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2025-07-10 00:51:05偏振光學(xué)元件: 偏振光學(xué)元件是光學(xué)系統(tǒng)中用于操控光偏振狀態(tài)的關(guān)鍵組件。它們能夠選擇性地傳輸、反射或吸收特定偏振方向的光，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)光信息的精確調(diào)控。偏振片、偏振分光棱鏡、波片等是常見的偏振光學(xué)元件。這些元件在激光技術(shù)、光通信、光學(xué)測(cè)量及成像等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用，能夠提高系統(tǒng)的性能、分辨率和對(duì)比度。通過合理設(shè)計(jì)和使用偏振光學(xué)元件，可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的光路控制和信息處理功能。

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偏振光學(xué)元件問答

2022-04-14 10:49:16OCI-V測(cè)量FBG受壓時(shí)的偏振相關(guān)損耗: 光纖光柵（FBG）作為一種新型的無源器件，為光通信和光傳感成功開辟了一條嶄新道路，從光纖光柵技術(shù)被應(yīng)用以來，該技術(shù)在光纖傳感技術(shù)和高速光纖通信領(lǐng)域得到了飛速發(fā)展。隨著光通信的發(fā)展，傳輸速率不斷提高，偏振特性對(duì)傳輸質(zhì)量的影響也更加明顯，成為高速光纖通信系統(tǒng)發(fā)展的障礙，然而，在光傳感領(lǐng)域，偏振效應(yīng)具有響應(yīng)速度快、效率高等優(yōu)勢(shì)，可以利用光纖的偏振敏感特性進(jìn)行傳感，以及利用器件的超快偏振響應(yīng)特點(diǎn)進(jìn)行全光信號(hào)處理等，這些使得偏振相關(guān)特性的研究十分有意義。測(cè)試FBG受壓時(shí)偏振相關(guān)損耗測(cè)試加載裝置示意圖如圖1所示，用光矢量分析儀（OCI-V）進(jìn)行測(cè)試，測(cè)量模式為反射式測(cè)量，一次掃描就可以得出FBG反射式的偏振相關(guān)損耗（PDL），測(cè)試的FBG中心波長(zhǎng)為1548.0-1548.3nm，壓力加載裝置為將FBG平放在兩塊鋼板之間，在FBG并行位置放置一根相同直徑的光纖來保證FBG受壓力時(shí)保持平衡，在上面鋼板上放置不同重量的砝碼進(jìn)行加載，分別為1kg、2kg、4kg、6kg和10kg。圖1. 測(cè)試加載裝置示意圖圖2. a-0kN、b-10kN、c-20kN、d-40kN、e-60kN、f-100kN各PDL測(cè)試圖圖2為不同壓力下的測(cè)試圖，從中可以看出，F(xiàn)BG在沒有壓力時(shí)中心波長(zhǎng)附近光波段的PDL趨近于零，施加壓力后中心波長(zhǎng)附近兩端出現(xiàn)兩個(gè)波峰（圖中畫圈的位置），隨著壓力逐漸增大，波峰峰值越來越大，在壓力達(dá)到60KN時(shí)波峰出現(xiàn)最大值，且隨著壓力增大兩個(gè)波峰逐漸靠近，中間PDL趨近于零的平坦區(qū)域逐漸縮小，在壓力達(dá)到100KN時(shí)波峰出現(xiàn)畸變，波峰高度有所降低，中間PDL平坦區(qū)域消失。綜上所述，經(jīng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)壓力會(huì)對(duì)FBG中心波長(zhǎng)附近的PDL造成較大影響，隨著壓力增大中心波長(zhǎng)兩端PDL波峰峰值逐漸變大，PDL較小區(qū)域逐漸縮小直至消失，壓力過大時(shí)會(huì)使中心波長(zhǎng)附近波段的PDL出現(xiàn)畸變。通過OCI-V能夠快速測(cè)試出FBG的偏振相關(guān)損耗，利用其偏振相關(guān)特性可以判定FBG的性能優(yōu)劣，為其能否準(zhǔn)確進(jìn)行通信傳輸和光學(xué)傳感提供了判斷標(biāo)準(zhǔn)。光矢量分析系統(tǒng)OCI-V

