学数相当小.但随着对KTP晶体应用研究的深入,特别是它在光波导领域中的应用,人们已成功地研制出多种新的位相匹配技术,如准位相匹配技术,实现了高效率I类倍频转换,输出波长范围为380-480nm,效率已超过50 % /w·cm2, 这些新的应用技术的发明,为进一步研究Cr:KTP晶体的激光自倍频效应展示出广阔的应用前景。 （2）AgGaS2 和AgGaSe2 晶体 AgGaS2 属于黄铜矿结构的晶体,点群42m。其透过范围从0.53 ～12μm。尽管它是以上提到的所有红外晶体中非线性光学参数最小的,但由于它达到550 nm的超短波透明性, 可用在Nd:YAG激光器泵浦的OPO中以及使用二氧化碳、Ti:蓝宝石、Nd:YAG与IR 染料,波长范围3-12μm的激光器的各种不同混频试验中。它还应用于直接对抗红外系统和CO2激光器的SHG。 AgGaSe2 也属于黄铜矿结构。具有0.73 ～18μm的透过波段范围。它的有效传输范围是0.9 ～16 μm,当使用各种现行常用的激光器泵浦时,其相位匹配范围大的特点使其应用到OPO中具有很大潜力;当使用波长2.05μm的Ho:YLF激光器泵浦时, 波长在 2.5 ～

国内外研究现状和研究意义

吉林大学博士学位论文 背景及意义 视觉是人类感知外界信息的重要手段，外界信息的80%以上都是人类通过视觉获取的，当今社会，视频在人类的生产、生活中被广泛传播，成为了人们获取信息最重要的手段。伴随着电子计算机处理能力的飞速发展，人们利用视频内容为自己服务的要求越来越高，利用计算机的高速处理能力为人类提供更加直接有效的视频信息变得越来越重要，智能视频处理的研究越来越受到重视，视频监控系统的应用也日益广泛。 目标跟踪作为智能视频处理的一个重要分支，得到了各国学者的重视，这其中有很多原因使得目标跟踪被大家所关注，其一，计算机的快速发展使得视频处理的大量运算得以实现；其二，存储介质的价格不断降低，使得大量的视频信息得以保留，方便后期调用；第三，军事、民事的需求增强，人们都想借助计算机协助改善生活质量。 目标跟踪在如下领域已经在发挥无可替代的作用： （1）军事应用，军事上的巨大应用前景极大促进了运动目标识别技术的发展，远程导弹、空空导弹的精确打击，飞机航线的设定和规避障碍等都离不开目标跟踪技术，无人机的自动导航功能，通过将目标跟踪得到的位置信息和自身航行速度做分析，实现自主飞行。 （2）机器人视觉，智能机器人能像人类一样运动的前提就是它能“看”到外面的世界，并用“大脑”对其分析判断，认知并跟踪不同的物体，机器手需要通过在手臂上安装的摄像头，锁定目标，并跟踪其运动轨迹，跟踪抓取物体。 （3）医学影像诊断，目标跟踪技术在超声成像中目标自动跟踪分析有着广泛的应用前景，由于超声图像噪声非常大，有用信息很难清楚直接的通过肉眼定位识别，在整个视频中，对有用目标进行准确识别跟踪，将会极大提高诊断准确性，Ayache 等人已经将目标跟踪应用到了超声检查的心脏跳动中，为医生及时准确的诊断心脏问题提供了很大的帮助。 （4）人机交互，传统的人机互动是通过鼠标、键盘、显示器完成的，一旦机器能够跟踪人类的肢体运动，就可以“理解”人类的手势、动作，甚至嘴型，彻底改变传统的人机交互方式，将人机交互变得和人与人之间的交流一样清晰。 （5）车辆跟踪，目标跟踪的一个非常重要的贴近民生的应用就是车辆跟踪。随着汽车相关技术的不断成熟和居民生活质量的大幅提升，我国从自行车大国逐步过度到汽车大国，家庭对汽车的拥有量将发生井喷，越来越多的家庭拥有自己的汽车，使得道路交通负担越来越重。另一方面，城市建设已经定形，城市中的公路已经无处可修，有限的公路对应不断增加的汽车数量，使得交通事故频发，这些问题对道路交通管理提出了更加严格的要求，逐步形成了智能交通系统的概念。智能交通能够由计算机自动识别车辆信息，并跟踪车辆行驶，分析闯红灯，违章变线，车辆逆行等违章行驶事件，将会极大减轻交通警察的工作压力，提高行车安全，减少交通事故的发生。另一个重要的应用是，如果车辆的目标跟踪得到快速发展，那么自动驾驶将成为可能，现在车辆上应用的定速巡航功能，仅仅可以做到定速，也就是电脑控制车速保持，而无法自动识别路面上车辆行驶情况，自动控制车辆的转弯变速，一旦车辆的目标跟踪技术成熟，那么将会给道路交通带来非常深远的影响，极大提高人们的生活质量。 1.2 国内外研究现状 目标跟踪领域的研究是一个非常复杂的课题，随着信息技术的飞速发展，视频监控深入到了人们生产生活中的各个领域，自然引起了各国学者的重视，许多国家投入了大量的人力物力财力去深入研究，解决目标跟踪领域出现的问题，促使目标跟踪算法的飞速发展，视频目标跟踪领域的提出以及发展现状简要的叙述如下： Wax 于1955 年最早提出了目标跟踪理论的基本原理，Sittler 于1964 年提出目标点轨迹的概念和目标运动路径最优数据关联的贝叶斯理论，由此改进了目标跟踪算法，为后来目标

