光譜學的案例
光譜學 | RP 系列激光分析設計軟件
術語“光譜學”表示利用光與物質相互作用的方法。通常，某些相互作用的強度是作為波長或頻率的函數來測量的；即光譜起著重要作用。
本文僅涉及光譜學；還有各種其他領域，例如粒子光譜學。
光譜學的目的通常是檢測某些物質或測量它們的特性。例如，氣體光譜學通常用于測量氣體的濃度或氣體的溫度。在其他情況下，物質的已知特性被用于某些目的，例如用于實現光頻標。有時使用光譜測定法代替光譜學一詞，是為了強調以定量方式測量某些量。
存在多種不同的光譜方法；本文只能提供課程概述。許多現代光譜方法涉及一個或多個激光器，因此被稱為激光光譜法。由于激光器在時空相干性、窄線寬和波長可調性、光功率（特別是峰值功率）、超短脈沖等方面具有巨大潛力，自從激光出現以來，光譜學領域已經大大拓寬。甚至在此之前，光譜學就已經為許多現象提供了寶貴的見解。例如，在地球上發現氦之前，研究人員能夠研究太陽的內部并在那里發現氦。
另請參閱有關激光光譜學和激光吸收光譜學的更具體文章。
利用光的物理效應
光的吸收
光與物質之間的不同相互作用可以在光譜學中利用。最常用的相互作用是光的吸收（→吸收光譜）。例如，原子和分子表現出不同的吸收特征，因此如果測量吸收與波長的關系，則可以輕松地區分不同的原子或分子。特別是在中紅外光譜區域，分子具有與其振動和旋轉模式相關的相對強且窄的吸收線。這使得人們能夠以非常高的靈敏度檢測多種物質。一個應用示例是檢測微小濃度的空氣污染物。
由于分子可以具有許多不同的吸收線，其中一些吸收線對于不同的物種可能重疊，因此單條吸收線的檢測通常不足以區分不同的分子。然而，記錄一些足夠寬的波長范圍的吸收光譜通常會產生清晰的光譜指紋。人們還可以區分不同的同位素。
中紅外光譜區域對于許多氣體（例如空氣污染物）的敏感光譜非常理想。
展開 基于光柵的光譜學單色儀
光譜學--對光的光譜（波長）組成的研究--仍然是光學的一個重要研究領域。采用衍射元件的色散行為來分離不同方向的入射光的不同光譜成分的多色器或單色器由于其易于使用和可調整性，經常被選擇用于這項任務，。。 在高速物理光學建模和設計軟件VirtualLab Fusion中實現的 "連接場求解器 "方法可以模擬由各種元件組成的復雜系統，在這個領域就是如此：光柵和折射元件（如拋物面鏡）都是光譜系統中不可避免的部分。VirtualLab Fusion通過其完全矢量的、快速的物理光學引擎來模擬現實的、復雜的系統，這種能力為光學工程師提供了設計和分析這種設置的寶貴工具。作為一個例子，本周我們將介紹一個經典的Czerny-Turner單色器，并詳細介紹我們的光柵組件的特性。
Czerny-Turner設置
Czerny-Turner的設置--一個著名的單色儀的傳統例子--在這個案例中被演示，包括應用該設置來觀察鈉雙線的D線。
普通光學系統的光柵組件
本用例介紹了一般光學設置中的光柵組件，它允許在復雜的光學系統中包含各種不同的光柵。
展開 VirtualLab Fusion應用：基于光柵的光譜學單色儀
光譜學--對光的光譜（波長）組成的研究--仍然是光學的一個重要研究領域。采用衍射元件的色散行為來分離不同方向的入射光的不同光譜成分的多色器或單色器由于其易于使用和可調整性，經常被選擇用于這項任務。
在高速物理光學建模和設計軟件VirtualLab Fusion中實現的 "連接場求解器 "方法可以模擬由各種元件組成的復雜系統，在這個領域就是如此：光柵和折射元件（如拋物面鏡）都是光譜系統中不可避免的部分。VirtualLab Fusion通過其完全矢量的、快速的物理光學引擎來模擬現實的、復雜的系統，這種能力為光學工程師提供了設計和分析這種設置的寶貴工具。作為一個例子，本周我們將介紹一個經典的Czerny-Turner單色器，并詳細介紹我們的光柵組件的特性。
Czerny-Turner設置
Czerny-Turner的設置--一個著名的單色儀的傳統例子--在這個案例中被演示，包括應用該設置來觀察鈉雙線的D線。
普通光學系統的光柵組件
