外光學系統在光能的傳遞、成像和接收等光學概念上并沒有本質的區別。但由于工作在紅外波段，一般以光電探測器件作為光能的接收元件，因此與一般光學系統相比，也有其自身的一些特點。任何高于絕對零度的物體都會發出紅外輻射，在環境溫度下，絕大部分紅外輻射發生于3u以上的光譜區域。然而并不是所有波段的紅外輻射都具有很好的大氣透過率。研究表明，紅外光在大氣中透過率比較高的波段有：近紅外區城(低于2.4u 的一些波段）、中波紅外(波長約為3～5u）、長波紅外(波長約為 8~14u）。通常人們將這種在大氣中衰減較小的波段稱為大氣窗口。對于近紅外區域，由于絕大多數光學玻璃可以透過遠至2.5u的紅外光，因此在光學系統設 ...

泵浦較高的激光能級（Nd3+ 約為 870 nm，Yb3+ 約為 970 nm），這在不增加激光閾值的情況下減少了量子缺陷。然而，在這些情況下，由于吸收線較窄，泵浦更加困難。除了減少熱負荷外，準三能級操作提高了激光效率，因此在滿足小有效體積和高效散熱的前提下，盡管激光閾值提高，但整體激光效率可以更高。由于在上激光能級 之上沒有進一步的 4f 能級，因此不存在激發態吸收 (ESA) 的風險，并且可能降低了能量遷移的風險，從而允許更高的摻雜水平。然而，對于更高的摻雜水平和更高的反轉，似乎存在一些尚未完全了解的非輻射復合通道。與其他稀土離子相比，與主體材料晶格的強耦合以及由此產生的相對較寬的吸收和發 ...

外光學系統在光能的傳遞、成像和接收等光學概念上并沒有本質的區別。但由于工作在紅外波段，一般以光電探測器件作為光能的接收元件，因此與一般光學系統相比，也有其自身的一些特點。上次我們簡要介紹了下紅外光學系統，這次我們來介紹下紅外光學系統的工作方式以及與普通光學系統相比所具有的特點。紅外光學系統的工作方式與探測器的發展緊密相關。早期紅外探測系統通常采用光機掃描的方法，使小型探測器相對于目標順序掃描整個視場。這種工作方式又分為串行掃描與并行掃描(推帚式掃描)兩種，如下圖所示。前者是由小型探測器首先掃描視場上方的一個窄條帶，從左掃至右，然后下移至第二排窄條帶，重復掃描過程，直至記錄目標的整個幅面。事實上 ...

約1/8的激光能量應用于樣品被CRS過程有效利用。相比之下，對于幾皮秒的脈沖，所有的激光強度都集中在與拉曼共振完全匹配的較窄頻段，可以很好地分辨。雖然寬帶飛秒激光器的光譜分辨探測可以以高分辨率恢復CARS或SRS光譜，但它通常需要CCD相機等多元素探測器，每個像素的讀出時間非常長，這嚴重限制了成像速度。脈沖長度稍長、平均功率較高但峰值功率降低的第②個特征是非線性光損傷降低。這實際上是有好處，通過激發6 ps脈沖比150 fs脈沖允許更多的總SRS信號，即使在廣泛共振的情況下。其原因是，在許多樣品中，隨著激光脈沖寬度的減小，非線性光損傷比感興趣的信號增加得更快。在使用較短脈沖的情況下，光損傷顯然 ...

表示)吸收的光能量等于或大于較高能級的光(S1;S2;:::;Sn)，電子在短時間內被激發到更高的能級。電子將經歷振動弛豫到激發態的最低振動水平(記為S1)，這是一種稱為內轉換的非輻射過程。從S1電子態，分子通過輻射或非輻射過程回到基態。圖1表示了在這些能級中發生的不同發光現象。熒光是分子(熒光團)通過發射可檢測的光子(時間尺度為)衰減到基態的輻射過程。熒光發射發生在激發電子能級最低的位置(S1)。這種來自最低激發電子能級的強制發射確保了發射光譜保持不變，并且與激發波長無關。由于振動弛豫和內部轉換中的能量損失，發射的熒光光子的能量較低(即發射發生在比激發更長的波長)。這種發射波長的位移稱為斯托 ...