光学测量复习题

1.光学测量：对光学材料、零件及系统的参数和性能的测量。 2.直接测量：无需对被测的量与其他的实测的量进行函数关系的辅助计算，而直接得到被测值的测量。 3.间接测量：直接测量的量与被测的量之间有已知的函数关系，从而得到该被测量的测量。 4.测量误差原因：（测量装置误差）（环境误差）（方法误差）（人员误差）。 5.测量误差按其特点和性质，可分为（系统误差）、（偶然误差）和（粗大误差）。 6.精度：反应测量结果与真实值接近程度的量。 7.精度分为：①正确度:由系统误差引起的测量值与真值的偏离程度②由偶然误差引起......③由系统误差和偶然误差引起的...... 8.偶然误差的评价:(标准偏差)(极限误差)。 9.正态分布特征：（单峰性）（对称性）（有界性）（抵偿性）。 10.确定权的大小的方法：（根据测量次数确定）（由标准偏差确定）。 11.对准（横向对准）是指在垂直于瞄准轴方向上，使目标和比较标记重合或置中的过程，又称横向对准。 12.调焦（纵向对准）指目标和比较标记瞄准轴方向重合或置中的过程。 13..对准误差：对准残留的误差。 14.调焦误差：调焦残留的误差。 15.常用调焦方式：（清晰度法）、（消视差法）。 16.清晰度法：以目标象和比较标志同样清晰为准，其调焦误差由几何景深和物理景深决定。 17.消视差法：以眼睛垂直于瞄准轴摆动时看不出目标象和比较标志有相对错动为准，调焦误差受对准误差影响。 18.平行光管：是光学测量中最常用的部件，发出平行光，用来模拟无限远目标，主要由（望远物镜）和（安置在物镜焦平面上的分划板）构成。 19.调校平行光管的目的：是使分划板的分划面位于物镜焦平面上。调校方法：（远物法）、（可调前置镜法）、（自准直法）、（五棱镜法）和（三管法）。 20.自准直仪：（自准直望远镜）（自准直显微镜）。 21.自准直目镜是一种带分划板和分划板照明装置的目镜。一般不能单独使用，应与望远镜物镜配合构成自准直望远镜；与显微镜物镜配合构成自准直显微镜。它们统称自准直仪。 22.常用自准直目镜：（高斯目镜）、（阿贝目镜）、（双分划板式自准直目镜）。 23.剪切干涉法常见的平板式横向剪切干涉仪，它是以干涉条纹成无限宽，即干涉场中呈均匀一片作为判别光束准直性基准的。 24.双楔板剪切干涉法的原理？ 解：假设楔板的棱边平行于x轴(棱边呈水平状态)，并倾斜至于光路中。一离焦板的光波Kd(x2+y2)经楔板前，后面反射，则反射波沿x方向被横波向剪切。干涉条纹是一组与x轴倾斜的直线簇，在重叠区域形成的条纹可表示为（nkβ）y+(KDs)x=mπ 25.V棱镜法的检测原理：当单色平行光垂直的入射到V棱镜的ED面时，若被检玻璃折射率n与V棱镜折射率n0完全相同，则出射光不发生任何偏折的射出；若n与n0不等，则出射光相对入射光有一偏折角θ，若测出θ，就可计算出折射率。 26.V棱镜折光仪：主要用于平行光管、对准望远系统、读数显微镜系统和标准V块组成。 27.V棱镜折光仪的使用方法：平行光管分划板的刻线是在水平透光宽缝中间刻一细长线。由平行光管射出的单色平行光束经V棱镜和待检试样后，产生偏折角θ，转动望远镜对准平行光管的刻线象。当望远镜对准时，带动度盘转动。有读数显微镜读得角θ，其整数部分由度盘读出，小数部分由测微目镜读出。 28.最小偏向角法的测量原理：单色平行光沿MP方向射出，入射光与出射光的夹角δ为偏

