吸附在直角棱镜斜面上的分子膜产生的谐波和色散

吸附在直角棱镜斜面上的生物分子和有机染料分子膜层，在基波激光作用下，能产生二次谐波和三次谐波信号。由于棱镜的色散作用，在实验中，我们观察到二次谐波与基波在出射棱镜时，成一个a≈33′的小角，这与我们利用光的折射定律计算的结果a≈36′，符合得很好。为此，我们只要精确地测定色散角，并运用折射定律，就可以用来比较精确地估算介质对基波或谐放的折射率。由吸附在光滑透明基板上的分子膜产生的谐波效应，我们首先提供了求解这些介质相应的折射率的方法。     

利用OMA研究染料分子的表面吸附动力学过程及其荧光淬灭效应

本文利用光学多道分析仪(OMA)研究了若丹明分子(RhB)在银表面吸附并发生荧光淬灭的时间效应,通过理论分析,给出了利用这一结果进行吸附动力学过程研究和表面吸附活化能研究的可能性。同时发现伴随RhB的571.5nm荧光峰快速淬灭的同时,在571.5nm附近又出现了一个迅速增长的新峰,在整个观察时间内,这两个峰的变化过程截然相反,我们对这一现象进行了讨论。     

含有银纳米膜的棱镜中光束古斯-汉欣位移效应研究

古斯-汉欣位移是一种灵敏度极高的折射率测量办法,在温度、压力传感等方面有 巨大的应用潜力, 但测量精度要求较高。为解决测量的困难和提高古斯-汉兴测量精度,本文设计了一种棱镜 -银纳米膜界面层, 搭建了一套可测量多偏振态多角度古斯-汉兴位移的测量装置,以此测量了棱镜-空气和棱 镜-银纳米膜不同 界面的光束的古斯-汉欣位移,并对其物理机制进行了探讨。实验结果显示棱镜-空气界面 的古斯-汉欣位移 平均值是2.7 μm,棱镜-银纳米膜界面的古斯-汉欣位移平均值是 27.7 μm,比棱镜-空气界面的位移增大了 约10倍。使用COMSOL multiphysics软件模拟了棱镜-银纳米膜以及 棱镜-空气界面的电场分布,对比棱镜- 空气的情况,表明在消逝场作用下,银纳米颗粒表面形成了较强光场分布,光场方向沿入射 光电场振动方 向;银颗粒表面光场和消逝场的叠加使得消逝场增强,从而导致棱镜-银纳米膜界面的古斯 -汉欣位移增大。 本工作为提高基于古斯-汉欣位移效应的生物传感器的灵敏度提供了一个可供选择的手段。     

一种新的具有双面活性的SERS基底

用二次氧化的方法制得了孔径均一、排列规则的阳极氧化铝模板（AAO,anodic aluminumoxide）。利用磁控溅射的方法,银纳米颗粒被溅射在模板的表面以及孔洞里面,在模板的一面形成一层粗糙的银表面,当把模板放入一定浓度的NaOH溶液中,反面的Al2O3模板被部分地溶解后露出针尖状的银纳米线阵列。用结晶紫作为探针分子,在粗糙银表面（正面）和针尖状的银纳米线阵列面（反面）得到了不同的表面增强拉曼散射（SERS,surface enhanced Raman scattering）光谱,从而证明了两面具有不同的SERS机制。分析表明：正面粗糙的银表面是吸附增强,而反面在存在吸附增强的同时起主要作用的是针尖状的银纳米线阵列构成的天线模型所产生的非吸附的增强。针尖末端的曲率半径极小,会产生极强的局域电磁场,处于这个场中的分子的信号就被大大增强了。     

固/液系统中SERS的不同增强效应的研究

以吡啶水溶液/银镜体系为实验对象,通过对不同吸附分子层下发生在银表面上吡啶分子SERS谱的两个特征峰1004cm~(-1)和1010cm~(-1)的实验观测,对固/液体系中的不同增强效应进行了实验研究,并对吡啶/银镜系统中吡啶分子在银表面上的单层饱和吸附所对应的溶液浓度进行了讨论。     

岛状银膜上吡啶表面增强喇曼散射(SERS)

本文的工作是对吡啶吸附于由化学淀积法在岛状光刻胶基片上制得的规则粗糙银膜表面上产生的表面增强喇曼散射效应的研究。我们考察了银膜上岛密度对增强效应的影响,分析了不同光照时间下获得的吡啶表面增强喇曼光谱的1010cm~(-1)、1036cm~(-1)相对峰强变化、连续背景变化和两峰的相对频移。结果表明,岛状结构的银膜有利于产生增强效应;吡啶分子在光照的最初20分钟内在银表面上的吸附形式发生着变化。     