2020-11-20 09:25:44從完整肌腱到單纖絲：偏振紅外光譜強(qiáng)勢(shì)助力膠原蛋白的分子取向研究: 在過去的十年里，紅外（IR）光譜已被廣泛應(yīng)用于哺乳動(dòng)物組織中的膠原蛋白研究。對(duì)有序膠原蛋白光譜的更好理解將有助于評(píng)估受損膠原蛋白和疤痕組織等疾病。因此，利用偏振紅外光研究膠原蛋白（I型膠原和II型膠原）的層狀結(jié)構(gòu)和徑向?qū)ΨQ性逐漸成為研究熱點(diǎn)。目前，基于焦平面陣列檢測(cè)器的偏振遠(yuǎn)場(chǎng)（FF）傅立葉變換紅外（FTIR）成像、偏振遠(yuǎn)場(chǎng)（FF）、光學(xué)光熱紅外（O-PTIR）以及散射型掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡（s-SNOM）的納米紅外技術(shù)在膠原蛋白領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。偏振遠(yuǎn)場(chǎng)（FF）方法可應(yīng)用于完整肌腱的截面，其纖維平行且垂直于偏振光排列。光學(xué)光熱IR紅外（O-PTIR）和納米傅立葉變換紅外（nano-FTIR）方法則應(yīng)用于直徑為100~500 nm的原纖維，在生物聚合物上共同實(shí)現(xiàn)互相印證和互補(bǔ)的結(jié)果。通常，I型膠原蛋白在偏振紅外光下反應(yīng)不同。采用基于焦平面陣列（FPA）檢測(cè)的遠(yuǎn)場(chǎng)傅里葉變換IR（FF-FTIR）對(duì)其進(jìn)行成像時(shí)，受制于蛋白質(zhì)酰胺I和II的紅外特征峰吸收帶的波長(zhǎng)（~7 μm）的分辨率極限，難以獲取高質(zhì)量的成像結(jié)果。而采用散射型掃描近場(chǎng)光學(xué)顯微鏡（s-SNOM）方法的納米級(jí)FTIR（nano-FTIR）光譜技術(shù)，可以獲得空間分辨率約為20nm的紅外光譜，解決了受限于IR輻射波長(zhǎng)的限制（通常5-10 μm）。此外，采用光學(xué)光熱紅外技術(shù)（O-PTIR）成像和光譜學(xué)的方法，也可以擺脫紅外波長(zhǎng)的限制，實(shí)現(xiàn)亞微米（500nm）的空間分辨率，為完整組織和原纖維膠原蛋白的研究打開了一個(gè)新窗口。近期，在Kathleen M. Gough等人的研究中[1]，作者采用基于光學(xué)光熱紅外（O-PTIR）ZL技術(shù)的PSC非接觸亞微米分辨紅外拉曼同步測(cè)量系統(tǒng) mIRage對(duì)樣品?500 nm單點(diǎn)區(qū)域收集振動(dòng)光譜，如圖1所示。該光學(xué)光熱紅外（O-PTIR）技術(shù)的工作原理是光熱檢測(cè)，其中紅外量子級(jí)聯(lián)激光器（QCL）激發(fā)樣品在1800–800 cm-1光譜范圍內(nèi)的分子振動(dòng)。產(chǎn)生的光熱效應(yīng)通過短波長(zhǎng)探測(cè)激光器檢測(cè)。圖2A-B中的光譜表明，固有的激光偏振所獲得的高對(duì)比度所產(chǎn)生的光譜與使用FTIR焦平面陣列和偏振器組合進(jìn)行的光譜測(cè)試近乎一致。并且對(duì)于安裝在玻璃顯微鏡的不同載玻片，樣品均獲得了具有良好SNR的高質(zhì)量光譜。圖1. 完整肌腱的光學(xué)光熱IR（O-PTIR）光譜，?500 nm測(cè)量點(diǎn)。（A）利用線性偏振量子級(jí)聯(lián)激光器（QCL）從CaF2窗口在平行和垂直兩個(gè)不同方向上獲得光譜。插入的可視圖像顯示了6個(gè)采譜位置；比例尺= 70 μm。（B）對(duì)比從CaF2（頂部）和玻璃（底部）載玻片在線性偏振QCL的平行和垂直方向上獲得的光譜。光學(xué)光熱紅外（O-PTIR）技術(shù)可以通過在載物臺(tái)上輕易地旋轉(zhuǎn)樣品來測(cè)試平行和垂直于紅外激光偏振方向的光譜。并利用光學(xué)光熱紅外（O-PTIR）技術(shù)在幾個(gè)單一頻率下對(duì)原纖維成像，以獲得表觀物理寬度的確定性估計(jì)。如圖2右側(cè)所示，在垂直方向上， 1655 cm-1處記錄的單波長(zhǎng)圖像的紅黃帶表明該原纖維的寬度不超過500 nm。該尺寸將目標(biāo)物標(biāo)定為真正的原纖維，并且可與紅外s-SNOM實(shí)驗(yàn)中檢測(cè)到的300 nm原纖維相當(dāng)。光學(xué)光熱紅外（O-PTIR）技術(shù)與nano-FTIR的測(cè)試結(jié)果相互印證，反映了“原纖維”寬度的標(biāo)準(zhǔn)范圍。此外作者觀察到，來自原纖維的酰胺I和II譜帶比完整肌腱的窄，并且相對(duì)強(qiáng)度和譜帶形狀都發(fā)生了變化。這些光譜反映出在偏振紅外光下正常I型膠原纖維的更多有用信息，并可作為研究膠原組織的基準(zhǔn)。圖2. 從CaF2窗口利用O-PTIR測(cè)試控制肌腱原纖維獲得的光譜。用平行于激光偏振的原纖維獲得的頂光譜（紅色）；藍(lán)色是垂直方向上的光譜。右側(cè)是在垂直方向基于1655 cm-1的單波長(zhǎng)圖像。正方形表示光譜采集位置。比例尺= 1 μm。與基于焦平面陣列檢測(cè)器的偏振遠(yuǎn)場(chǎng)傅立葉變換紅外（FF-FTIR）光譜相比，光學(xué)光熱紅外（O-PTIR）具有更高的空間分辨率，且可提供單波長(zhǎng)光譜。使用FF-FTIR FPA探測(cè)往往包括其他非膠原材料。同時(shí)，光學(xué)光熱紅外（O-PTIR）還可以提供偏振平行于原纖維取向的原纖維光譜。這也是光學(xué)光熱紅外（O-PTIR）和納米FTIR光譜對(duì)直徑為100~500 nm的膠原原纖維給出證實(shí)性和互補(bǔ)性結(jié)果的首次證明。綜上所述，這些結(jié)果為進(jìn)一步研究生物樣品中的膠原蛋白提供了廣闊的基礎(chǔ)。參考文獻(xiàn)：[1]. Gorkem Bakir, Benoit E. Girouard, Richard Wiens, Stefan Mastel, Eoghan Dillon, Mustafa Kansiz, Kathleen M. Gough, Molecules 2020, 25, 4295; doi:10.3390/molecules25184295.