吸附剂的应用研究现状和进展

84 吸附剂的应用研究现状和进展 杨国华1，黄统琳1，姚忠亮3，刘明华1,2 （1．福州大学环境与资源学院，福建 福州 350108； 2．华南理工大学制浆造纸工程国家重点实验室，广东 广州510640； 3．福建师范大学福清分校生物与化学工程系，福建 福清350300） 摘 要：利用吸附法进行废水处理，具有适应范围广、处理效果好、可回收有用物料以及吸附剂可重复使用等优点，因此随着现有吸附剂性能的不断完善以及新型吸附剂的研制成功，吸附法在水处理中的应用前景将更加广阔。主要对活性炭、吸附树脂、改性淀粉类吸附剂、改性纤维素类吸附剂、改性木质素类吸附剂、改性壳聚糖类吸附剂以及其他可吸收污染物质的药剂、物料等吸附剂的应用研究现状和发展趋势进行综合概述。 关键词：吸附剂；吸附法；研究；综述 基金项目：中国博士后基金资助项目（20070410238）和中国博士后基金特别资助项目（200801239）。 吸附法是利用吸附剂吸附废水中某种或几种污染物，以便回收或去除它们，从而使废水得到净化的方法。利用吸附法进行物质分离已有漫长的历史，国内外的科研工作者在这方面作了大量的研究工作，目前吸附法已广泛应用于化工、环境保护、医药卫生和生物工程等领域。在化工和环境保护方面，吸附法主要用于净化废气、回收溶剂（特别适用于腐蚀性的氯化烃类化合物、反应性溶剂和低沸点溶剂）和脱除水中的微量污染物。后者的应用范围包括脱色、除臭味、脱除重金属、除去各种溶解性有机物和放射性元素等。在处理流程中，吸附法可作为离子交换、膜分离等方法的预处理，以去除有机物、胶体及余氯等，也可作为二级处理后的深度处理手段，以便保证回用水质量。利用吸附法进行水处理，具有适应范围广、处理效果好、可回收有用物料以及吸附剂可重复使用等优点，随着现有吸附剂性能的不断完善以及新型吸附剂的研制成功，吸附法在水处理中的应用前景将更加广阔。 吸附剂是决定高效能的吸附处理过程的关键因素，广义而言，一切固体都具有吸附能力，但是只有多孔物质或磨得极细的物质由于具有很大的表面积，才能作为吸附剂。工业吸附剂还必须满足下列要求： （1）吸附能力强； （2）吸附选择性好； （3）吸附平衡浓度低； （4）容易再生和再利用； （5）机械强度好； （6）化学性质稳定； （7）来源广； （8）价廉。 一般工业吸附剂很难同时满足这八个方面的要求，因此，在吸附处理过程中应根据不同的场合选用不同的吸附剂。目前，可用于水处理的吸附剂有活性炭、吸附树脂、改性淀粉类吸附剂、改性纤维素类吸附剂、改性木质素类吸附剂、改性壳聚糖类吸附剂以及其他可吸收污染物质的药剂、物料等[1] 。本文主要对上述吸附剂的应用研究现状和发展趋势进行综合概述。 1 活性炭 吸附剂中活性炭应用于水处理已有几十年的历史。60年代后有很大发展，国内外的科研工作者已在活性炭的研制以及应用研究方面作了大量的工作。制作活性炭的原料种类多、来源丰富，包括动植物 (如木材、锯木屑、木炭、谷壳、椰子壳、 2009年第6期 2009年6月 化学工程与装备 Chemical Engineering & Equipment