利用光-声效应检测平面组织

该装置是利用光导纤维使光束分裂来进行非接触式检验,测量激光照射到被测表面上产生的声信号的波振幅,通过聚焦的光束在被测表面上形成很小的光斑,对表面进行扫描,这就消除了用大的机械传感器时所产生的信号积累影响。     

一种新的具有双面活性的SERS基底

用二次氧化的方法制得了孔径均一、排列规则的阳极氧化铝模板(AAO,anodic aluminumoxide).利用磁控溅射的方法,银纳米颗粒被溅射在模板的表面以及孔洞里面,在模板的一面形成一层粗糙的银表面,当把模板放入一定浓度的NaOH溶液中,反面的Al2O3模板被部分地溶解后露出针尖状的银纳米线阵列.用结晶紫作为探针分子,在粗糙银表面(正面)和针尖状的银纳米线阵列面(反面)得到了不同的表面增强拉曼散射(SERS,surface enhanced Raman scattering)光谱,从而证明了两面具有不同的SERS机制.分析表明:正面粗糙的银表面是吸附增强,而反面在存在吸附增强的同时起主要作用的是针尖状的银纳米线阵列构成的天线模型所产生的非吸附的增强.针尖末端的曲率半径极小,会产生极强的局域电磁场,处于这个场中的分子的信号就被大大增强了.     

高精度光波导损耗测试系统的设计与实现

以波导耦合理论为依据,采用棱镜耦合法设计了集光电为一体的高精度波导损耗测量系统。测量以激光为光源,采用双光路法,消除了通用检测仪由于光源光强不稳定产生的误差,使得测量结果只与光强的相对变化量有关;光波出入波导均采用棱镜耦合,减少了普通测试方法因样品质量及面形误差和端面洁净情况不同或输出透镜不能很好汇聚光波而产生的误差;利用常规仪器设备实现了数字化检测显示,避免了人为主观读数产生的误差; 利用AD538实时模拟计算芯片,提高了计算精度和运算速度。     

高精度光波导损耗测试系统的设计与实现

以波导耦合理论为依据,采用棱镜耦合法设计了集光电为一体的高精度波导损耗测量系统.测量以激光为光源,采用双光路法,消除了通用检测仪由于光源光强不稳定产生的误差,使得测量结果只与光强的相对变化量有关;光波出入波导均采用棱镜耦合,减少了普通测试方法因样品质量及面形误差和端面洁净情况不同或输出透镜不能很好汇聚光波而产生的误差;利用常规仪器设备实现了数字化检测显示,避免了人为主观读数产生的误差;利用AD538实时模拟计算芯片,提高了计算精度和运算速度.     

有机聚合物光波导传输损耗测量方法的改进

本文介绍了一种用于测量有机聚合物光波导传输损耗的方法一液体耦合法[1].该方法针对传统滑动棱镜法[2]在实验操作、测量精度方面的不足,利用折射率高于波导芯层的液体取代输出棱镜,实现与导波光的耦合,并以TLC2543 AD芯片为核心制作数据采集卡对光强信号进行采集,拟合出光强传输衰减曲线.与传统的方法相比,该波导损耗测量系统具有测量简便,结果准确等优点,具有良好的推广价值.     

不同种类岩石的激光光声频谱研究

从理论上讨论了光声信号的频谱与试样性质关系。利用YAG固体激光器产生的脉冲激光照射到花岗岩石表面,用加速度计拾取花岗岩石产生的脉冲光声信号,采用主成分分析法对不同条件下产生的光声信号的功率谱进行了分类。试样不同时,功率谱峰对应的频率不相同,且峰的个数也不相同。在主成分二维散点分布图上,二维散点的位置主要由试样的性质决定,这一结果可用于岩石的分类和鉴定。     

激光声表面波检测材料表面微缺陷数值研究

采用平面应变的有限元模型数值模拟了激光线源辐照铝板表面激发出的声表面波的时域波形,比较了不同接收位置得到的位移信号的模式组成;同时研究了激光线源辐照区域近场存在表面微缺陷时产生的时域波形。数值结果说明：当激光源靠近表面微缺陷时激发出的声表面波模式中掠面纵波与瑞利波的位移信号均由典型的单极性迅速转变为显著的双极性特征,且瑞利波的峰-峰值将增加两倍左右,位移信号强度的显著变化为利用扫描激光检测材料表面微缺陷提供了理论依据。     