相干拉曼技術中常用的掃描方案掃描有兩種常用的方法:樣品掃描和光束掃描。樣品掃描提供了一個簡單的設備，但通常較低的速度和較小的視野，而光束掃描更復雜的實現，對光學系統的性能要求更高，但提供了更大的視野和更高的成像速度。在樣品掃描中，整個相干拉曼光學設置是固定的，樣品相對于焦點平移。這意味著光學系統可以對準一個固定的激光束，這比在一系列可能的激光束位置上對準系統更容易。為了獲得高的空間分辨率，需要一個平移階段具有較高的精度和重復性要求。通常，采用壓電驅動的彎曲級。這些階段提供的步長和重復性遠遠超過光學顯微鏡(通常小于5 nm)和較大數百微米的平移所要求的。這種制度主要有兩個缺點:一是圖像的較大視場 ...

光闌起到調節光能量以適應外界不同照明條件的作用。其系統結構如圖所示。攝影系統中，可變光闌即為系統的孔徑光闌，底片框為視場光闌。為保證軸外光束的像質，可變光闌的實際位置大致設在攝影物鏡的某個空氣間隔中。孔徑光闌的形狀一般為圓形，而視場光闌的形狀為圓形或矩形等。攝影物鏡的光學成像特性攝影物鏡的光學成像特性主要由三個參數決定，即焦距 f' 、相對孔徑 D/f' 和視場角 2ω。焦距 f'物鏡的焦距決定了物體在接收器上成像的大小。用不同焦距的物鏡對同一位置物體進行成像時,焦距越大,所得的像也越大。為滿足各種成像要求，物鏡焦距值相差很大，短的只有幾毫米，長的達數十米。變焦鏡頭，當 ...

中的水吸收激光能量，產生高溫汽化，組織內壓力超過結構耐受強度后，硬組織發生微爆破。熱機械效應緊隨其后。能量擴散的瞬間，周圍礦化組織爆破崩解，實現了切割牙體硬組織的效果。牙齒發生齲壞后，組織中含水量顯著上升。激光照射時齲壞組織會先爆破崩解，從而達到選擇性去腐的效果，較大限度保存健康的牙體組織。鉺激光的作用效果主要取決于能量、脈沖寬度、照射時間和水冷卻4個因素。激光對牙體組織的作用效果分為組織切割和組織處理。組織切割是指去除齲壞的牙體組織，鉺激光能量被組織吸收后產熱，在噴水的調節下，一旦達到特定的閾值即可實現切割硬組織的作用。掃描電鏡下觀察，經典的鉺激光切割牙釉質樣本為微爆破而非溶解，即：表面干凈 ...

表面接收到的光能影響拉曼光譜的質量。拉曼散射強度與入射光波長的四次方成反比，熒光等雜散光的影響，在不同的激發波長下獲得不同質量的拉曼光譜。在隔離拉曼系統中應用的激光源通常是紫外、可見光和近紅外。在532nm激發下，樣品本身或背景的熒光可能會干擾拉曼信號，而在355nm和266nm激發下，干擾減弱，且266nm的信噪比優于355nm。但也有例外，對于RDX, 355nm的信噪比優于266nm。從靈敏度和抗擾動能力的角度來看，532 nm激光不是刺激拉曼信號的較佳選擇，UV或DUV也是一種選擇。采用紫外光源有以下三個優點:1)從拉曼信號強度與激發波長的關系來看，短波的拉曼信號較強;2)減少熒光干擾 ...

，工藝方便，光能損失也小，宜于在焦距不長、相對孔徑不大的場合采用。2.雙分離物鏡當口徑大于50~60毫米時宜采用雙分離物鏡。這種物鏡在玻璃選得恰當時，除能校正好色差、球差和彗差外，還能利用靈敏的空氣問隙的少量變化來校正帶球差，因此可達到相當大的相對孔徑，但色球差和二級光譜出不能校正。3.三分離物鏡將雙分離物鏡中的正透鏡分裂成二片時，即獲得三分離物鏡，如下圖1所示的二種型式。這種物鏡能改善對色球差的校正，若選用特種玻璃，并與其他玻璃適當配組，還可校正或改善二級光譜。但要在此同時控制好帶球差，相對孔徑只能是相當小的。目前實際應用的復消色差物鏡( 多半用作平行光管物鏡)都采用這種型式。圖14.內調焦 ...