光学论文材料范文

光学论文材料范文（精选6篇）

光学论文材料 第1篇

简介

在早期，主要是基于几何光学和波动光学拓宽人的视觉能力，建立了以望远镜、显微镜、照相机、光谱仪和干涉仪等为典型产品的光学仪器工业。这些技术和工业至今仍然发挥着重要作用。本世纪中叶，产生了全息术和以傅里叶光学为基础的光学信息处理的理论和技术。特别是六十年代初第一台激光器的问世，实现了高亮度和高时一空相干度的光源，使光子不仅成为了信息的相干载体而且成为了能量的有效载体，随着激光技，本和光电子技术的崛起，光学工程已发展为光学为主的，并与信息科学、能源科学、材料科学。生命科学、空间科学、精密机械与制造、计算机科学及微电子技术等学科紧密交叉和相互渗透的学科。它包含了许多重要的新兴学科分支，如激光技术、光通信、光存储与记录、光学信息处理、光电显示、全息和三维成像薄膜和集成光学、光电子和光子技术、激光材料处理和加工、弱光与红外热成像技术、光电测量、光纤光学、现代光学和光电子仪器及器件、光学遥感技术以及综合光学工程技术等。这些分支不仅使光学工程产生了质上的跃变，而且推动建立了一个规模迅速扩大的前所未有的现代光学产业和光电子产业。编辑本段发展

近些年来，在一些重要的领域，信息载体正在由电磁波段扩展到光波段，从而使现代光学产业的主体集中在光信息获取、传输、处理、记录、存储、显示和传感等的光电信息产业上。这些产业一般具有数字化、集成化和微结构化等技术特征。在传统的光学系统经不断地智能化和自动化，从而仍然能够发挥重要作用的同时，对集传感、处理和执行功能于一体的微光学系统的研究和开拓光子在信息科学中作用的研究，将成为今后光学工程学科的重要发展方向。平板显示技术与器件

平板显示是采用平板显示器件辅以逻辑电路来实现显示的。由于其电压低、重量轻、体积小、显示质量优异，无论在民用领域还是在军用领域都将获得广泛应用。该方向主要从事发光与信息显示前沿科学问题。既包括发光显示材料（有机材料、无机材料及其相关复合等材料），又包括诸多（场发射、等离子体、发光二极管、液晶及电致发光等）显示器件等方面的研究。全光信号处理及网络应用技术

主要研究光通信网络、光纤传感及生物医学光子学领域的前沿课题——光分组交换全光网的网络技术及支撑光分组交换的全光信号处理技术，如光弹性分组环光纤通信网、全光缓存技术、光开关、光逻辑、光信头识别、分布式光纤传感系统、光纤性能在线检测、光纤技术在生物医学光子学中的应用等。光电检测技术

主要研究先进制造技术、轨道交通等工程领域内各种几何及物理量的光电检测机理、方法、技术与实现途径，并采用各种信息与信号处理方法与技术来获得各种评价参数，最终实现对重要零部件与设备关键参数及缺陷的实时检测与故障诊断，确保其运行安全。生物分子光探测技术

采用先进光电子学技术，以朊病毒、HIV等重要病毒为模型，开展病毒与细胞的相互作用机制、免疫保护机制研究，开展生物大分子的探测、分子相互作用识别等先进技术研究，发展快速检测技术。开展新型病毒载体、真核表达载体技术的研究。开发新型疫苗和药物。光电子材料与器件

太阳能电池技术，主要研究先进的晶硅太阳电池工艺，以及单晶硅/非晶硅 异质结（HIT）太阳电池技术、非晶硅薄膜太阳电池技术、有机薄膜太阳电池技术、染料敏化太阳电池技术、宽带吸收增强太阳电池技术等。

研究稀土发光、半导体发光、白光LED照明、无汞荧光灯、光学薄膜基本设计、光存储、光电探测等材料及光电器件，研究这些材料和器件的新技术和新工艺以及它们的应用。光学

研究内容

我们通常把光学分成几何光学、物理光学和量子光学。几何光学

是从几个由实验得来的基本原理出发，来研究光的传播问题的学科。它利用光线的概念、折射、反射定律来描述光在各种媒质中传播的途径，它得出的结果通常总是波动光学在某些条件下的近似或极限。物理光学

是从光的波动性出发来研究光在传播过程中所发生的现象的学科，所以也称为波动光学。它可以比较方便的研究光的干涉、光的衍射、光的偏振，以及光在各向异性的媒质中传插时所表现出的现象。波动光学 的基础就是经典电动力学的麦克斯韦方程组。波动光学不详论介电常数和磁导率与物质结构的关系，而侧重于解释光波的表现规律。波动光学可以解释光在散射媒质和各向异性媒质中传播时现象，以及光在媒质界面附近的表现；也能解释色散现象和各种媒质中压力、温度、声场、电场和磁场对光的现象的影响。量子光学

英文名称：quantum optics

量子光学是以辐射的量子理论研究光的产生、传输、检测及光与物质相互作用的学科。1900年普朗克在研究黑体辐射时，为了从理论上推导出得到的与实际相符甚好的经验公式，他大胆地提出了与经典概念迥然不同的假设，即“组成黑体的振子的能量不能连续变化，只能取一份份的分立值”。

1905年，爱因斯坦在研究光电效应时推广了普朗克的上述量子论，进而提出了光子的概念。他认为光能并不像电磁波理论所描述的那样分布在波阵面上，而是集中在所谓光子的微粒上。在光电效应中，当光子照射到金属表面时，一次为金属中的电子全部吸收，而无需电磁理论所预计的那种累积能量的时间，电子把这能量的一部分用于克服金属表面对它的吸力即作逸出功，余下的就变成电子离开金属表面后的动能。