对称性改善干涉仪

掠入射干涉仪广泛用于测量硬盘碟片毛坯和半导体晶片的平整度。这种装置对表面粗糙度的灵敏度并不太高,例如在入射角为80°时,干涉仪可测量平均表面粗糙度达1 μm的表面平整度,或约6倍于普通入射干涉仪粗糙度的测量能力。掠入射干涉仪的结构可以测量对普通入射干涉仪来说难以测量的较粗糙平面。大部分实用的商品化掠入射干涉仪核心都使用一块大右角棱镜,它可在比较陡的角度测量圆形区域而没有太大的畸变。棱镜必须比待测量的表面大,换句话说,设计用于测量200 mm硅片的装置必须使用有相应大小或大通光口径的高质量棱镜。这是一块相当大的玻璃。尽管衍射型掠入射干涉仪可以不用这种棱镜,但大部分此类设计将从物体表面反射的测量光束并入直接出射的参考光束。这将导致最后的波前反转,产生源于干涉仪光学元件和空气扰动的附加灵敏度误差。 Zygo公司的Peter Groot发明了一种简单的衍射型掠入射干涉仪,利用参考反射镜来消除波前反转(见图1)。用组合透镜可利用同一散射光栅将初始入射光束分成参考光束和测量光束,并最后将其合并;用倾斜的成像屏幕消除畸变。一种改进的设计可以测量平面平行物体的两面;其他的改进可使这种装置用于测量圆柱型光学元件。 在这种装置中,用100 mW、680 nm输出的多纵模半导体激光二极管作光源,它的等效测量波长和光栅周期相同。这种装置无色差,并且是对称等光程结构,因而光源可以采用在空间和时间上相干度较低的光源。可以利用廉价多横模激光二极管或激光二极管和旋转散光器组合,后者可以消除散斑噪声。 最近使用这种带标准Zygo 250 线/mm散射光栅的实验装置测量了100 mm宽和200 mm长的表面。这种装置还可以测量150 mm×1500 mm的表面。采用4 μm等效波长的激光,这种装置可以产生的表面高度干涉条纹超过几毫米的范围。Groot认为,这么大的范围能够使其满足一般工业需求,例如测量引擎滑块、燃油系统零件、机械工具和泵(见图2)。尽管没有确定的计划将这种干涉仪商品化,Zygo公司正在考虑如果有足够的利润就将它产品化。 图1 对称掠入射干涉仪包括零级压缩光栅作为分束片和集光器(上)。用参考平面保持对称性。一种改进设计包括两个参考平面,可以测量物体的两面(下)     

磷化镓棱镜耦合器的研究

国外有过用GaP棱镜耦合器的报导,但未给出棱镜的结构参数。我们采用国内的GaP单晶设计制作了光波导棱镜耦合器。文中详述了其设计考虑,并用它成功地把光耦合入并耦合出钛扩散LiNbO_3平面波导,观察了m线。     

一种新型微波大功率双定向耦合器的设计

分析了现有微波大功率测量装置中定向耦合器的优缺点,提出了一种新型的用于测量微波大功率信号的双定向耦合器。该双定向耦合器可以同时测量传输信号和耦合信号,在小孔耦合的基础上利用耦合片实现信号的耦合。耦合片安装在耦合头内部,耦合头作为一个独立的装置可以根据波导的尺寸调整安装位置。通过调节耦合片与波导的距离,祸合系数可以在一定范围内调节。利用HFSS进行了全波电磁场仿真,在ISM频段利用BJ-26波导验证了设计。该双定向耦合器体积小,易于装配,特别适用于大功率、双向测量的场合。     

具有低开关阈的棱镜—银—液晶装置中的光学双稳

理论计算表明,在棱镜-银-液晶装置中,利用热效应产生的光学双稳的最小开关阈低达0.1mW,这比文献[1]中装置的最小开关阈低两个数量级。     

非线性测量装置微弱故障信号增强检测方法研究

传统电表测量装置故障检测方法无法识别微弱故障信号,导致故障诊断精度偏差.为更好地修复电表测量装置故障,需准确提取微弱故障信号.文中提出了测量装置微弱故障信号增强检测方法,利用非线性耦合作用构成随机共振模型,获取耦合势函数三维图,提取电表装置微弱故障信号特征;利用小波变换归一化处理故障信号特征识别矢量,提取噪音信号特征,...     

棱镜—薄膜耦合器的耦合间隙对薄膜参数测量误差的影响

利用等厚干涉法测量了棱镜—薄膜耦合器的耦合间隙,在不同耦合间隙下测量了薄膜波导模式的传播常数、薄膜折射率和薄膜厚度。用 Tien 和 Urich 有关棱镜—薄膜耦合器的理论分析了耦合间隙对薄膜参数测量误差的影响。     

激光声信号作为通信声源的实验研究

建立了激光声测量实验系统,采用Nd∶YAG激光器产生激光声信号,利用水听器测量激光声信号。通过实验分析了单个激光声信号的特征,研究了激光声信号的传输特性,进行了初步的激光声通信实验。结果表明,利用激光声作为通信声源具有可行性。随着传输距离的增加,激光声信号的衰减由快变慢,高频段能量衰减变快,低频段能量衰减变慢。该研究结果有助于激光声在通信领域的发展应用。