角度测量的光学方法

第28卷第2期2002年3月 光学技术OPTICAL TECHN IQU E Vol.28No.2 March 2002 文章编号:100221582(2002)022******* 角度测量的光学方法 Ξ 浦昭邦,陶卫,张琢 (哈尔滨工业大学305信箱,黑龙江哈尔滨　150001) 摘　要:光学测角法是高精度动态角度测量的一种有效的解决途径。对目前发展较快的几种角度测量的光学方法———圆光栅测角法、光学内反射小角度测量法、激光干涉测角法和环形激光测角法进行了详细的介绍,并且分别给出了每种方法的测量原理和发展现状,比较了各种方法的优缺点,给出了每种方法的应用场合和发展前景。 关键词:角度测量;光学方法;转角;整周中图分类号:TH741.2 文献标识码:A Angle measurement with optical methods PU Zhao 2bang ,T AO Wei ,ZH ANG Zhuo (Harbin institute of Technology ,Harbin 150001,China ) Abstract :Optical methods are one of the most effective way of dynamic angle measurement with high accuracy.Several well developed optical methods of angle measurement ,such as angle measurement with radical gratings ,angle measurement based on internal 2reflection effect ,laser interference angle measurement system and ring laser goniomcters ,are described in de 2tail.The principle ,present status and application situation of each method is dis played.The superiority and defects of these methods are lined out.The development future of each method is given at last. K ey w ords :angle measurement ;optical methods ;rotation angle ;whole round 1　引　言 角度测量是几何量计量技术的重要组成部分,发展较为完备,各种测量手段的综合运用使测量准确度达到了很高的水平。角度测量技术可以分为静态测量和动态测量两种。对于静态测量技术来说,目前的主要任务集中在如何提高测量精度和测量分辨力上[1～3]。随着工业的发展,对回转量的测量要求也越来越多,因此人们在静态测角的基础上,对旋转物体的转角测量问题进行了大量的研究,产生了许多新的测角方法。 测角技术中研究最早的是机械式和电磁式测角技术,如多齿分度台和圆磁栅等,这些方法的主要缺点大多为手工测量,不容易实现自动化,测量精度受到限制[4,5]。光学测角方法由于具有非接触、高准确度和高灵敏度的特点而倍受人们的重视,尤 其是稳定的激光光源的发展使工业现场测量成为可能,因此使光学测角法的应用越来越广泛,各种新的光学测角方法也应运而生。目前,光学测角方法除众所周知的光学分度头法和多面棱体法外,常用的还有光电编码器法[6]、衍射法[7,8]、自准直法[9,10]、光纤法[11]、声光调制法[12,13]、圆光栅法[14～17]、光学内反射法[18～23]、激光干涉法[24～28]、平行干涉图法[29,30]以及环形激光法[31～33]等。这些方法中的很多方法在小角度的精密测量中已经得到了成功地应用,并得到了较高的测量精度和测量灵敏度,通过适当的改进还可对360°整周角度进行测量。对于众所周知的光学分度盘、轴角编码器、光电光楔测角法等来说,由于应用较多,技术比较成熟,本文不作具体介绍。下面主要介绍几种近几年来发展起米的小角度测量方法和可用于整周角度测 量的方法。 2　圆光栅测角法 圆光栅是角度测量中最常用的器件之一。作为角度测量基准的光栅可以用平均读数原理来减小由分度误差和安装偏心误差引起的读数误差,因此其准确度高、稳定可靠。但在动态测量时,在10r/s 的转速下,要想达到1′的分辨力都非常困难。目前我国的国家线角度基准采用64800线/周的圆光栅系统,分辨力为01001″,总的测量不确定度为0105″。该测量方法主要是在静态下的相对角度测量。英国国家物理实验室(NPL )的E W 图1　NPL 测角仪原理图Palmer 介绍了一台作为角度基准的径向光栅测角仪,如图1所示,既可用于测角,又 可用于标定。其原理是利用两块32400线的径向光栅安装在015r/s 的同一个轴 套上,两个读数头一个固定,一个装在转台上连续旋转,信号间的相位差变化与转角成正比。仪器中用一个自准直仪作为基准指示器,可以测得绝对角度,利用光栅细分原理可测360°范围内的任意角度,附加零伺服机构可以对转台进行实时调整,限制零漂。用干涉仪作为读数头,可进行高精度测量。按95%置信度 水平确定其系统误差的不确定度为0105″[15] 。 德国联邦物理研究院(PTB )的Anglica T ubner 等人用衍射 8 61Ξ收稿日期:2001205224;收到修改稿日期:2001206218 基金项目:国家自然科学基金资助项目(59875017) 作者简介:浦昭邦(19402),男,哈尔滨工业大学教授,博士生导师,主要从事光学测量、图像处理方面的研究。

企业满意度研究现状和应用

2006企业满意度研究现状和应用 长期以来，大正致力于客户满意度测量方面的研究，为提升企业的满意度工作而努力。为了能更好地为企业在满意度研究工作上进行服务，我们发起了此次满意度研究的工作，期望通过此次研究，能了解中国各种类型企业在满意度工作方面的现状，同时集合各行业领导企业的经验，为企业间经验的参考借鉴搭建一个平台，从而在整体上推动满意度研究在各行业的实施。 研究概况 2006年5-6月，Diagaid对IT、金融、汽车、工业品、房地产、零售、快速消费品等行业近百家大型企业进行了访谈。目的是为了对目前满意度研究的开展情况进行整体把握。 我们的前提假设是：在中国市场竞争越来越激烈的前提下，企业对于客户满意度的重视将会为企业带来价值。 通过这两个月的研究，最终结果显示： 满意度工作已经广泛地在中国的企业内得到开展，并成为增强企业竞争力的工具。企业能明显感受到满意度研究带来的利益。在满意度研究的执行上，仍然存在不够系统化，专业化的问题。 此次的研究，我们最主要的研究区域涉及如下三方面内容： 在目前中国的企业中，满意度研究开展的现状是怎样的？ 多少企业在进行满意度研究？ 满意度研究的历史有多久了？ 是什么驱动着企业进行满意度研究？