本用例介紹了一般光學設置中的光柵組件，它允許在復雜的光學系統中包含各種不同的光柵。
展開 光譜線 | RP系列激光分析設計軟件
已經開發了用于這種測量的超精密光譜學方法。光學時鐘的光學頻率標準也采用極小的線寬。這里，激光的發射被穩定在窄的譜線上，使得激光的線寬甚至遠低于譜線的寬度。
線型，即光譜的形狀，通常與主導的譜線增寬機制有關。例如，當壽命展寬占主導地位時，經常觀察到洛倫茲線，而多普勒展寬導致高斯線形狀。
某些譜線的窄帶光通常被認為是準單色光。
RP 系列激光分析設計軟件 | 四波混頻
四波混頻適用于激光光譜學，最常見的形式是相干反斯托克斯拉曼光譜學( CARS )，其中兩個輸入波產生具有稍高光學頻率的檢測信號。利用輸入光束之間的可變時間延遲，還可以測量激發態壽命和退相率。
四波混頻也可以用于相位共軛，全息的成像和光學圖像處理。
控制OLED顏色的新方法：讓顯示器更明亮！
這篇發表于 PNAS 雜志的論文的領導作者、物理學家 Dominic Raithel 表示：“當有機發光二極管中使用這些聚合物時，聚合物不同的空間結構可以用于精準地控制OLED的發光顏色。”
拜羅伊特大學的研究人員也發現，延長的共聚物擁有由側鏈形成的支架，從而可以穩定延長結構。Raithel 表示：“這將為發光二極管帶來特殊的優勢：當延長的聚合物分層地位于相互之上時，支架提供穩定性。因此光學發射不會被減弱。”
下圖所示：左部，具有延長脊柱（紅-黃）的聚合物，分子構件的長側鏈（灰）形成支架，這種支架可以穩定延長部分；右部，具有彎曲脊柱的聚合物。
（圖片來源：Dominic Raithel）
該背景下，通過緊密的跨學科合作，天然和合成的有機材料都得到了研究。例如，官能高聚物方面的專家、實驗物理學家 Anna K?hler 教授 、Jürgen K?hler 教授、Mukundan Thelakkat 教授都參與了新實驗。
聚合物的比較性實驗研究采用了不同的光譜學方法。與拜羅伊特大學進行合作實驗研究的 Richard Hildner 博士解釋道：“決定性因素是非常低的溫度條件下的單分子光譜學，拜羅伊特大學為我們提供了它的高性能架構。使用這種方法，我們能夠判斷發射光的顏色，以及最終擴展跨越鏈狀聚合物的激發能。”
拜羅伊特大學的科學家們與位于休斯頓的賴斯大學的Lena Simine 博士和Peter J. Rossky 教授的研究小組合作，對于聚合物結構對發射光顏色的影響進行了拓展計算。將理論和實驗方法結合到一起，從而更深入地理解傳統的成像技術無法搞清楚的單個聚合物鏈的空間架構。
價值
拜羅伊特大學的這項研究，讓我們能夠更深入地理解聚合物的空間結構與OLED發光顏色以及亮度之間的關系，有利于進一步提升OLED器件的性能。
展開 氮化硼在電子工程，冶金及激光技術中的應用
激光光譜學：氮化硼在激光光譜學中可以作為樣品池材料，用于檢測和分析物質的吸收光譜、發射光譜等特性。由于其化學穩定性和熱穩定性，氮化硼能夠保護樣品免受激光輻射的損傷，提高光譜測量的準確性和可靠性。
4. 激光顯示：在激光顯示領域，氮化硼可以作為藍光轉換材料，通過吸收藍光激光束并將其轉換成所需的波長，實現高色域和高亮度的顯示效果。這種顯示技術具有高清晰度、高亮度和低能耗等優點，在投影顯示、顯示器制造等領域有廣泛應用。
力學所高溫氣體動力學國家重點實驗室（LHD）與大連化物所分子反應動力學國家重點實驗室（MRD）學術討
為進一步推動高溫氣體動力學領域的學科融合和交叉、促進實驗室開拓發展，8月31日LHD赴中科院大連化物所與分子反應動力學國家重點實驗室（MRD）開展學術討論。力學所黨委書記劉桂菊、學術委員會副主任姜宗林、LHD主任張新宇，大化所化學動力學研究中心主任楊學明院士、MRD主任張東輝院士等來自力學所和大化所的30余人參加討論會。會議由楊學明主持。
劉桂菊在致辭中表示，大化所、力學所各具風格和特點，相互學習和交流將可能產生重要的思想火花，促進合作的開展，LHD高度重視此次活動，針對預先溝通的四個主要問題準備研討內容主題，希望兩個國家重點實驗室進一步落實合作的切入點以及具體內容。
