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[2019年IEEE第八届先进光电子学与激光国际会议(CAOL) - 保加利亚索佐波尔(2019.9.6-2019.9.8)] 2019年IEEE第八届先进光电子学与激光国际会议(CAOL) - 基于改进型比尔-朗伯定律的光电容积脉搏波信号调制深度解析评估
摘要： 基于改进的比尔-朗伯定律建立了光体积描记(PPG)信号幅度调制深度的估算模型。通过理论分析证实，PPG信号的调制深度取决于波长和照明几何条件，且与光源到探测器的距离成正比。绿光(525 nm)对血容量变化的敏感度约为红光(640 nm)和红外光(805 nm)的6-9倍。研究发现：对于绿光而言，PPG信号调制主要源于吸收系数变化；而对于红光和红外光，其调制则主要由散射系数变化引起。
关键词： 血容量、调制深度、光电容积描记法、幅度调制、修正的比尔-朗伯定律
更新于2025-09-23 15:19:57
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[2019年德国慕尼黑国际激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 2019.6.23-2019.6.27] 2019年欧洲激光与光电会议暨欧洲量子电子学会议(CLEO/Europe-EQEC) - 吸光度与比尔-朗伯定律的量子传感
摘要： 利用光量子态特性的光学量子传感策略，在引力波探测和生物成像等广泛领域对精密测量具有重要意义。光吸收估计是通过定义传输参数η（即目标样品输入光强(cid:1835)(cid:3036)(cid:3041)与输出光强(cid:1835)(cid:3042)(cid:3048)(cid:3047)的比值，其中(cid:1835)(cid:3042)(cid:3048)(cid:3047) = (cid:2015)(cid:1835)(cid:3036)(cid:3041)）来实现的。最优量子策略相比最佳经典策略具有每入射光子的量子优势1/(1-η)。该技术已在单参数估计和成像场景中得到实验验证。 本文基于最新理论与实验成果，研究了比尔-朗伯定律中单位长度损耗参数α的吸收率估计量子优势：(cid:1835)(cid:3042)(cid:3048)(cid:3047) = exp(?α (cid:1838))(cid:1835)(cid:3036)(cid:3041)，其中(cid:1838)为样品长度。我们进一步证明(cid:1838)的可调性可实现费希尔信息最大化，并发现提供最大费希尔信息的最优长度(cid:1838)(cid:3042)(cid:3043)(cid:3047)与输入光态的光子数统计特性相关——这使得量子与经典方案的最优长度存在差异。当两种策略均在(cid:1838)(cid:3042)(cid:3043)(cid:3047)条件下运行时，量子优势被限制在所有α值下均为固定值1.2，这与吸收估计中量子优势可无限大的情况形成对比。这表明通过经典方法即可提升传感器精度，从而大幅削弱量子策略的优势。 研究发现(cid:1838)(cid:3042)(cid:3043)(cid:3047)的影响与先前多程相位估计研究具有相似性。基于图1所示实验装置，我们证实对于单光子Fock态，优化(cid:1838)确实能获得更高精度的吸收率估计。本研究成果适用于采用比尔-朗伯定律的各类实验，并可扩展至损耗、暗计数及噪声激光源等其他实验参数。
关键词： 吸光度、量子优势、费希尔信息、比尔-朗伯定律、量子传感
更新于2025-09-11 14:15:04
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玻色子损耗的对称与非对称区分：生物样本与光降解材料的玩具模型应用
摘要： 我们基于对称与非对称假设检验，研究了玻色子损耗的量子判别问题。在这两种方法中，纠缠资源在低光子数条件下均能超越基于相干态发射器的任何经典策略。对于对称情形，我们进一步考察了培养基中细菌生长的低能量检测。通过假设细菌浓度呈指数增长规律，且样品的光学透射率遵循比尔-朗伯定律，发现利用纠缠可实现比使用相干态更快速的生长检测。该性能还通过指数光降解模型进行了研究——其中通过增加照射样品的光子数来降低浓度。随后，我们将该研究拓展至从经特殊设计的光降解光学存储器中读取经典信息。
关键词： 相干态发射器、光学存储器、细菌生长、纠缠资源、量子判别、玻色子损耗、比尔-朗伯定律、光降解模型、光学透射率、对称与非对称假设检验
更新于2025-09-10 09:29:36
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比尔-朗伯模型在浅水富营养化湖泊中光合有效辐射衰减的应用
摘要： 水生生态系统中初级生产力的模型必须包含估算次表层光照的方法。这类模型通常采用比尔-朗伯定律，假设光强随深度呈指数衰减。进一步假定漫射衰减系数可通过各散射/吸收组分浓度与其对应比衰减系数的乘积之和来估算。虽然已有理论研究记录了这些假设的偏差，但评估这种常用方法的经验表现仍具价值。2012至2016年间，我们在伊利湖西部6-8个监测站每周记录光合有效辐射(PAR)水平与水质参数。指数型PAR衰减模型得出的平均衰减系数为1.55米（四分位距=0.74-1.90米）。尽管存在更复杂的光衰减模型，残差分析表明：对于类似伊利湖西部的浅水富营养水体，简单的比尔-朗伯模型已足够适用（96%样本的R2>0.9）。三类水质变量可预测PAR衰减：总悬浮物与非挥发性悬浮颗粒、溶解性有机物（溶解有机碳与有色可溶性有机物）以及有机固体（挥发性悬浮固体与叶绿素）。基于这些变量的多元回归模型能解释3-90%的PAR衰减变异度，中位调整R2达0.86。各组解释变量间可相互替代并保持相近模型性能，说明根据模型框架或监测方案的可获取性，不同水质变量组合均可用于预测PAR衰减。
关键词： 水质，伊利湖，光合有效辐射衰减，光合有效辐射，比尔-朗伯定律
更新于2025-09-09 09:28:46
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实验室分光光度计：基于智能手机的经济高效解决方案
摘要： 本文提出一种基于智能手机的方案，为实验室学生提供传统可见光分光光度计（VIS分光光度计）的替代选择——该传统设备采购与维护成本高昂。我们的解决方案包含两个层面：一方面是开发能实现传统分光光度计典型功能的智能手机软件；另一方面是设计用于采集待分析图像的便携式外围支持设备。良好实验结果表明，该方案可应用于"自带设备"（BYOD）教学场景。
关键词： 自带设备、可见光分光光度计、Apache Cordova、实验室科学仪器、比尔-朗伯定律
更新于2025-09-04 15:30:14