企业主要关注哪些方面的满意度？ 满意度研究为企业带来了哪些帮助？ 满意度研究为企业带来了哪些帮助和影响？ 企业所认可的满意度方面的标杆企业有哪些？ 他们是如何利用满意度研究的工具来帮助他们成为领先企业的？ 具体执行有哪些问题？ 满意度研究工作的发展中遇到了哪些问题？ 目前企业在具体满意度研究实践上存在哪些问题？ 首先我们来了解客户满意度工作在中国开展的现状。 多少企业已经开展满意度研究了？ 从整体来看，本次调查的各行业大型企业中，有89%已经进行了专门的满意度研究。另有资料显示，到2004年，在所有大中小型企业中已有64%的企业正在做满意度研究。另外，在本次调查中，11%未进行专门满意度研究的企业通过其他方式来进行客户满意的调查和衡量。而其中又有一半的企业正在规划进行正式的满意度研究。通过与往年资料的比对，我们发现满意度研究的工作正

纳米材料研究现状及应用前景要点

纳米材料研究现状及应用前景 摘要：文章总结了纳米粉体材料、纳米纤维材料、纳米薄膜材料、纳米块体材料、纳米复合材料和纳米结构的制备方法，综述了纳米材料的性能和目前主要应用领域，并简单展望了纳米科技在未来的应用。 关键词：纳米材料；纳米材料制备；纳米材料性能；应用 0 引言 自从1984年德国科学家Gleiter等人首次用惰性气体凝聚法成功地制得铁纳米微粒以来，纳米材料的制备、性能和应用等各方面的研究取得了重大进展。纳米材料的研究已从最初的单相金属发展到了合金、化合物、金属无机载体、金属有机载体和化合物无机载体、化合物有机载体等复合材料以及纳米管、纳米丝等一维材料，制备方法及应用领域日新月异。 纳米材料是指在三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元构成的材料，包括纳米粉体( 零维纳米材料，又称纳米粉末、纳米微粒、纳米颗粒、纳米粒子等) 、纳米纤维( 一维纳米材料) 、纳米薄膜( 二维纳米材料) 、纳米块体( 三维纳米材料) 、纳米复合材料和纳米结构等。纳米粉体是一种介于原子、分子与宏观物体之间的、处于中间物态的固体颗粒，一般指粒度在100nm以下的粉末材料。纳米粉体研究开发时间最长、技术最成熟，是制备其他纳米材料的基础。纳米粉体可用于：高密度磁记录材料、吸波隐身材料、磁流体材料、防辐射材料、单晶硅和精密光学器件抛光材料、微芯片导热基片与布线材料、微电子封装材料、光电子材料、先进的电池电极材料、太阳能电池材料、高效催化剂、高效助燃剂、敏感元件、高韧性陶瓷材料、人体修复材料、抗癌制剂等。纳米纤维指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料，如纳米碳管，可用于微导线、微光纤( 未来量子计算机与光子计算机的重要元件) 材料、新型激光或发光二极管材料等。纳米薄膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒薄膜是纳米颗粒粘在一起，中间有极为细小的间隙的薄膜；致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。可用于气体催化材料、过滤器材料、高密度磁记录材料、光敏材料、平面显示器材料、超导材料等。纳米块体是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料，主要用途为超高强度材料、智能金属材料等。纳米复合材料包括纳米微粒与纳米微粒复合( 0- 0 复合) 、纳米微粒与常规块体复合( 0- 3复