这种从光子的性质出发，来研究光与物质相互作用的学科即为量子光学。它的基础主要是量子力学和量子电动力学。

光的这种既表现出波动性又具有粒子性的现象既为光的波粒二象性。后来的研究从理论和实验上无可争辩地证明了：非但光有这种两重性，世界的所有物质，包括电子、质子、中子和原子以及所有的宏观事物，也都有与其本身质量和速度相联系的波动的特性。应用光学

光学是由许多与物理学紧密联系的分支学科组成；由于它有广泛的应用，所以还有一系列应用背景较强的分支学科也属于光学范围。例如，有关电磁辐射的物理量的测量的光度学、辐射度学；以正常平均人眼为接收器，来研究电磁辐射所引起的彩色视觉，及其心理物理量的测量的色度学；以及众多的技术光学：光 学系统设计及光学仪器理论，光学制造和光学测试，干涉量度学、薄膜光学、纤维光学和集成光学等；还有与其他学科交叉的分支，如天文光学、海洋光学、遥感光学、大气光学、生理光学及兵器光学等。学科发现

光学的起源在西方很早就有光学知识的记载，欧几里得(Euclid，公元前约330～260)的<反射光学>(Catoptrica)研究了光的反射；阿拉伯学者阿勒·哈增(AI-Hazen，965～1038)写过一部<光学全书>，讨论了许多光学的现象。

光学真正形成一门科学，应该从建立反射定律和折射定律的时代算起，这两个定律奠定了几何光学的基础。17世纪，望远镜和显微镜的应用大大促进了几何光学的发展。

光的本性（物理光学）也是光学研究的重要课题。微粒说把光看成是由微粒组成，认为这些微粒按力学规律沿直线飞行，因此光具有直线传播的性质。19世纪以前，微粒说比较盛行。但是，随着光学研究的深入，人们发现了许多不能用直进性解释的现象，例如干涉、衍射等，用光的波动性就很容易解释。於是光学的波动说又占了上风。两种学说的争论构成了光学发展史上的一根红线。

狭义来说，光学是关于光和视见的科学，optics(光学)这个词，早期只用于跟眼睛和视见相联系的事物。而今天，常说的光学是广义的，是研究从微波、红外线、可见光、紫外线直到X射线的宽广波段范围内的，关于电磁辐射的发生、传播、接收和显示，以及跟物质相互作用的科学。光学是物理学的一个重要组成部分，也是与其他应用技术紧密相关的学科。编辑本段历史发展

光学是一门有悠久历史的学科，它的发展史可追溯到2000多年前。

人类对光的研究，最初主要是试图回答“人怎么能看见周围的物体？”之类问题。约在公元前400多年(先秦的代)，中国的《墨经》中记录了世界上最早的光学知识。它有八条关于光

学的记载，叙述影的定义和生成，光的直线传播性和针孔成像，并且以严谨的文字讨论了在平面镜、凹球面镜和凸球面镜中物和像的关系。

自《墨经》开始，公元11世纪阿拉伯人伊本·海赛木发明透镜；公元1590年到17世纪初，詹森和李普希同时独立地发明显微镜；一直到17世纪上半叶，才由斯涅耳和笛卡儿将光的反射和折射的观察结果，归结为今天大家所惯用的反射定律和折射定律。

1665年，牛顿进行太阳光的实验，它把太阳光分解成简单的组成部分，这些成分形成一个颜色按一定顺序排列的光分布——光谱。它使人们第一次接触到光的客观的和定量的特征，各单色光在空间上的分离是由光的本性决定的。

牛顿还发现了把曲率半径很大的凸透镜放在光学平玻璃板上，当用白光照射时，则见透镜与玻璃平板接触处出现一组彩色的同心环状条纹；当用某一单色光照射时，则出现一组明暗相间的同心环条纹，后人把这种现象称牛顿环。借助这种现象可以用第一暗环的空气隙的厚度来定量地表征相应的单色光。

牛顿在发现这些重要现象的同时，根据光的直线传播性，认为光是一种微粒流。微粒从光源飞出来，在均匀媒质内遵从力学定律作等速直线运动。牛顿用这种观点对折射和反射现象作了解释。

惠更斯是光的微粒说的反对者，他创立了光的波动说。提出“光同声一样，是以球形波面传播的”。并且指出光振动所达到的每一点，都可视为次波的振动中心、次波的包络面为传播波的波阵面(波前)。在整个18世纪中，光的微粒流 理论和光的波动理论都被粗略地提了出来，但都不很完整。

19世纪初，波动光学初步形成，其中托马斯·杨圆满地解释了“薄膜颜色”和双狭缝乾涉现象。菲涅耳于1818年以杨氏乾涉原理补充了惠更斯原理，由此形成了今天为人们所熟知的惠更斯-菲涅耳原理，用它可圆满地解释光的干涉和衍射现象，也能解释光的直线传播。

在进一步的研究中，观察到了光的偏振和偏振光的干涉。为了解释这些现象，菲涅耳假定光是一种在连续媒质(以太)中传播的横波。为说明光在各不同媒质中的不同速度，又必须假定以太的特性在不同的物质中是不同的；在各向异性媒质中还需要有更复杂的假设。此外，还必须给以太以更特殊的性质才能解释光不是纵波。如此性质的以太是难以想象的。

1846年，法拉第发现了光的振动面在磁场中发生旋转；1856年，韦伯发现光在真空中的速度等于电流强度的电磁单位与静电单位的比值。他们的发现表明光学现象与磁学、电学现象间有一定的内在关系。

1860年前后，麦克斯韦的指出，电场和磁场的改变，不能局限于空间的某一部分，而是以等于电流的电磁单位与静电单位的比值的速度传播着，光就是这样一种电磁现象。这个结论在1888年为赫兹的实验证实。然而，这样的理论还不能说明能产生象光这样高的频率的电振子的性质，也不能解释光的色散现象。到了1896年洛伦兹创立电子论，才解释了发光和物质吸收光的现象，也解释了光在物质中传播的各种特点，包括对色散现象的解释。在洛伦兹的理论中，以太乃是广袤无限的不动的媒质，其唯一特点是，在这种媒质中光振动具有一定的传播速度。

