基于周期性光栅结构的表面等离激元探测

表面等离激元具有突破光学衍射极限、局域场增强等特点,有望代替电子和光子作为信号载体,综合光学系统的高带宽特性与电子系统的紧凑性,构建新一代高速、高集成化的光电集成电路。为了有效探测表面等离激元,基于时域有限差分法提出一种基于周期性光栅的平面型表面等离激元探测结构模型,其中包括耦合光栅、条形波导以及探测光栅。首先简要阐述了探测结构的工作原理,并建立了工作在670,1310和1550 nm波段的仿真模型;同时研究等离激元耦合效率随入射光偏振角度的变化以及等离激元吸收率与波导长度的关系;最后实验制备了相应的表面等离激元探测结构。结果表明:表面等离激元的耦合效率与偏振角度成余弦平方关系;在670 nm波段,吸收率在波导长度为5μm的条件下为4.3%,衰减长度为17.1μm,与表面等离激元传播长度的理论值17.5μm基本吻合;实验测得的光电流随偏振角度的变化趋势与仿真的吸收率变化趋势一致,证实了上述模型能够实现对表面等离激元的有效探测。所提出的表面等离激元探测结构模型为将来高速、集成化的新型光电集成电路提供了理论和实验基础。     

基于等离激元热电子效应的光电晶体管制备及其特性

为了解决典型宽禁带半导体光电探测器件的工作波段限制材料禁带宽度的问题,对基于表面等离激元热电子效应的光电晶体管进行了制备和光电性能研究,提出一种采用重掺杂的硅片作为背栅极、二氧化硅(SiO_2)氧化层作为绝缘层,且能利用等离激元热电子效应的光电晶体管,有望实现响应光谱的调控。利用热退火方法在绝缘层表面修饰金纳米颗粒,并结合射频溅射、物理掩模和真空热蒸镀的方法实现了热电子效应铟镓锌氧化物(IGZO)光电晶体管。器件的光学和电学性能测试结果表明:修饰金纳米颗粒的光电晶体管在658nm红光入射下产生明显的光电响应,外加90V栅极偏压时,光电流提升约为2.2倍。金纳米颗粒修饰的等离激元热电子结构有效调控了该型晶体管的响应光谱范围,不受材料禁带宽度的限制,而且晶体管的背栅调控进一步放大光电流,提高了器件的量子效率。     

钠金属薄膜和等离激元光子器件研究获突破

正南京大学研究团队与北京大学、美国佐治亚理工学院等单位合作,在钠金属薄膜和等离激元光子器件研究方面取得了重要突破。他们利用金属钠所具有的低熔点特点,发展了独特的液态金属旋涂工艺,制成金属钠薄膜,首次揭示金属钠膜的优异光波段等离激元特性。表面等离激是光与金属中自由电子相互作用形成的一种新型元激发,因其对光场具有亚波长尺度的约束能力和突破衍射极限的传输特性,在微纳光子器件和光子集成、超分辨成像等领域具有广阔的应用前景。然而由于等离激元激发     

钠金属薄膜和等离激元光子器件研究获突破

正南京大学研究团队与北京大学、美国佐治亚理工学院等单位合作,在钠金属薄膜和等离激元光子器件研究方面取得了重要突破。他们利用金属钠所具有的低熔点特点,发展了独特的液态金属旋涂工艺,制成金属钠薄膜,首次揭示金属钠膜的优异光波段等离激元特性。表面等离激是光与金属中自由电子相互作用形成的一种新型元激发,因其对光场具有亚波长尺度的约束能力和突破衍射极限的传输特性,在微纳光子器件和光子集成、超分辨成像等领域具有广阔的应用前景。     

表面激元共振(SPR)传感器理论分析

在基于ATR方法的SPR传感器设计和制作的工作中，为了得到更加优化的性能，对其原理进行了较为深入的分析。从表面激元波和全反射消逝波的数学模型入手，得到了共振角的数学关系及几个结论，并以金膜为例进行了计算机仿真。     

共振电离质谱法及其应用

共振电离质谱法是将激光共振电离光谱学与质谱学结合起来产生的一种新的分析方法本文介绍共振电离质谱法的基本原理,元素的激发和电离方式.叙述了共振电离质谱中使用的激光器系统,样品原子源,质谱计和探测系统.评述了共振电离质谱的应用,目前存在的局限性及发展方向.     