楊學明在致辭中向參會人員表示熱烈的歡迎，認為分子反應動力學和高溫氣體動力學關系到各自研究領域的下一步發展趨勢，期望通過交流找到學科交叉的具體合作點。
張新宇、楊學明分別介紹了LHD、化學動力學研究中心及MRD的總體情況和研究特點。本次會議共做8個專題學術報告，分別涉及化學動力學理論、高溫氣體動力學以及燃燒反應、大連相干光源、超聲速燃燒和光學測量、交叉分子束、激波管化學反應動力學、反應速率計算、高超風洞和稀薄氣體風洞等多個方面，與會成員展開熱烈討論。
會議雙方經過細致討論，決定成立工作組，在飛行器表面反應動力學、反應速率測量、風洞實驗中的光譜學和質譜學、交叉分子束動力學和重大科研平臺建設等方面開展合作。
展開 用Fabry-Pérot標準具檢測鈉D線
Fabry-Pérot標準具廣泛應用于激光諧振器和光譜學中，用于敏感波長的濾波。通常，它們由兩個高反射(HR)涂層表面和之間的空氣(或玻璃)組成。在這個例子中，建立了一個以硅為間層的標準具光學測量系統，以測量鈉D線。利用非序列場追跡技術，充分考慮了多元反射對條紋對比度的影響，研究了涂層的反射率對條紋對比度的影響。
建模任務
立方體光束整形器上的全內反射（FTIR）
建模任務
光線分束器件在光譜學、干涉測量學和光通信領域的許多應用中發揮著至關重要的作用。一種常見的分束器是基于受抑全內反射（FTIR）的效果，因此由兩個玻璃棱鏡組成，并被一層非常薄的層隔開。如果該層足夠薄，由于倏逝波隧穿到另一側，一部分光將透射通過邊界，而其余部分將會被反射。
利用邁克爾遜干涉儀和傅里葉變換光譜進行相干測量
典型的傅立葉變換光譜學通常是基于這類光學裝置。
建模任務
非序列追跡
探測器附加組件
參數運行
總結-組件…
橫向干涉條紋–50?nm帶寬
橫向干涉條紋–100?nm帶寬
軸上點的輻射通量測量
VirtualLab Fusion 技術
文件信息
[VirtualLab] 利用邁克爾遜干涉儀和傅里葉變換光譜進行相干測量
典型的傅立葉變換光譜學通常是基于這類光學裝置。
建模任務
非序列追跡
探測器附加組件
參數運行
總結-組件…
橫向干涉條紋–50?nm帶寬
橫向干涉條紋–100?nm帶寬
軸上點的輻射通量測量
VirtualLab Fusion 技術
文件信息
更多閱覽
-基于激光的邁克爾遜干涉儀與干涉條紋探測
-馬赫-曾德爾干涉儀
-用于光學測試的斐索干涉儀
[NEWSLETTER] 立方體分束器上的全內反射（FTIR）
摘要
光線分束器件在光譜學、干涉測量學和光通信領域的許多應用中發揮著至關重要的作用。一種常見的分束器是基于受抑全內反射（FTIR）的效果，因此由兩個玻璃棱鏡組成，并被一層非常薄的層隔開。如果該層足夠薄，由于倏逝波隧穿到另一側，一部分光將透射通過邊界，而其余部分將會被反射。
建模任務
連接建模技術：亞波長間隙
受抑全內反射（FTIR）
分層介質組件
層矩陣求解器
非序列追跡
系統概述（光線結果概覽：系統3D)
間隙厚度分析
文件信息
延伸閱讀
? Stratified Media Component
? Channel Setting for Non-Sequential Tracing
? Laser-Based Michelson Interferometer and Interference Fringe Exploration
? Mach-Zehnder Interferometer
展開 非序列建模標準具和FABRY-PéROT諧振器
光學標準具用于各種應用，例如在光譜學和激光諧振器領域。標準具的基本結構僅僅包括一對平面平行的透明板，并可以形成一個眾所周知的Fabry-Pérot諧振器，它通常用于光譜和/或角度選擇。
利用邁克爾遜干涉儀和傅里葉變換光譜進行相干測量
典型的傅立葉變換光譜學通常是基于這類光學裝置。
建模任務
非序列追跡
探測器附加組件
參數運行
總結-組件…
橫向干涉條紋–50?nm帶寬
橫向干涉條紋–100?nm帶寬
軸上點的輻射通量測量
VirtualLab Fusion 技術
文件信息