对于像炽热的黑体的辐射中能量按波长分布这样重要的问题，洛伦兹理论还不能给出令人满意的解释。并且，如果认为洛伦兹关于以太的概念是正确的话，则可将不动的以太选作参照系，使人们能区别出绝对运动。而事实上，1887年迈克耳逊用乾涉仪测“以太风”，得到否定的结果，这表明到了洛伦兹电子论时期，人们对光的本性的认识仍然有不少片面性。

1900年，普朗克从物质的分子结构理论中借用不连续性的概念，提出了辐射的量子论。他认为各种频率的电磁波，包括光，只能以各自确定分量的能量从振子射出，这种能量微粒称为量子，光的量子称为光子。

量子论不仅很自然地解释了灼热体辐射能量按波长分布的规律，而且以全新的方式提出了光与物质相互作用的整个问题。量子论不但给光学，也给整个物理学提供了新的概念，所以通常把它的诞生视为近代物理学的起点。

1905年，爱因斯坦运用量子论解释了光电效应。他给光子作了十分明确的表示，特别指出光与物质相互作用时，光也是以光子为最小单位进行的。

1905年9月，德国《物理学年鉴》发表了爱因斯坦的“关于运动媒质的电动力学”一文。第一次提出了狭义相对论基本原理，文中指出，从伽利略和牛顿时代以来占统治地位的古典物理学，其应用范围只限于速度远远小于光速的情况，而他的新理论可解释与很大运动速度有关的过程的特征，根本放弃了以太的概念，圆满地解释了运动物体的光学现象。

这样，在20世纪初，一方面从光的干涉、衍射、偏振以及运动物体的光学现象确证了光是电磁波；而另一方面又从热辐射、光电效应、光压以及光的化学作用等无可怀疑地证明了光的量子性——微粒性。

1922年发现的康普顿效应，1928年发现的喇曼效应，以及当时已能从实验上获得的原子光谱的超精细结构，它们都表明光学的发展是与量子物理紧密相关 的。光学的发展历史表明，现代物理学中的两个最重要的基础理论——量子力学和狭义相对论都是在关于光的研究中诞生和发展的。

此后，光学开始进入了一个新的时期，以致于成为现代物理学和现代科学技术前沿的重要组成部分。其中最重要的成就，就是发现了爱因斯坦于1916年预言过的原子和分子的受激辐射，并且创造了许多具体的产生受激辐射的技术。

爱因斯坦研究辐射时指出，在一定条件下，如果能使受激辐射继续去激发其他粒子，造成连锁反应，雪崩似地获得放大效果，最后就可得到单色性极强的辐射，即激光。1960年，西奥多·梅曼用红宝石制成第一台可见光的激光器；同年制成氦氖激光器；1962年产生了半导体激光器；1963年产生了可调谐染料激光器。由于激光具有极好的单色性、高亮度和良好的方向性，所以自1958年发现以来，得到了迅速的发展和广泛应用，引起了科学技术的重大变化。

光学的另一个重要的分支是由成像光学、全息术和光学信息处理组成的。这一分支最早可追溯到1873年阿贝提出的显微镜成像理论，和1906年波特为之完成的实验验证；1935年泽尔尼克提出位相反衬观察法，并依此由蔡司工厂制成相衬显微镜，为此他获得了1953年诺贝尔物理学奖；1948年伽柏提出的现代全息照相术的前身——波阵面再现原理，为此，伽柏获得了1971年诺贝尔物理学奖。

自20世纪50年代以来，人们开始把数学、电子技术和通信理论与光学结合起来，给光学引入了频谱、空间滤波、载波、线性变换及相关运算等概念，更新了经典成像光学，形成了所谓“博里叶光学”。再加上由于激光所提供的相乾光和由利思及阿帕特内克斯改进了的全息术，形成了一个新的学科领域——光学信息处理。光纤通信就是依据这方面理论的重要成就，它为信息传输和处理提供了崭新的技术。

在现代光学本身，由强激光产生的非线性光学现象正为越来越多的人们所注意。激光光谱学，包括激光喇曼光谱学、高分辨率光谱和皮秒超短脉冲，以及可调谐激光技术的出现，已使传统的光谱学发生了很大的变化，成为深入研究物质微观结构、运动规律及能量转换机制的重要手段。它为凝聚态物理学、分子生物学和化学的动态过程的研究提供了前所未有的技术。

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光学论文材料 第2篇

危机，作出了突出贡献，具体如下：

1、改良工装夹具，扩大三片式研磨工艺的应用范围，提高大中球面镜片生产效率。

光学镜片加工生产中，大中球面玻璃镜片研磨工艺历来都是单镜片加工，存在加工效率低，品质不稳定的缺点，同时对操作技能要求又相对要高，随着员工流动性增加，此矛盾日渐突出。在一次偶然的参观机会中，××*同志了解到同行有一种多个产品同时加工的工艺。回来后他通过比对、参照设计出能同时研磨三个镜片的夹具，通过多次修改、试用，开发出可以三个镜片同时研磨的加工方法。但是随之而来的问题使这种工装夹具的加工非常复杂，同时只要有其中一个零件磨损，整个夹具全部报废。为解决此问题，他对工装夹具作了再次改良，大大简化了工装夹具的设计，同时具有使用方法简单、加工过程稳定、夹具容易维护、加工费便宜、生产效率高等诸多优点。目前已经实现量产机种26个，完成产量580万片以上，提高生产效率30%左右，不仅给公司带来巨大经济效益，还大大节省了设备和人员投入，为创建节约型企业作出了重要贡献。

