不对称金纳米结构的光致热增强效应的调控研究

提出了一种产生光致热增强效应的不对称的人工金 纳米结构,建立了物理模型并进行了计算。采用离散偶极近似(DDA)方法计算水介质环境中 该结构及其不对称性改变后对吸收光谱及近区电磁场分布的影响,进而 利用傅里叶热传导定律数值模拟了该结构产生的热增强效应。结果表明:改变纳米结构的不 对称程度会明显影响结 构的光谱吸收位置、线型和峰值强度;同时,通过调节纳米结构的不对称性也可以有效地将 磁场能转化为热能,并 在结构周围形成高度限定的局域热增强现象。本文提出的纳米结构可在较大的近红外波段范 围内调控温度,可作为纳米尺度 下精确控制光致热效应的温度和设计热等离子纳米器件之参考。     

L型金纳米棒双体结构的表面等离子体共振特性研究

应用离散偶极子近似的方法计算了L型金纳米棒双体结构的表面等离子体共振引起的消光光谱及其近场电场分布。研究表明在入射光的偏振方向为45°时双体结构的消光谱峰位发生蓝移;当入射光的偏振方向为135°时,双体结构的消光谱峰位发生红移。两根纳米棒间距较小时,由于相邻金纳米棒之间的电场强耦合作用,表面等离子体杂化出现新的共振能级,两根金纳米棒的连接处出现强的电场分布,这些结果对于金纳米棒结构在表面增强拉曼散射方面有一定的参考意义。     

金属纳米颗粒阵列等效薄膜的光学性质研究

基于Maxwell—Garnett(M-G)有效介质理论,建立 了研究金属纳米不连续薄膜光学性质的理论 模型,对半球形纳米颗粒在等效薄膜中的体积分数和纳米尺度效应提出修正处理; 给出了可见光区附近Au纳米颗粒等效薄膜的有效相对电容率和光学常数随波长变化的结果, 并 获得薄膜的光反射率、透射率和吸收率随膜纳米尺度的变化谱。计算结果表明,金属纳米等 效 薄膜有效电容率和光学常数随纳米尺度增大而增大,谱峰出现很小的红移。进一步发现,纳 米尺 度越小,光的反射率和吸收率越小,但透射率越大,峰值位置随纳米尺度增大有小量红移, 结果与实验相符。     

金纳米棒的光学性质及其在癌症诊断和光热疗法中的应用

与球形金颗粒相比,棒状金颗粒具有更为特殊的表面等离子共振(SPR)特性:有横向和纵向两个SPR峰,纵向SPR峰的位置取决于金纳米棒颗粒的长短轴比,因此通过控制不同长短轴比,可以实现纵向SPR峰位置的人为调控(从可见光区到近红外光区),金纳米棒,由于其表面SPR等强吸收和发光特性,在癌症的诊断和治疗中存在着巨大的应用前景.结合配体的金纳米棒能够特异性地标记癌症细胞上的受体,并提供特定分子的特有信息,进行生物成像和癌症检测.另外,金纳米棒能够有效地吸收红外光能量进行局部加热,导致蛋白质变性,并致细胞死亡.主要回顾各种不同尺寸和形状的金纳米棒的光学特性,综述了选择性标记的金纳米棒在癌症诊断和光热疗法中的研究进展.     

InP／SiO2纳米颗粒膜的非线性光学性质

采用射频磁控共溅射方法在石英玻璃和抛光单晶硅片上制备了InP/SiO2纳米复合薄膜,并在磷气氛保护下对薄膜进行了高温(520℃)退火处理,以消除复合薄膜中残存的In和In2O3,得到了纯净的InP/SiO2纳米颗粒膜样品.X射线光电子能谱和卢瑟福背散射实验结果表明薄膜中InP和SiO2的化学组分基本上保持理想化学计量配比;X射线衍射和激光拉曼光谱实验结果都证实了薄膜中InP纳米晶粒的存在;线性吸收光谱实验观察到了室温下纳米颗粒膜光学吸收边明显的蓝移现象.采用单光束脉冲激光Z扫描方法测量了InP/SiO2纳米颗粒膜的非线性光学性质.测量结果表明,我们所制备的InP/SiO2纳米颗粒膜的三阶光学非线性折射率系数达10-8 cm2/W量级,比InP晶体块材的相应值大4个数量级.(OB3)     