表面等离子体激元透镜设计及其数值计算

提出了一种新的表面等离子体激元透镜的设计方案,该方案通过在两个亚波长小孔的外表面放置电介质光栅实现对入射光束的有效会聚。利用遗传算法研究了波导中表面等离子体激元的色散关系,结果表明,通过调节亚波长小孔的宽度和介电常数可以有效地调控有效折射率,从而实现对亚波长金属平板波导结构中表面等离子体激元传播特性的调控。利用时域有限差分方法(FDTD)结合完美匹配层(PML)边界条件数值模拟了此结构中的光场分布,讨论了光栅周期数对成像特性的影响,从而深入理解了纳米聚焦效应的物理机制。结果显示,随着表面光栅数的增多,焦距和焦斑大小都在增加。光栅数从5增加至11时,焦距由1.715μm增大至2.325μm,焦斑大小由0.615μm增大至1.715μm,这一结构有可能被用作未来集成光路中的纳米聚焦器件。     

非线性共振及其计算和应用

通过总结非线性动力学系统现有部分成果,给出了非线性共振的含义及其计算方法。结合课题组在航空发动机转子系统非线性动力学研究领域的部分研究成果,以滚动轴承转子系统的VC共振、Duffing系统的亚谐共振、含裂纹、碰摩等故障转子系统的共振以及双转子系统的组合共振为算例,给出了具体工程问题的分析过程,并提出了非线性振动系统工作频率和工作点的优化选择方法,为非线性动力学系统,尤其是复杂非线性转子系统结构参数的优化设计和故障诊断提供了具体路径。     

离子回旋共振质谱计及其应用

本文介绍了离子回旋共振质谱计的原理和它在有机化学中的应用。     

基于柔性元结构的广义模块化产品族建模及其应用

根据广义模块化设计原理。对广义模块化产品族和产品平台作了整体规划，阐述了柔性模块、虚拟模块、元结构以及柔性元结构等概念，提出了以柔性元结构为基础构建广义模块化产品族的思想。以组合框架式液压机的应用为例，分析了柔性元结构的具体创建过程。实践证明，该方法可以有效加速产品的设计．     

纳米压痕技术及其应用

介绍了纳米压痕技术在微机电系统、材料科学、摩擦学性能研究、生物工程和信息技术等领域中的应用，以及纳米压痕技术在理论研究方面的进展及今后的研究重点。     

纳米压痕技术及其应用

介绍纳米压痕的一般要领及纳米压痕系统的组成，阐述纳米压痕技术在几个方面的具体应用。     

离网型风力发电系统及其应用

简要介绍离网型小风力发电系统的现状、组成结构,对其应用领域进行具体分析。     

自适应随机共振新方法及其在故障诊断中的应用

系统参数的选择对随机共振方法的优劣起着决定性的作用。已有的随机共振方法在选择参数过程中存在着致命的问题,例如人为主观选择参数,或者只对单一参数进行自适应优化,而忽略了参数之间的交互作用。为了解决以上问题,提出一种新的自适应随机共振方法。与已有方法相比,该方法的优势在于利用蚁群算法优良的寻优特性,能并行选择和优化随机共振系统的多个参数,考虑了参数之间的交互作用,自适应地实现与输入信号最佳匹配的随机共振系统。因此该方法解决了已有方法在参数选择中存在的问题,从而能更有效地削弱信号中的噪声并增强微弱特征,实现早期故障准确诊断。通过仿真试验和机车轴承早期故障诊断的工程应用,表明提出的方法在微弱特征检测与早期故障诊断中取得了比已有方法更好的效果。     

等电子原理及等电子体的结构与应用

介绍等电子原理，并以元素周期表为基础列举了一些等电子体，讨论它们的结构与构型。等电子体为数甚多，可根据等电子原理，归纳、整理，找出其规律，便于更好地掌握它们。等电子体由于结构上的相似性，带来了性质的相似，从而可指导人们来推测化合物的性质，寻找所需要的化合物。     

激光共振电离质谱及其在核技术中的应用

激光共振电离质谱是激光共振电离技术和质谱技术相结合的一种新型质谱分析技术,具有高元素选择性和高灵敏度的特点,能有效克服商业质谱仪存在的同量异位素干扰难题。为满足复杂基体干扰下超痕量核素分析测量的需求,实验室研制了一台基于磁 电双聚焦质量分析器的激光共振电离质谱仪。该装置的质量分析器采用正向Nier-Johnson型双聚焦结构,由柱形静电分析器和扇形磁质量分析器组成。本文介绍了仪器质量分析器的结构和理论参数,并对其进行理论仿真与实验测试。结果表明,该仪器实现了方向和能量双方向聚焦,具有较小的高阶像差,仪器的水平方向放大率为0.78,质量色散达到500 mm,当源狭缝宽度0.25 mm、探测器入口狭缝宽度0.65 mm时,质量分辨率（10%峰谷）达到580左右,接近质量分辨率的理论极限605。最后,介绍了本实验室利用该仪器开展的分析测量工作,展示了该装置在强同量异位素干扰下超痕量核素测量方面的部分应用情况。     

纳米铁氧体磁特性及其应用

当铁氧体粒子尺寸小到纳米级会表现出很多独特的性质,磁性能也会发生很大的变化,表现出超顺磁性、矫顽力特性、巨磁电阻效应等。文中研究了纳米铁氧体内部磁畴结构变化,分析了单畴结构对形成其磁特性所起的作用。介绍了基于这些磁特性而研发的各种材料的研究进展及他们在工程领域中的应用。     

激先切割及其在切割陶瓷材料中的应用

激光是一种理想的切割热源，本文简述了激光切割的工作原理、特点及其在切割陶瓷材料中的应用，并讨论了激光切割工艺参数及其对切割质量的影响。