2、突破刚性盘±0.01mm镜片量产加工工艺，培育镜片加工核心竞争力。

光学镜片加工生产中刚性盘工艺在××*已经导入多年，但对于中心厚度要求特别苛刻的镜片一般只能采用单个加工，影响生产效率。去年接到国外重要客户一个大批量订单，工艺上只能进行刚性盘加工，且厚度规格只有±0.01mm，内部量产过程中由于工艺没有突破，厚度不良最高达到30%，既无法完成客户计划，又使材料报废导致成本巨大，因此面临不是公司遭受巨大损失，就是失去这一客户进而在业界造成不良影响的两难境地。公司决定短期内突破这一加工工艺，××*同志在接到这一突击任务后，经过认真分析，他认为刚性盘加工要保证产品品质，关键在于工装精度。为此他远赴广东刚性盘工装加工单位，实地了解工装加工流程和检测方法，经过数天实地潜心研究，终于找到了提高工装精度的关键点，最终解决了此问题，使该产品量产厚度不良率控制在6%左右，最终出色地完成了网客户的出货计划。更为重要的是在解决此问题的基础上，他还对工装加工基准作了规范（由××*提供基准，供应商按基准加工），同时设立进货检测标准及流程，确保工装精度完全受控。通过以上改善，××*在该项目上的能力已经领先于同行，且同行很难效仿。

3、改善胶合产品光圈变形及断胶工艺，大大提升胶合产品的档次。

照相机镜头装在最外面的镜片往往是大口径的胶合产品，胶合就是把两个镜片用胶水粘合在一起，但实际此工艺还有很多技术要求需要解决。以前××*主要加工的都是镜头后组的胶合镜片，要求相对较低。2008年公司逐步进入前组胶合镜片领域，实际生产中出现了变形、胶合层脱开等技术问题，不良比例一度达到6-10%。胶合工序是产品的最后工序，此工序报废就意味前面很多工程全部成为无用工，同时材料也只能报废，而且公司量产能力也将受到客户质疑，影响后续合作。为解决此技术瓶颈，××*同志通过对胶水规格、加工条件的多次反复对比试验，共使用十几种胶水，经过几十次的工艺试验，终于找到合适的工艺条件，使这一技术问题在量产中得到圆满解决，并在之后几款网量产的机种中得到了广泛应用。对此客户非常认同我们的胶合品质，为后续此类产品量产并扩大业务量奠定了扎实基础。

新一代光学材料测试平台 第3篇

Cary 7000 UMS是安捷伦近期革命性新产品, 适用于固体样品测量领域。Cary 7000 UMS能够轻松应对所有的固体采样需求, 在无人值守状态下自动采集数百张紫外-可见-近红外谱图, 并在短短几分钟到几小时内, 完成光学组件或薄膜的透射率/反射率的测定, 为光学、薄膜/镀膜、太阳能和玻璃等材料的研究、开发和QA/QC提供了一站式解决方案, 大幅降低每次分析成本, 实现完整的样品表征。

研讨会上, 安捷伦详细介绍了Cary 7000 UMS的新技术及应用。Cary 7000 UMS延续了Cary系列产品的优质传统, 是一款具有高灵活性、分析性能和工作效率的紫外-可见光-近红外分光光度计, 是安捷伦新一代光学材料测试平台。借助Cary 7000 UMS, 广大研究人员不论进行常规质量控制还是研究开发都得心应手。尤其侧重中国用户的特殊需求, Cary7000 UMS尤其擅长测试材料在不同角度下的透射率、反射率, 用于光学镀膜、滤光片、玻璃、材料等领域, 深入分析材料性能, 助力用户实现突破。

现场演示演示了Cary 7000 UMS的软件和硬件功能, 与会专家表示, Cary 7000 UMS无需移动样品便能在多角度、S和P偏振光条件下自动测量反射率和透射率, 这是一个极大的创新, 而且, 即使是大角度入射, 多角度的数据也能保持一致, 是一项突破性的功能, Cary 7000 UMS将会成为固体测量领域中杰出的解决方案。

非线性光学材料的研究与发展 第4篇

关键词：非线性光学材料；发展前景；研究

非线性光学材料是指一类受外部光场、电场和应变场的作用，频率、相位、振幅等发生变化，从而引起折射率、光吸收、光散射等变化的材料。在用激光做光源时，激光与介质间相互作用产生的这种非线性光学现象，会导致光的倍频、合频、差频、参量振荡、参量放大，引起谐波。利用非线性光学材料的变频和光折变功能，尤其是倍频和三倍频能力，可将其广泛应用于有线电视和光纤通信用的信号转换器和光学开关、光调制器、倍频器、限幅器、放大器、整流透镜和换能器等领域。

一、无机非线性光学材料

无机非线性光学材料包括红外材料、可见到红外区材料和紫外材料3种，其中红外材料一般选用的是半导体材料；可见到红外区材料一般用磷酸盐、碘酸及碘酸盐、铌酸盐；紫外材料一般选用硼酸盐晶体。无机非线性光学材料通常比较稳定，多数允许各向异性离子交换，使之可用于导波器材料，并且它们都有比有机材料纯度更高的晶体形式。在应用方面，无机类材料一直处于主要地位。例如，我国研究人员发现了一些具有优良性能的紫外倍频晶体材料偏硼酸钡（BBO）和三硼酸锂LiB3O5（LBO），已应用于现代激光技术。

选择结构合理的硼氧化合物为主体，引入合适的阴离子或阴离子基团，利用双阴离子基元在空间中的排列变化破坏原硼氧化合物的中心对称构型，形成有利于提高非线性效应的构型。通过用差热分析、X射线衍射、红外光谱研究了Ca3（BO3）2-CaF2体系，并在

n[Ca3（BO3）]：n（CaF2）=2：1处得到了新化合物2Ca3（BO3）2-CaF2，测得其多晶粉末倍频效应为磷酸二氢铵（ADP）的2倍；并用熔盐法生长出5㎜×5㎜×3㎜的透明晶体，得到的晶体物化性能好，透光波段宽（190——350nm），这一新型晶体在紫外和近红外区具有良好应用前景。