亚波长结构纳米孔的近场光学测试

利用微纳加工工艺制作了亚波长结构纳米孔,应用近场光学显微镜(NFOM)对样品进行了近场光学性质的测试,获得了样品的近场光强分布,测得其近场光斑直径约为120 nm,测试结果证明了环形周期性结构对中心纳米孔的增透和聚焦作用,为环形亚波长结构的纳米孔应用奠定了基础。     

人工制备生物颗粒结构对宽波段消光性能的影响

为研究多态生物颗粒对目标探测等电磁设备的影响,将制备出的絮状生物颗粒等效为子弹玫瑰花型粒子,构建不同分枝数目和分枝长度的生物颗粒,采用离散偶极子近似法计算生物颗粒消光效率因子。结果表明:生物颗粒结构对宽波段消光性能存在较大影响。远红外波段,生物颗粒消光性能与分枝数目和分枝长度成正相关;毫米波段,生物颗粒消光性能与颗粒分枝长度成正相关,与分枝数目关系很小。在研究消光效率因子与分枝数目和分枝长度关系的基础上,构建了生物颗粒远红外波段平均消光效率因子模型。模型的构建将为生物颗粒宽波段消光性能研究以及形态控制提供参考。     

纳米Fe-In2O3颗粒膜的磁电阻效应和光学特性

研究了射频溅射法制备的纳米Fe-In2O3颗粒膜的磁电阻效应和光学特性。磁电阻测量结果表明：当Fe体积分数为35％时，颗粒膜样品的室温磁电阻变化率△ρρ0达4．5％。通过研究Fe-In2O3颗粒膜样品的透射光谱发现：在In2O3薄膜基体中嵌入纳米铁颗粒的Fe-In2O3颗粒膜中，电子的带问跃迁由In2O3的直接跃迁变为间接跃迁，其带隙随着Fe在颗粒膜中所占体积分数的增加而变窄。     

金属颗粒复合介质膜的有效非线性光学性质的数值研究

利用退耦近似方法,数值研究了任意体积分数特别是高体积分数的金属颗粒复合介质膜的有效线性介电函数和三阶非线性效应的变化,得到了非线性增强的最佳体积比.在不同体积分数下研究了复合体系的三阶非线性效应随入射光频率的变化关系,结果表明在表面等离子体共振频率附近,三阶非线性效应随着体积分数的增加而增强,但是当体积分数增加到一定值时由于粒子之间的相互作用对局域场的影响导致了三阶非线性效应的降低.     

介孔氧化铝组装金纳米颗粒阵列及其光学性质

采用真空蒸镀的方法在多孔氧化铝模板表面得到薄金膜,随后在真空管式炉中进行热处理,热处理中发生的热去湿过程使得金膜在多孔氧化铝表面形成有序的金纳米颗粒阵列。同时还研究了多孔氧化铝模板制备过程中二次氧化的作用,发现一次氧化对二次氧化进行具有一定指导作用;另外,研究了扩孔时间对模板孔径的影响,一定条件下,扩孔时间与孔径成正比例关系;最后研究了镀膜厚度对金纳米颗粒的影响,结果中可以看到,金膜的厚度直接影响金纳米颗粒阵列的形成。最后在分光光度计上的光学测量吸收光谱的结果中,出现了表面等离子体作用引起的很强的吸收峰。     

长径比对金纳米棒折射率传感灵敏度的影响

利用化学种子生长法制备了多种长径比的金纳米棒,通过监测不同折射率下金纳米棒的局域表面等离子体共振(LSPR)波长移动来研究其折射率传感的灵敏度。实验结果表明,随着纳米棒长径比增加,其折射率传感的灵敏度近似线性地提高。在监测波长范围内,灵敏度从长径比为2.5：1时的216nm/RIU增长至4.2：1时的352nm/RIU。对于长径比为4.2:1的金纳米棒,用离散偶极子近似(DDA)的方法模拟了其折射率传感的灵敏度,与实验结果基本一致。     

A broad-band single polarization optical fiber

The authors report on a single-mode optical fiber that transmits one and only one polarization state of the fundamental mode over a broad wavelength band (13%). The good broadband performance is attributed to the fiber's refractive-index profile, which mathematically allows only one polarization state to cutoff. The authors discuss general design principles and show that the mode field diameter is a qualitative indicator of the fiber's performance. The fiber's guided polarization state is similar to the fundamental mode of a step-index fiber in its low attenuation, 5.5 dB/km, and small mode diameter, 5.8 μm (both measurements at 840 nm). Most important, the fiber shows a broad single polarization band, 13%, a feature well described by the change in mode field diameter with wavelength of an ideal, circularly symmetry, W -profile fiber     

单偏振单模微结构聚合物光纤理论设计

采用全矢量有限元法并结合完美匹配边界条件,设计实现了一种新型结构的单偏振单模（single polarization single mode,SPSM）微结构光纤（Microstructured optical fibers,MOFs）,以聚合物聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate,PMMA...     

