1、光学折射诊断方法与经典纹影法介绍

光学折射诊断方法与经典纹影法介绍

1. 光学折射诊断方法概述

近年来，激光方法在透明介质的声学压力、温度、密度、盐度和流速场诊断中得到了广泛应用，这得益于其相较于其他方法的显著优势。首先，光学测量通常不会干扰被测场，因为被测介质吸收的能量大多足够低。其次，激光方法几乎没有惯性误差，能够诊断快速过程，还具备远程测量的能力。通过激光方法可以研究折射率场，并将其转换为所需的其他物理量场。

如今，激光和计算机技术的发展日新月异。可见半导体激光器和衍射光学元件（DOE）不断涌现，数字视频和相机能够分辨超过百万像素，计算机运行速度超过3GHz且内存容量超过100GB，同时还开发出了高效的数字光学图像处理方法。

受这些因素影响，用于诊断不均匀介质和流动的折射技术近年来得以革新。矩阵光接收器和计算机使得新型激光梯度折射计方案的开发成为可能，如散斑折射法、计算机激光折射法（COLAR）和背景纹影法（BOS）。利用简单光学元件可产生不同形状的高质量激光束，扫描和多通道折射测量系统也相继问世。

激光折射成像法（LR）是一种用于诊断光学不均匀介质的新型激光方法。它基于结构化激光辐射（SLR）在光学不均匀介质中的折射现象，对折射图案（折射图）进行数字记录和计算机处理，可用于可视化和定量研究透明的静态和非静态不均匀介质。

在介绍该方法的原理、优缺点之前，有必要先了解经典的不均匀介质可视化方法。光学中存在几种基本的可视化方法，如相衬法、纹影法、干涉法、偏振法和全息法。其中，相衬法和纹影法与本文主题直接相关，它们属于基于光学辐射在具有梯度折射率介质中折射的梯度折射方法，激光折射成像法也应归为此类。

梯度折射方法的发展历程可大致分为两个阶段：经典阶段和激