二、有机低分子非线性光学材料

有机低分子非线性光学材料大致包含尿素及其衍生物、硝基苯衍生物偶氮化合物、以乙炔基连接的化合物、二苯乙烯类化合物、腙系及希夫碱系化合物、芳酮系化合物、吡啶衍生物、苯甲醛类化合物等。与无机材料相比，有机低分子材料具有以下显著特点：

1、较大的非线性光学系数；

2、很高的光学损伤阈值密度，可以按所需的物理特性人为设计合成有机晶体；

3、很宽的透过波长范围，可生长成天然的薄膜波导或利用LB膜等生长技术形成薄膜波导，相匹配易实现，可平面集成；

4、易于加工成型、合成改性，便于器件化，成本低廉；

5、低介电常数光学响应快速；

6、易于设计、裁剪组合。

三、高分子非线性光学材料

高分子非线性光学材料应用最多的是聚乙炔、聚二乙炔、聚苯并二噻吩、聚亚苯基亚乙烯、聚甲基苯基硅烷等聚合物。由于具有大的π电子共轭体系、非线性光学系数大、响应速度快、直流介电常数低等诸多优点，高分子非线性光学材料备受研究人员关注。此外，由于高分子非线性光学材料分子链以共价键连接，化学稳定性好，结构可变性强，可制成如膜、片、纤维等各种形式，被认为是最有希望的非线性光学材料。

采用静电相互作用的层层自组装方法制备了含卟啉分子DHP和聚合物BH—PPV的新型自组装膜，并用Z—扫描法对其三阶非线性光学性质进行了研究，结果表明这种自组装膜具有优异的非线性饱和吸收特性和强的自散焦性质。

四、有机/无机复合非线性光学材料

无机非线性光学材料和有机非线性光学材料在拥有众多优点的同时，也有各自的弊端。例如无机材料其非线性光学系数和光损伤阈值较低，能够产生大的倍频效应的晶体数量有限。有机非线性光学材料熔点低、热稳定性和透明性都比较差。制备有机/无机复合非线性光学材料，充分发挥两种材料的优势，成为研究的热点课题。

以γ-缩水甘油醚基丙基三甲氧基硅烷（KH-60）为偶联剂，用溶胶——凝胶法合成了含4-（4-对硝基偶氮苯）-3-氨基-苯胺（DAB）生色团的键合型有机/无机复合非线性光学材料。在150℃、7000V条件下经电晕电场极化1h后d33可达8.638×10-7esu，且得到的复合材料的非线性光学性能的常温稳定性好，在100℃放置400h序参数仍保持初值的95%以上。

五、金属有机非线性光学材料

金属有机非线性光学材料的研究始于1986年，是非线性光学材料的研究的一个较新的方向。金属配合物与有机/无机复合非线性光学材料相似，它们都兼有机非线性光学材料和无机非线性光学材料的共同优点，又能避免两者的不足，成为非线性光学材料研究的热点。金属有机化合物的结构类型主要有π—芳基三羰基金属型、二茂铁衍生物型、平面四方型、吡啶羰基配合物等等。1999年，美国北卡罗莱纳大学利用不对称的吡啶羧酸配体和金属离子结晶获得了第一个具有NLO活性的八极金属有机非线性光学材料，其非线性响应强度是磷酸二氢钾（KDP）的10倍。

六、结语

非线性光学材料作为一类具有光电功能的材料，已在许多领域内得到应用，但大多为无机材料。如光通信系统需要的光纤材料和光的发射、控制、接收、显示、放大、振荡、倍频、调制、电光与光电转换都要求相应的电光和光学材料，其中铌酸锂和钽酸锂等氧化物单晶的非线性光学材料已经并将具有更加广阔的市场前景。另外，一些有机高聚物非线性光学材料由于其响应快速和具有较大的二阶、三阶非线性极化系数而倍受关注，另外其分子可变性强、具有良好的机械性能和高的光损伤阈值，具有高容量、高速度、高密度和高频宽等潜力，因此也是很有希望得到实际应用的一类材料。

参考文献：

[1]张雷，龙英才.沸石分子筛基功能光学材料的研究进展[J].上海化工，2000，（13）：26-29.

[2]杨尊先，赵修建，陈文梅等.二阶非线性光学氧化物玻璃的研究进展[J].材料导报，2000，14（10）：47-50.

光学论文材料 第5篇

牛顿根据光在三棱镜中分成七种颜色的实验结果，提出了光是由微小粒子构成的光的粒子性说法。以后人类都在不断地探索有关光的本质问题。虽然人类很早以前在自然界中发现了光的衍射概念，但是无法用光的粒子性说法解释光的衍射问题。18英国科学家托马斯・杨根据光的双峰实验结果提出了光的波动性说法，18法国物理学家菲尼尔也提交了光的衍射实验论文，从此以后这两位科学家齐心协力，为波动光学的发展做出了很大贡献。

波动光学是光学课程中的重要组成部分，波动光学内容中有光的干涉，光的衍射和光的偏振等内容。它们之间互相紧密联系，光的干涉和衍射都是由光波的相干而产生的光波现象，它们也具有异同点。教学中学生很难区分光的干涉和衍射现象的条纹分布特点，发生亮暗条纹条件。另外，光的干涉和衍射又分成很多种类，这也是教学中的难点。为提高教学效果，帮助学生更好地理解教学内容，要对教学方法作进一步改进。

因为光的干涉，衍射和偏振概念等内容既复杂，彼此之间又紧密联系，具有共同的教学系统(特别是光的干涉和衍射)，学生无法通过做实验观察到其本质现象。所以课前，教师必须准备多媒体教学课件，FILASH动画，演示实验仪器，教学视屏等丰富的教学资源，根据教学内容特点为学生创造有利的课堂教学环境。

