不同基片对单量子点单光子荧光发射的调控

采用时间相关单光子计数原理搭建荧光寿命测量光学系统,实验验证了单量子点发射荧光的单光子性。针对石英玻片、硅片、金膜等不同基片上多处具有单光子荧光发射特性的单量子点,对其发射荧光的寿命进行了测量、对比,计算了不同基片上单量子点发射荧光的衰减速率、量子产率等与量子点到基片有效距离的相关性,解释了实验数据。此外,分析了石英玻片、硅片、金膜上单量子点发射荧光的闪烁行为,结果表明不同基片对单量子点单光子荧光的闪烁与衰减速率具有调控作用。     

双波长波片导致的脉冲分离对双色场辐射太赫兹波的影响

由于群速度的偏振依赖性,飞秒激光脉冲入射到双波长波片时出射光脉冲会分离为两个具有一定时间延迟的飞秒激光脉冲。从实验和理论模拟两方面研究了双波长波片导致的脉冲分离现象对飞秒激光双色场成丝辐射太赫兹(THz)波效率的影响。实验结果表明,脉冲分离导致的时间延迟会降低双色场辐射THz波的效率,可通过零级双波长波片缩短分离脉冲之间的时间延迟,有效提高THz波的产生效率。     

利用梯度下降极小惯量法的脑中线偏离度算法

大脑受到创伤后往往会伴随着结构的移位,而脑中线的移位程度对医生预估脑内压强、脑疝等脑部创伤后并发症的重要标准。本文以两位脑创伤患者在接受治疗期间内的影响资料为对象,研究了用梯度下降的极小惯量法计算大脑的理想对称轴,并与患者的实际脑中线相比较,归一化后脑中线偏离度随时间变化的趋势图与临床的症状完全吻合,因而对医生的临床判断具有重要意义。     

非柱对称飞秒矢量光在钨表面制备弧形周期条纹结构

将两个相位光栅分别作为分束和合束元件,生成了偏振态连续变化的非柱对称飞秒矢量光束。通过调节合束相位光栅的波矢方向,即可实现标量光到矢量光的转变,以及矢量光偏振态的调节。利用非柱对称飞秒矢量光在金属钨表面制备了由弧形条纹组成的二维周期性结构,在相邻弧形条纹偏移量(水平方向的周期)保持560 nm不变的情况下,通过调节飞秒矢量光的偏振态分布,可使弧形条纹的底长(竖直方向的周期)逐渐减小至4μm。微区反射谱测量表明:弧形周期条纹的存在明显减小了可见至近红外波段的反射率,且反射率随弧形条纹底长的减小而增大。飞秒激光的辐照没有改变金属钨表面的物质组分,因此,反射率的改变完全是由钨表面的二维周期性结构导致的。     

基于倾斜光纤光栅的相对湿度传感器

提出了一种基于倾斜光纤光栅(TFBG)的包层上覆盖着聚乙烯醇(PVA)的空气相对湿度传感器,成功实现了对相对湿度在20～98%RH范围内的监测。研究发现,TFBG的透射功率在20～74%RH和74～98%RH2个相对湿度区域内分别呈现不同的线性变化,敏感度分别为2.52 dBm/%RH和14.95 dBm/%RH,并且在高湿度区有更高的敏感性。     

用于检测血清中毒品的频率选择表面的设计

本文基于频率选择表面(Frequency Selective Surface,FSS)的空间滤波性能设计了一个响应频带在可见光及更短波段的带阻型频率选择表面,用于血清中冰毒的检测。结合已有的设计经验和仿真测试结果提出了双屏方环FSS单元结构,通过为其设定适当的结构参数初步实现了600～1 000 THz的阻带。在此基础上分析了影响频率选择表面传输性能的各项参数,分析了方环尺寸大小、中间介质层厚度、介质层介电常数等对FSS传输性能的影响;基于此,综合考虑各项参数的影响,利用仿真软件HFSS进行了多次仿真求解,得到最优情况下的方环外边长为120 nm,内边长为100 nm,单元周期为140 nm,介质厚度为60 nm,金属贴片为厚度10 nm的银,介质层材料为介电常数是2.08的Neltec NY9208。所得到的最优情况下的FSS单元结构阻带为500-1 000 THz,带内透射率可达到5%以下,通带为1 000-1 600 THz,带内透射率可达到90%以上,可以实现滤除血清自身荧光信号的设计目标。     

双月形圆周阵列超表面生成涡旋光束的研究

涡旋光束作为一种近年来新兴的结构化光束,因 自身携带轨道角动量的特性,使其在光学微操控、 生物医学、光信息传输等领域有着极大的应用前景。在以往生成涡旋光束的报道中,通常存 在器件尺寸较 大、激发光为圆偏光以及波长单一等问题,本文提出了一种基于双月形金属银单元与二氧化 硅基底结合的 亚波长尺寸超构表面来实现涡旋光束的生成。此种结构尺寸微小,且可以在偏振方向任意的 线偏光入射下, 通过调节超表面的双月形金属单元的横向尺寸来实现多种波长的涡旋光束输出。     

基于离焦深度法的自动对焦光路设计

基于离焦深度法设计了自动对焦光路,光路由激光 光源,准直扩束透镜,调焦透镜,摄 像头组成。使用ZEMAX软件模拟了对焦过程,通过控制调焦透镜的位置获取光斑半径,计算 对焦位置。 移动调焦透镜,分别在距离对焦目标5.62 cm,7.38 cm,14.02 cm,16.88 cm,20.94 cm处得到了弥散光斑 的直径。计算得到的误差在1mm以内。基于此,实际搭建了对焦光路并进行模拟。采用位移 滑轨模拟透 镜的变焦运动,由摄像头获取物面上的激光斑点,通过MATLAB编程来快速获得光斑直径的之 间的比例。 结果显示,对焦结果误差在1cm以内,考虑到导轨读数存在误差,摄像头像素有限,激光功 率不稳定等原 因,虽然实际结果与理论模拟之间存在差异,但证实了此方法的可行性。后续工作将用位移 平台替换手动 滑轨,编程精密控制透镜的移动位置,实现自动对焦。研究工作为改进本课题组已经开发的 便携式高灵敏 毒品荧光检测系统提供技术参考。     

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。     

一种基于沃拉斯顿棱镜的多角度激光分束方法

提出一种基于沃拉斯顿棱镜的多角度激光分束方 法。利用沃拉斯顿棱镜和双透镜组 合,将飞秒激光单脉冲分束为多角度传输、具有飞秒或者更长时间间隔的多个激光脉冲;分 束角度 调节灵活,能量利用率高,结构简单。采用本文方法搭建了飞秒激光超快全息记录系统 ,并记录了4路 复用的干涉条纹。实验结果表明,本文所提出的分束系统可以应用于超快全息记录系统。