单模单偏振光纤基模截止波长的测量

本文给出了单模单偏振光纤基模截止波长的测量原理和测量装置，对W－型单模单偏振光纤的基模截止波长进行了测量，并将测量结果和数值计算进行了比较，它们较好的吻合一致。     

Implementation of an optical S-R flip-flop with polarization encoded light signal

A new method is proposed to implement an optical S-R flip-flop by polarization encoded light signal,necessary optical nonlinear material and half-wave plate.In this system the real time speed of operation can be achieved,and at the time of transmission the average power of a byte remains constant.This polarization encoded flip-flop can act as a memory cell.     

Reduced pressure collapsing MCVD method for single polarization optical fibers

A simple fabrication method of single polarization optical fibers has been proposed. Core, clad, and jacket layers are deposited in a silica tube. The tube is then collapsed while the inner pressure of the tube is reduced. The core circularity and the jacket ellipticity are controlled by the careful selection of the softening points of core/clad and jacket materials, and the inner pressure. The pressure reduction and the softening points of the constituent glasses play an important role in fabricating single polarization optical fibers.     

Influence of optical feedback on the polarization switching of vertical-cavity surface-emitting lasers

We study theoretically the effect of isotropic and polarization-selective optical feedback on the polarization switching of vertical-cavity surface-emitting lasers. We use the framework of the spin-flip model that takes into account the spin degree of freedom of carriers in the semiconductor quantum well. We analyze the polarization switching dynamics for different values of the spin relaxation rate and find a good agreement with recent experimental results . We also study the influence of the external cavity length and find different dynamical behaviors for short and long external cavities.     

Influence of buried structure on polarization sensitivity instrained bulk semiconductor optical amplifiers

In order to achieve an accurate design of polarization-insensitive semiconductor optical amplifiers based on tensile strained bulk InGaAsP, the reduction of strain in the active layer of the buried heterostructure and its influence on polarization sensitivity are analyzed numerically for the first time. The gain calculation, including the strain distribution in the active layer, is examined based on the k · p method for the different active layers. It is found that the strain introduced during the epitaxial growth is strongly reduced after regrowth of the burying layer. In an active layer having the aspect ratio of 1 : 4, the strain reduction causes more than a 0.5-dB deviation in the polarization sensitivity of the gain. From a comparison with the experimental results, it is shown that including the effect of the burying layer in the calculation gives an accurate determination of the amount of strain for the polarization independence     

光阑对部分相干光束轴向偏振特性的影响

为了对控制光束传播的质量提供理论依据,采用光束相干-偏振矩阵理论中柯林斯公式,对高斯谢尔模型光束经光阑衍射后的轴向偏振特性进行了理论研究和数值分析.结果表明,由于光阑衍射,使得高斯谢尔模型光束的偏振出现非均匀分布,光束偏振度沿轴向出现振荡现象,并且随着光阑截断参数的减小、光束空间相干长度的增大以及传输距离的增大,振荡逐渐增强.相比之下,光束在自由空间沿轴向传输时,在近场区偏振度分布均匀,随着传输距离的增大、空间相干长度的减小,偏振度沿轴向分布逐渐增大.利用光阑可对部分相干光的轴向偏振传输特性进行控制,对实际应用有重要的参考价值.     

Chemical solution route to synthesize claw-like ZnO nanorod array and its optical properties

By using a low-cost and facile hydrothermal method, a peculiar claw-like ZnO nanorod array is successfully synthesized. The hydrothermal growth is done in an aqueous solution with equimolar zinc acetate （ZAc, Zn（CH_3COO）2·2H20） and hexa methylenetetramine （HMTA, C_6H_12N_4）. The obtained ZnO nanorod array is characterized by X-ray diffraction （XRD）, scanning electron microscopy （SEM） and transmission electron microscopy （TEM）. The results indicate that the nanorods are high-quality monocrystals. The photoluminescence （PL） spectrum is performed to investigate the optical properties of this product.