大部分光学教材中将光的干涉，衍射和偏振分成三章内容，首先安排光的干涉和衍射内容，然后安排光的偏振概念，这三章内容紧密联系，所以教学中应注意让学生了解内容之间的联系和共同的教学系统(比如说光的.干涉和衍射概念都讨论发生亮暗条纹条件，分类和应用)，以利于学生理解内容。

光的干涉和衍射现象都是由光波的相干而产生的光的波动性现象，教师在教学中应让学生深入了解什么叫波的叠加，光波的相干和发生相干的条件等基础知识，根据教学内容特点教学中必须要利用FILASH动画等教学手段，理论联系实际给学生讲解教学内容(比如说发生波的相干条件，如果没有这个条件也发生波的相干，那就同时不可能传播几千种波动)，以吸引学生对教学内容兴趣。

光的干涉现象分成分波面干涉和分振幅干。分振幅干涉又分成等厚干涉和等倾干涉，一般光学课程教学中首先学习杨氏双峰干涉，然后学薄膜干涉，牛顿环，迈克尔逊干涉仪，半波损失概念和干涉现象的应用等内容。这些内容多而分散，并且公式也多。所以教师首先让学生理解光的干涉概念分类，干涉现象的应用，教学循序，教学步骤，教学手段，教学目标和教学难点等，有利于促进学生的理解能力，提高学习的积极性。

光的干涉教学内容包括光的双峰干涉，劳埃德镜干涉，菲尼尔双面镜干涉，等倾干涉，等厚干涉和干涉现象的应用等内容。学生初学这些内容时普遍感到内容分散，公式多，推导公式过程复杂，都是一些虚拟概念，几乎没有什么实际应用。所以教学中，教师应该科学地分析每一章节的内容，利用丰富的教学课件，多媒体教学视屏，FILASH动画，演示实验仪器，创造丰富的教学环境，激发学生学习的积极性。其二，教学中为避免学生对教学内容产生一种虚拟概念，学这些内容几乎没有什么实际应用的看法，教师应重视利用丰富的教学资源给学生讲解教学内容，特别是光波的相干和相干条件等问题，理论联系实际讲解每一节内容，让学生多了解一些光的干涉现象的应用，教学中以多做习题巩固理论知识，适当利用演示实验仪器，让学生亲眼看到干涉现象。

光的衍射概念是波动光学重要组成部分，波动光学是教学难点，光的衍射教学内容包括光的衍射现象，惠更斯菲尼尔原理，夫琅禾费单缝衍射，光栅，光栅光谱，夫琅禾费圆孔衍射等内容。

笔者认为相对光的干涉概念教学而言，光的衍射概念教学难点多。光的衍射概念教学难点就在于光的衍射现象的本质问题，惠更斯菲尼尔原理，光栅和光谱等概念，虽然干涉和衍射现象都是由光波相干而产生光的强度均匀分布现象，光的干涉现象是几列波互相相干问题，而光的衍射现象是入射光波长和障碍物限度可以比较的条件下，光波绕射障碍物而产生的现象，从波动性本质来讨论问题，光的衍射现象是入射光绕射障碍物过程中波谷与波谷，波峰与波峰，波峰与波谷互相叠加而产生的强度均匀分布现象。对光的衍射概念教学而言，让学生理解衍射现象的波动性本质问题，惠更斯菲尼尔原理是一个教学难点。教师应先给学生讲解光的衍射概念的波动性本质，电磁波，声波等也会发生衍射现象，有利于促进学生理解内容，让学生理解衍射概念在生活中的应用，以此激发学生学习兴趣。

另外，光的衍射内容教学中注意选择适当的培养目标和教学方法是一个教学难点。如按照教学大纲进行教学，但相对各节内容难点不同(比如说光栅，光栅光谱，夫琅禾费圆孔衍射等内容)，教师选择教学方法，确定教学难点和有些内容教学目标时应科学的分析学生基础知识结构，教学条件等因素，适当地调整有些难点教学目标，要注意教学内容复杂性，教法不适合教学对象实际等原因。避免学生产生认为内容很复杂，学也学不进去或者不想学等消极情绪的产生。

根据光的衍射现象教学内容复杂，应用性强，理论联系实际过程很复杂和做习题难等特点，教师教学中必须要充分利用丰富的教学资源，要重视提高教学效果，利用现代教学设备，教学软件，动画，教学视屏，演示实验仪器等教学手段创造丰富教学环境，严格避免教学手段和教法单一，课堂内以丰富的教学手段进行教学，促进学生理解理论知识，以多做习题和组织讨论课，重视培养学生理论联系实际能力和巩固理论知识。

根据光的干涉和衍射现象都是由满足相干条件光波的叠加而产生光强均匀分布现象，但是它们实验装置，发生条件和光强分布特点等方面有很多区别，为避免学生分不清干涉和衍射现象的异同，教学中教师应给学生仔细解释它们之间的异同，让学生深入了解并区分开光的干涉和衍射现象。

光的干涉和衍射现象证明光具有波动性性质，人类为进一步研究光波是纵波或者横波研究光的偏振状态，光的偏振概念有光的横波性，偏振光与自然光，偏振片，马吕斯定律，布儒斯特定律，品体双折射，偏振光的干涉，人土双折射和旋光现象等内容，光的偏振内容教学相对光的干涉和衍射教学内容而言比较简单，但是这些内容对数学水平要求相对高，立体性思维要求较强，应用性强。针对光的偏振状态多和区分偏振状态过程比较复杂等特点，教师教学中应根据内容和教学对象特点，科学的选择教学方法，充分利用演示实验仪器，理论联系实际开展教学，重视培养学生动手能力和观察能力，以多做课内外习题，组织学生课堂内讨论，巩固理论知识，布置作业题测试学生水平，利用教学课件，教学视屏和动画课件等直观教学手段促进学生理解光的偏振现象的本质，培养学生思维能力。