光学薄膜

光学薄膜 1.前言 光学薄膜是一类重要的光学元件, 它广泛地应用于现代光学、光电子学、光学工程以及其他相关的科学技术领域。在光的传输、调制, 光谱和能量的分割与合成以及光与其他能态的转换过程中起着不可替代的作用。如果从Fraunhofer 利用化学方法制备出减反射层算起, 光学薄膜已经有近两百年的历史。但是,光学薄膜真正作为一类光学元件应用于光学系统，是从20 世纪30 年代扩散泵应用于真空系统开始。近几十年来, 特别是电子计算机广泛应用于光学薄膜的设计和薄膜制备过程以来, 光学薄膜元件和技术得到突飞猛进的发展, 形成一种欣欣向荣的大好局面。【1】 2.光学薄膜的性质及功能 光学薄膜最基本的功能是反射、减反射和光谱调控。依靠反射功能，它可以把光束按不同的要求折转到空间各个方位；依靠减反射功能，它可以将光束在元件表面或界面的损耗减少到极致，完美的实现现代光学仪器和光学系统的设计功能；依靠它的光谱调控功能，实现光学系统中的色度变换，获得五彩缤纷的颜色世界。不仅如此，光学薄膜又是光学系统中的偏振调控，相位调控以及光电，光热和光声等功能调控元件，光学薄膜的这些功能，在激光技术，光电子技术，光通信技术，光显示技术和光存储技术等现代光学技术中得到充分的应用，促进了相关技术和学科的发展。令一方面，科学技术的不断发展，不仅对光学薄膜提出了源源不断的技术支撑，这一切又促进了光学薄膜的持续发展。光学薄膜的直接理论基础是薄膜光学，它是建立在光的干涉效应基础上的，论述光在分层介质中传播行为的一门学科。即便是科学技术日新月异飞速发展的今天，该理论仍可以一击准确的描述光在数十微米层，纳米层甚至原子层厚的薄膜中的传播行为，由此设计出不同波长，不同性能，适应不同要求的光学薄膜元件。 3.分别实现增反增透的薄膜光学计算 如上图所示，设薄膜的厚度为h ，折射率为n ，薄膜两边的空气和基片的折射率分别为0n 和 g n 。并设光从空气进入薄膜时在界面上的反射系数和透射系数分别为1r 和1t ，光从薄膜进

非线性光学材料小结

非线性光学材料 一、概述 20 世纪60 年代, Franken 等人用红宝石激光束通过石英晶体,首次观察到倍频效应,从而宣告了非线性光学的诞生，非线性光学材料也随之产生。 定义：可以产生非线性光学效应的介质 （一）、非线性光学效应 当激光这样的强光在介质传播时，出现光的相位、频率、强度、或是其他一些传播特性都发生变化，而且这些变化与入射光的强度相关。 物质在电磁场的作用下,原子的正、负电荷中心会发生迁移,即发生极化,产生一诱导偶极矩p 。在光强度不是很高时,分子的诱导偶极矩p 线性正比于光的电场强度E。然而,当光强足够大如激光时,会产生非经典光学的频率、相位、偏振和其它传输性质变化的新电磁场。分子诱导偶极矩p 就变成电场强度E 的非线性函数,如下表示: p = α E + β E2 + γ E3 + ?? 式中α为分子的微观线性极化率;β为一阶分子超极化率(二阶效应) ,γ为二阶分子超极化率(三阶效应) 。即基于电场强度E 的n 次幂所诱导的电极化效应就称之为n 阶非线性光学效应。 对宏观介质来说, p = x (1) E + x(2) E2 + x (3)E3 + ?? 其中x (1) 、x(2) 、x(3) ??类似于α、β、γ??,表示介质的一阶、二阶、三阶等n 阶非线性系数。因此,一种好的非线性光学材料应是易极化的、具有非对称的电荷分布的、具有大的π电子共轭体系的、非中心对称的分子构成的材料。另外,在工作波长可实现相位匹配,有较高的功率破环阈值,宽的透过能力,材料的光学完整性、均匀性、硬度及化学稳定性好,易于进行各种机械、光学加工也是必需的。易于生产、价格便宜等也是应当考虑的因素。 目前研究较多的是二阶和三阶非线性光学效应。 常见非线性光学现象有： ①光学整流。E2项的存在将引起介质的恒定极化项，产生恒定的极化电荷和相应的电势差，电势差与光强成正比而与频率无关，类似于交流电经整流管整流后得到直流电压。 ②产生高次谐波。弱光进入介质后频率保持不变。强光进入介质后，由于介质的非线性效应，除原来的频率ω外，还将出现2ω、3ω、……等的高次谐波。1961年美国的P.A.弗兰肯和他的同事们首次在实验上观察到二次谐波。他们把红宝石激光器发出的3千瓦红色（6943埃）激光脉冲聚焦到石英晶片上，观察到了波长为3471.5埃的紫外二次谐波。若把一块铌酸钡钠晶体放在1瓦、1.06微米波长的激光器腔内，可得到连续的1瓦二次谐波激光，波长为5323埃。非线性介质的这种倍频效应在激光技术中有重要应用。 ③光学混频。当两束频率为ω1和ω2（ω1＞ω2）的激光同时射入介质时，如果只考虑极化强度P的二次项，将产生频率为ω1＋ω2的和频项和频率为ω1－ω2的差频项。利用光学混频效应可制作光学参量振荡器，这是一种可在很宽范围内调谐的类似激光器的光源，可发射从红外到紫外的相干辐射。 ④受激拉曼散射。普通光源产生的拉曼散射是自发拉曼散射，散射光是不相干的。当入射光采用很强的激光时，由于激光辐射与物质分子的强烈作用，使散射过程具有受激辐射的性质，称受激拉曼散射。所产生的拉曼散射光具有很高的相干性，其强度也比自发拉曼散射光强得多。利用受激拉曼散射可获得多种新波长的相干辐射，并为深入研究强光与

