基于受激布里渊散射的水的体粘滞系数测量

论文摘要

受激布里渊散射是非线性光学中一个重要的研究方向，其在海洋、水文监测等方面有着独到的优势。本文在理论上分析了受激布里渊散射线宽与水的剪切粘滞系数、体粘滞系数及弛豫性的关系；在理论分析的基础上，通过实验分别测量了淡水及不同盐度模拟海水的体粘滞系数，并对实验结果进行了详细总结及分析。水的体粘滞系数是重要的水文信息。本文提出用受激布里渊散射的方法直接测量水的体粘滞系数。通过理论分析推导出受激布里渊散射线宽与水的剪切粘滞系数、体粘滞系数、热容等的关系，建立受激布里渊散射线宽与水的体粘滞系数之间的函数关系式，从而为实验测量水的体粘滞系数打下理论基础。实验中采用柱面镜、f-p标准具和ICCD组成的信号接收系统，大幅提高散射信号的信噪比。激光汇聚到一个恒温信号发生池，测量不同温度下的受激布里渊散射的线宽。实验结果表明，相对自发布里渊散射，采用受激布里渊散射的方法，散射信号的测量精度提高了一个数量级，从而实现对体粘滞系数的高精度测量。实验结果表明，在温度低于25℃时，线宽及体粘滞系数随着温度的升高而减小，在高于25℃时变化趋势逐渐减小。在理论研究及实验测量的基础上，分析了受激布里渊散射方法的测量误差，并与自发布里渊散射测量进行比较，总结得出受激布里渊散射在提高信噪比、减小误差以及方案可行性等方面具有独特的优势，是一种更为精确的水体粘滞系测量的方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外的研究现状
• 1.2.2 国内的研究现状
• 1.3 论文简介及创新点
• 第二章 光散射及粘滞系数相关理论
• 2.1 光散射相关理论
• 2.1.1 光散射简介
• 2.1.2 自发布里渊散射介绍
• 2.1.3 受激布里渊散射
• 2.1.4 布里渊散射光谱
• 2.2 粘滞系数和弛豫
• 2.2.1 粘滞系数和弛豫理论
• 2.2.2 计算水的体粘滞系数
• 第三章 实验方案及现象分析
• 3.1 实验方案
• 3.2 实验结果与分析
• 3.2.1 受激布里渊散射线宽计算
• 3.2.2 受激布里渊散射线宽随温度的变化
• 3.3 水的体粘滞系数与温度的关系
• 3.3.1 水的体粘滞系数与温度的关系
• 3.3.2 误差对比分析
• 第四章 自发布里渊散射和受激布里渊散射实验结果对比
• 4.1 自发布里渊散射和受激布里渊散射的光谱
• 4.2 受激布里渊散射的特点
• 4.3 球面透镜和柱透镜对比
• 第5章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 读研期间参与课题和发表论文情况
• 致谢