光学论文材料 第6篇

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

进入二十一世纪以来，随着时代的进步，互联网技术的迅速发展，尤其是数码设备和多功能电子产品的大量普及，数字多媒体技术在人们的日常生活中扮演的角色越来越重要。相比于传统的图像制作技术，数字图像技术在各方面都有很明显的优势和发展空间：获取图像简单，对环境无污染，传输速度快，多种存贮格式等，大大促进了数字图像技术对人们日常生活的影响，使人们更加方便的使用数字图像作为记录信息的载体。

计算机时代和数字时代的来临使人们对数字图像处理的需求与日俱增，而不再是简单的记录工作、学习和生活。在市场需求和科学技术的双重刺激下，大量的数字图像编辑和处理软件应运而生，以著名的Adobe Photoshop，ACDsee 为代表的图像处理工具的出现，使得即使是非专业人士也能轻而易举的修改图像内容，而且很难用肉眼识别图片被修改的痕迹[1]。

然而，当人们的视觉和听觉在尽情的享受着现在多媒体技术及数字传输技术带来的愉悦，当人们肆无忌惮地编辑、修改、复制和散步数字音乐、图像、视频时，可曾想过这些数字媒体原创者的版权和经济利益是否得到保护，听到或者看到的数字媒体是否是完整的、真实的、可信的。

在数字化图片的背景下，先进的科学技术造就了数字图像技术这把“双刃剑”，在方便了人们的同时也给生活带来了许多负面的影响和困扰。

尽管有部分人伪造的图片只是为了个人娱乐或者作为艺术品来相互交流，但也有些人利用恶意篡改的数字图像实现自己不可告人的目的，对社会造成很大的影响。特别是最近几年，在新闻界、政治界、和学术界等领域，国内外出现了很多令人震惊的篡改或者伪造数字图像的案例，均造成了严重的后果，使人们产生了信任危机。

1.2 国内外研究动态和现状

现有的数字图像篡改技术主要是针对图像的完整性，原始性和真实性的伪造和修改。数字图像取证技术是对篡改数字图像完整性的基本概括，就是将携带的秘密信息通过特殊的算法嵌入到图像载体的冗余空间，图像的冗余信息在视觉感知程度一般都很差，即使将秘密的信息嵌入到数字图像载体中，也很难通过肉眼来识别，但是这类操作已经破坏了数字图像载体的完整性。篡改数字图像的原始性就是变换拍摄的位置，并将原始图像做后期的二次处理，使获得的图片内容不再是原始图片所呈现出来的那样。

这些二次处理的过程可以通过扫描原始图像或者直接用相机拍摄原始图片来获得，例如上面提到的藏羚羊照片造假事件，就属于破坏数字图像原始性的二次处理篡改。目前，针对数字图像真实性的篡改的方式有很多，根据达特茅斯学院计算机科学系教授 Hany Farid 教授在数字图像篡改检测领域的多年研究经验，将这些篡改技术分为 4 类：

(1)合成和润饰。合成主要是对图片进行复制、粘贴，将不同图像的某些特定部分整合到一起，以达到隐藏图像中的某些信息或者制造某些假象，但往往会留下比较明显的修改痕迹。为了达到以假乱真的效果需要对篡改的部分进行润饰，即进行模糊、缩放等操作消除痕迹，这样就可以用想要的局部效果代替原始图像的目的。

(2)融合变体。融合变体是将两幅或者多幅图通过特征点相互演进融合成一幅图的技术，找到想要相互渐变的图像的特征点，按照不同的权值将图片相互叠加融合，得到的变体图像将具备所有原始图像的特征。

(3)图像增强。通过一定手段对原图像附加一些信息或变换数据，有选择地突出图像中感兴趣的特征或者抑制(掩盖)图像中某些不需要的特征，使图像与视觉响应特性相匹配，加强图像判读和识别效果，满足某些特殊分析的需要。

第二章 基于光学特性的数字图像分析

基于光照不一致性的数字图像取证技术(Digital Image Forensics)是数字图像取证技术的重要内容，主要研究的对象是在有光照条件下产生的图像，分析光源在物体上产生的阴影、纹理等光学特性是否一致。同时根据 Lambert 光照模型，估计光源的位置，判断光源的方向是否一致，本章将根据光照条件的各个影响因素做重点介绍。

2.1 数字图像取证技术

数字图像取证技术是通过对图像中包含的统计特征的分析，来判断数字图像内容的真实性、完整性和原始性，判断并检测数字图像真假性的技术。数字图像取证技术是计算机取证技术的一个分支，是对源于数字图像资源的数字证据进行确定、收集、识别、分析及出示法庭的过程，补充了传统加密技术的性能，在保护多媒体信息的真实、完整性等方面得到了广泛应用。

虽然针对数字图像篡改取证技术的研究起步相对较晚，但随着网络多媒体技术的普及，大量信息的存储传输急需安全性保护，国内外越来越多的科研工作者均致力于该领域的研究。

目前，基于数字图像篡改检测技术的算法种类较多，如果按照取证手段类型划分，这些取证技术能够分为三类，即主动取证，半主动取证和被动取证。

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2.2 图像取证技术常用的光学特性

在第一章我们提到，对于复制-粘贴等操作合成的图片，将不同图片的某些部位整合到一起以制造某些假象，这种篡改方式很简单也很常见。但是，因为不同的图像在获取时的环境和光照条件都不完全相同，所以经过上述的操作之后也很难将图片中的光照效果修改得很吻合。

合成图像中不同目标所反映的光照强度、光源方向、物体阴影等光照条件都会有不一致的情况出现，此时在同一幅图像中所包含的光照条件不一致性即可作为判断图像是否真实的依据。