透明导电薄膜的研究现状及应用

透明导电薄膜的研究现状及应用 李世涛乔学亮陈建国 （武汉华中科技大学模具技术国家重点实验室） 摘要：综述了当前透明导电薄膜的最新研究和应用状况，重点讨论了ITO膜的光电性能和当前的研究焦点。指出了目前需要进一步从材料选择、工艺参数制定、多层膜光学设计等方面来提高透明导电膜的综合性能，使其可见光平均透光率达到92%以上，从而满足高尖端技术的需要。 关键词：透明导电，薄膜，平均透光率，ITO，电导率 1 前言 透明导电薄膜的种类有很多，但氧化物膜占主导地位（例如ＩＴＯ和ＡＺＯ膜）。氧化铟锡（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ简称为ＩＴＯ）薄膜、氧化锌铝（Ａｌ－ｄｏｐｅｄＺｎＯ，简称ＡＺＯ）膜都是重掺杂、高简并ｎ型半导体。就电学和光学性能而言，它是具有实际应用价值的透明导电薄膜。金属氧化物透明导电薄膜（ＴＣＯ：ＴｒａｎｓｐａｒｅｎｔａｎｄＣｏｎｄｕｃｔｉｖｅＯｘｉｄｅ的缩写）的研究比较早，Ｂａｋｄｅｋｅｒ于１９０７年第一个报道了ＣｄＯ透明导电薄膜。从此人们就对透明导电薄膜产生了浓厚的兴趣，因为从物理学角度看，透明导电薄膜把物质的透明性和导电性这一矛盾两面统一起来了。１９５０年前后出现了硬度高、化学稳定的ＳｎＯ２基和综合光电性能优良的Ｉｎ２Ｏ３基薄膜，并制备出最早有应用价值的透明导电膜ＮＥＳＡ（商品名）－ＳｎＯ２薄膜。ＺｎＯ基薄膜在２０世纪８０年代开始研究得火热。ＴＣＯ薄膜为晶粒尺寸数百纳米的多晶；晶粒取向单一，目前研究较多的是ＩＴＯ、ＦＴＯ（Ｓｎ２Ｏ：Ｆ）。１９８５年，ＴａｋｅａＯｊｉｏＳｉｚｏＭｉｙａｔａ首次用汽相聚合方法合成了导电的ＰＰＹ－ＰＶＡ复合膜，从而开创了导电高分子的光电领域，更重要的是他们使透明导电膜由传统的无机材料向加工性能较好的有机材料方面发展。 透明导电膜以其接近金属的导电率、可见光范围内的高透射比、红外高反射比以及其半导体特性，广泛地应用于太阳能电池、显示器、气敏元件、抗静电涂层以及半导体／绝缘体／半导体（ＳＩＳ）异质结、现代战机和巡航导弹的窗口等。由于ＩＴＯ薄膜材料具有优异的光电特性，因而近年来得以迅速发展，特别是在薄膜晶体管（ＴＦＴ）制造、平板液晶显示（ＬＣＤ）、太阳电池透明电极以及红外辐射反射镜涂层、火车飞机用玻璃除霜、建筑物幕墙玻璃等方面获得广泛应用，形成一定市场规模。 制备透明导电薄膜的方法很多：物理汽相沉积（ＰＶＤ）（喷涂法、真空蒸发、磁控溅射、高密度等离子体增强（ＨＤＰＥ）蒸发、脉冲激光沉积（ＰｕｌｓｅｄＬａｓｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ，简称ＰＬＤ）技术、化学汽相沉积（ＣＶＤ）、原子层外延（ＡＬＥ）技术、反应离子注入以及溶胶－凝胶（Ｓｏｌ－Ｇｅｌ）技术等。然而，适合于批量生产且已经形成产业的工艺，只有磁控溅射法和溶胶－凝胶法。特别是，溅射法由于具有良好的可控性和易于获得大面积均匀的薄膜，而被广泛应用于显示器件中ＩＴＯ薄膜的制备。美欧和日本均在发展ＩＴＯ产业，其中日本夏普、日本电气和东芝三大公司都在其工厂内开发ＩＴＯ薄膜。深圳几家导电玻璃公司在进口和国产生产线上制造ＬＣＤ用导电玻璃。而ＡＺＯ薄膜由于其在实用上还有许多问题，现在还处于研究阶段。综上所述，ＩＴＯ薄膜性能优异，制

