表面等离子体亚波长光学的研究

表面等离子体激元是局域在金属表面的一种由自由电子和光子相互作用形成的混合激发态．改变金属表面的结构,SPPs与光相互作用的特性也会随之改变．所以,SPPs在光存储、光激发、显微技术和生物光子学等领域的应用受到日益关注．首先,介绍了SPPs的基本特性和表面等离子体亚波长光学研究热点,然后用微加工的手段制备了亚波长的环形和分形结构的样品,并用实验测量和传输矩阵的方法得出两级crossdipole分形结构在近红外和中红外的透过曲线,在1．72μm和5．2μm的波长处有两个强的透过峰,其透过率分别为36％和49％,理论和实验结果一致．     

表面等离子体共振传感器组成部件光学特性的研究

在研制表面等离子体共振传感器的过程中,有效掌握组成部件随外部环境的性能变化具有非常重要的意义.根据经典的Kretschmann耦合模型,针对表面等离子体共振传感器的组成部件进行了研究,分析传感器各个组成部件的折射率在不同入射光波长和环境温度下变化的规律,根据获得的数据给出了相应的拟合公式,获得了组成部件参数变化对传感器探测性能的影响程度,以期用以试验结果的正确修正.     

超短脉冲激光与固体靶相互作用

超短脉冲激光照射固体靶时可将其能量在极短的时间内沉积在靶表面一个极小的空间范围内,在固体靶表面产生固体密度的等离子体.超短脉冲激光与固体靶相互作用是强场物理中重要的研究方向之一,在激光等离子体领域开创出了一个全新的前沿分支.其对惯性约束聚变、新型粒子加速器、微波武器以及等离子体隐身等应用研究有重要的推动作用.本文系统地论述激光与固体靶相互作用的全过程;介绍了研究方法及国内外研究现状;分析了该课题研究的发展方向和动态.     

金谐振环对的光学性质研究

运用时域有限差分方法,研究内置金纳米双棒的谐振环对的光学性质。研究发现:谐振环对的光学透射谱受纳米棒间距、开口缝宽度及填充介质的介电常数影响。基于瞬时电场分量Ex、Ey分布情况,揭示了共振峰源于0-相共振模式,共振谷源于π-相共振模式。     

飞秒激光制备亚波长周期光栅及其光学特性

使用中心波长800 nm、重复频率1 k Hz的飞秒激光,在金属钨表面斜入射下制备了亚波长周期光栅结构,在入射角为0°~80°时,光栅结构的周期为349~620 nm.利用表面等离子体激元的理论分析了在钨表面制备光栅结构的过程,实验结果与理论符合较好.利用严格耦合波分析方法计算了实验中得到的光栅结构的反射光谱,其吸收增强波长大小与光栅结构周期相近.研究结果表明:利用飞秒激光可以在金属表面直接诱导周期可控的光栅结构,此光栅结构具有一定的应用前景.     

红外激光作用下SiH_4击穿过程的研究

测量了在脉冲ＴＥＡＣＯ２激光作用下ＳｉＨ４／Ａｒ气体的击穿阈值与激光能量、激光频率的关系。通过研究ＳｉＨ４／Ａｒ气体的击穿过程，建立了击穿过程的物理模型，结果表明在强ＴＥＡＣＯ２红外激光作用下ＳｉＨ４／Ａｒ气体的击穿过程为有共振吸收的光学击穿过程。     

表面特性光学实时检测的理论和实验研究

针对精密磨削加工中冷却液的使用使得工件表面的光学实时检测非常困难这一问题,提出了一种在冷却液环境下借助特制透明窗装置的光学方法。此方法使被测表面上方出现附加层,分别对附加层中的液体处于静止和流动状态时的情况进行了理论分析和实验研究。对于静态液体,利用修改的B-K(Beckmann-Kirch-hoff)散射模型,从采集到的散射光强分布图中提取出一比值参数,通过参数拟合得到表面粗糙度和比值参数间的关系曲线。对于动态液体,分析光束在流体层中的传播特性,计算通过流动液体层的光束偏移量。结果表明:静态液体时,垂直于散射光带主方向的比值参数能够用来衡量表面轮廓算术平均偏差粗糙度,它们之间可以用explinear函数拟合;动态液体时,通过流体层的光束偏移量非常小,只有0.494×10-5μm。可见,液体的流动对于光学实时检测的影响非常小,液体处于静止状态时的测量结果可以作为表面特性实时检测的最终结果。