光照强度是指示光照的强弱和物体表面积被照明程度的量，取决于光源所发出的光线中不同波长中所携带的能量和穿过大气层过滤的情况。经过篡改的图片中不同物体在各自场景中的光照强度不可能完全一样，即使在同一个场景在不同时刻拍摄的光照强度也会有不同，因此检测图像中不同目标物体所反应的光照强度是否一致作为判断图像真实性的依据。

图像中目标物体的光源反向即为光源照射拍摄场景目标的方向，是产生光照条件不一致性的一个重要原因。由不同图像中不同目标物体合成的图片，在原来各自场景中光源所在的方向和位置都不会完全相同，这也使得不同物体所反映的光照方向是不一致的，以此作为检测图像是否被篡改过的依据。提取图像场景中目标物体的光源方向，是光照条件不一致性盲取证技术的一项关键技术。

图像中目标物体的阴影是由于光源产生的光线被其他物体遮挡而产生的，它的形状、大小和明暗程度都可以反映光源的方向和光照的强度。

被篡改的图像中拍摄场景的光照环境的一致性必然会被破坏，目标物体所产生的阴影的形状和大小也可能会被修改，那么可以反映光照强度和光源方向的阴影信息将是不一致的。因此，图像阴影信息的一致性可以作为判断图像是否是真实的依据。

..........

第三章 图像中阴影和纹理条件分析........23

3.1 基于阴影约束条件的分析..........23

3.1.1 阴影信息分析原理..........23

3.1.2 特征点的选取..........24

3.1.3 改进基于阴影的分析方法......27

3.2 基于纹理约束条件的分析..........29

3.2.1 光照产生的纹理特性......29

3.2.2 纹理参数分析..........32

3.3 结合阴影与纹理的约束条件......33

3.4 本章小节......35

第四章 楔形参数优化........36

4.1 楔形参数选择......36

4.2 参数的优化..........37

4.3 分析步骤及线性方程..........40

4.4 本章小结......44

第五章 实验结果与分析....45

5.1 建立图像库..........45

5.2 阴影算法的实验结果..........46

5.3 改进算法的实验结果..........47

5.4 改进算法的分析..........51

5.5 本章小结......52

第五章 实验结果与分析

5.1 建立图像库

本文检测算法的图片都是通过同一个相机采集的，这样能够保证所有的图片在相机参数上保持一致，相机在不同的场景中表现的畸变现象并不影响图像中物体的光学特性，因此在分析图像时不考虑相机的参数。通过该相机采集的图片，选择阴影、纹理等光学特性比较明显的图片建立图片分析库。选择拍摄图片的场景，主要分为五个方面：

1)自然光源对应的场景：针对室外的场景，我们选择天气较好，太阳光线比较明朗、下午 1~3 点的时间。主要涉及的场景有操场、校园、人物、建筑等。

自然图片的特点是无限远点光源，对应的楔形分析界面需要延伸到无限远处，才能看到期望的楔形交集。

2)室内光源对应的场景：针对室内场景，选择比较空旷的教室，在教室中搭建合适的`平台包含桌布背景、作为点光源的局部光源、图片中投影的物体等。按照相应的顺序将物品摆放整齐，选择尽量没有遮挡的一个角度放置点光源。注意在拍摄时应关闭闪光灯。局部点光源的成像特点是局部纹理特性比较明显，形成的楔形在有限的界面上就能获得很好的交集。

3)计算机合成的图片：这类图片按照真实图像中光源产生阴影和纹理的特性进行模仿，合成的图像中光学特性比较明显。图像物体上的边界、颜色、对比度等特性明显与自然图像不同，基本没有物体之间的干扰，而且用肉眼很明显的识别出这类图片。这类图像有两种作用：

一种是作为被篡改的图像放入到图片库中进行检测，验证算法的正确性;另一种是用来描述算法的分析过程，因为在合成的过程中需要按照已知的光学特性进行操作，基本符合算法的分析需求。

4)互联网搜索：网络上存在很多有用的信息，特别是作为信息载体的数字图像。通过有效的检索方式，从互联网上筛选出带有明显光照信息的数字图像，同时，这些数字图像带有共同的特征：明显的局部光源或者无限光源的光照信息;包含较为规则的物体，方便提供明显的特征点;数字图像包含的场景信息比较丰富，对应物体的阴影和纹理信息比较复杂。这类数字图像的有优点是丰富多样，主要用来验证本文算法的检测率和稳定性。

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总结

本文以光照条件为出发点，对具有较好光照环境下的图片进行了图像的真伪鉴别研究，主要研究对象是基于单光源照射的图像。在无限远点光源和局部点光源照射下形成的图像，其光学特性比较明显，在分析图像的过程中没有明显的噪声干扰(噪声来源于拍摄场景中其他光源产生的光线在物体上产生的干扰)。

主要工作为：

(1)总结数字图像取证技术的研究背景和国内外研究现状，以及今后发展的方向。阐述了目前比较常见的图像篡改方法，以及用于鉴别图像真实性的图像检测技术。详细介绍了基于光学特性的数字图像取证技术的研究内容，着重分析了纹理信息在特征提取中的理论基础和采集方法。

(2)对光照条件所涉及的光照方向、阴影信息、纹理特性进行了阐述并分别对现有光照方向和阴影分析的估计方法进行了说明。着重阴影信息的分析原理，引入了特征点的选取流程，使得改进的算法具有更高的适用性。

(3)在独立分析各个影响因素之后，通过随机获取图像中相应参数的数据，导入到数据分析软件，获得各个影响因子的相互关系，从中选择影响系数最大的几个参数。引入纹理的参数，对楔形参数的取值范围加以限制，使得改进的算法具有更高的正确检测率。

(4)在图像库中选择若干图像，通过 MATLAB a 对图像进行软件仿真，按照文章中给出的分析步骤进行分析，得到判断结果，并与之前的算法分析结果进行比较，算法的正确检测率已经稳定在 85.6%。

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