光学测量应用举例

1、激光三角法测距。 利用激光良好的方向性，以及几何光学成像的比例特性，将一束激光照射到物体上，在与激光光束成一定角度的位置用光学成像系统检测照射到物体的光斑，这样镜头-光斑、镜头平面到激光光束的连线、光斑到镜头平面与激光光束交点构成一三角形，而镜头-光斑的像、镜头平面以及过光斑的像的激光光束平行线与镜头平面的交点成一个与前面所描述的三角形相似的三角形。用光电传感器阵列检测到光斑的像的位置，则可以根据三角形性质计算出光斑位置。这种测量方法适合距离较短的情况。 目前的激光三坐标测量机（抄数机）一般都采用激光三角法测距。 2、光速法测距。 利用光速不变原理，检测激光发射与反射光反射回来的时间差，从而计算出距离。为了提高精度，可以将激光调制上一个低频信号，利用测量反射光的相位差来测得反射时间差。这种方法一般用于远距离测量。 目前各种激光测距仪一般用这种方法测量。 3、激光干涉法测距。 这是一种相对测量，它无法测得一个物体离仪器的绝对距离，但可以测得两被测物体的相对距离。它的原理是一台迈克尔逊干涉仪，利用反射镜距离变化时干涉条纹的变化来测量，反射镜从物体A运动到物体B，干涉条纹变化的数量反映了其距离。这种测量要求条件较高，但是可以精确测量，它也是目前所有测量手段中最精确的一种。 4、光学图象识别技术测量位移。 其所用原理与三角法相似，但是可以不用激光，而是直接对移动物体拍照，利用前后两幅图片中物体在图片中的位移来计算物体真实的位移。、 这种技术在光电鼠标中大量使用。 5、光栅测量位移。 利用光栅形成的莫尔条纹，计算莫尔条纹变化量即可计算出位移量。 这是目前应用最多的技术，光栅尺大量应用于工业上的行程测量。 6、激光衍射法测量细丝、小孔直径和狭缝宽度。 测量衍射斑的大小就可以计算出孔或缝的尺寸。

光学薄膜的研究进展和应用

光学薄膜的研究进展和应用 【摘要】本文介绍了光学薄膜的工作原理，并对光学薄膜的传统光学领域的应用做了简要的概述。又简要说明现代光学薄膜典型应用，对光学薄膜的制备加以介绍，最后介绍了光学薄膜的发展前景。 【关键词】光学薄膜；薄膜应用；薄膜制造； 1.光学薄膜原理简述 所谓光学薄膜是指其厚度能够光的波长相比拟，其次要能对透过其上的光产生作用。具体在于其上下表面对光的反射与透射的作用。光学薄膜的定义是：涉及光在传播路径过程中，附著在光学器件表面的厚度薄而均匀的介质膜层，通过分层介质膜层时的反射、透（折）射和偏振等特性，以达到我们想要的在某一或是多个波段范围内的光的全部透过或光的全部反射或是光的偏振分离等各特殊 形态的光。 光学薄膜的特点是：表面光滑，膜层之间的界面呈几何分割；膜层的折射率在界面上可以发生跃变，但在膜层内是连续的；可以是透明介质，也可以是吸收介质；可以是法向均匀的，也可以是法向不均匀的。实际应用的薄膜要比理想薄膜复杂得多。这是因为：制备时，薄膜的光学性质和物理性质偏离大块材料，其表面和界面是粗糙的，从而导致光束的漫散射；膜层之间的相互渗透形成扩散界面；由于膜层的生长、结构、应力等原因，形成了薄膜的各向异性；膜层具有复杂的时间效应。不同物质对光有不同的反射、吸收、透射性能，光学薄膜就是利用材料对光的这种性能，并根据实际需要制造的。 2.光学薄膜的传统应用 光学薄膜按应用分为反射膜、增透膜、滤光膜、光学保护膜、偏振膜、分光膜和位相膜。减反射膜，是应用最广泛的光学薄膜，它可以减少光学表面的反射率而提高其透射率。对于单一波长，理论上的反射率可以降到零，透射率为100%；对于可见光谱段，反射率可以降低到0.5%，甚至更低，以保证一个由多个镜片组成的复杂系统有足够的透射率和极低的杂散光。现代光学装置没有一个是不经过减反射处理的。由于其具有极低的反射率和鲜艳的表面颜色，现代人们日常生活中的眼镜普遍都镀有减反射膜。 高反射膜，能将绝大多数入射光能量反射回去。当选用介质膜堆时，由于薄膜的损耗极低，随着膜层数的不断增加，其反射率可以不断地增加（趋近于100%）。这种高反射膜在激光器的制造和激光应用中都是必不可少的。 能量分光膜，可将入射光能量的一部分透射，另一部分反射分成两束光，最