光纤探针型近场光镊光强分布特性的数值模拟

光纤探针型近场光镊是近场光学领域中的新型技术,因其可对纳米尺度微粒直接进行捕获和操纵而受到广泛关注,其光纤探针尖端的近场分布特性影响着纳米粒子捕获及操纵的成败探针金属膜外侧电磁场由光波在针尖小孔处衍射而成,根据夫朗和费衍射公式分析了圆形纳米小孔的光波衍射图样,运用时域有限差分法（FDTD）研究了均匀平面波垂直入射于镀膜光纤探针的近场分布,比较了不同锥角、不同出射孔径、不同金属膜厚度及不同入射波长的近场分布情况,并对不同情况下的通光效率进行了分析。通过对各参数的计算与比较,结果表明,当锥角越大、孔径越大、镀合适膜厚并且入射波长越小时,探针尖端的出射光强越大并具有较大的通光效率     

VirtualLab Fusion对SNOM光纤探针内部光场分布的仿真

为了深入研究扫描近场光学显微镜(Scanning near-field optical microscope,SNOM)光纤探针导光特性,我们利用VirtualLab Fusion光学软件,仿真研究了光纤探针内部的光场分布.结果显示,光纤探针内部的光场分布呈固定的花样;中轴线光场具有峰值结构,其最大值位于探针出口前120nm处;这个最大峰值随着光纤外层铝层厚度的增加呈现先减小后增加,最后趋于稳定的变化,随着光源偏振态的变化呈现正弦的分布.     

扫描近场光学显微镜光纤探针的制作与分析

描述了制作扫描近场光学显微镜光纤探针的两种简便有效的方法－－带保护层的化学腐蚀法和光纤熔接机拉锥法,从实验中比较、分析了两种制作方法的优缺点,实验表明这两种方法均能制作出针尖直径为５０ｎｍ左右的光纤探针。     

微光纤光学谐振器的原理与应用

由传统光纤拉锥形成的直径为几百纳米到几微米的微光纤具有大倏逝场、强光场束缚能力、高光学非线性、易于弯曲的可塑性和兼容现有光纤系统的便利性等优势,为发展小型和功能集成的全光纤器件提供了高自由度的平台。作为基础的光电子器件之一,光学谐振器在光通信、传感、信号处理、量子光学等领域具有很大的研究价值,被广泛应用。传统光学微谐振器多基于光刻技术,制备工艺条件相对复杂。而随着微光纤制备技术的成熟,基于微光纤的光学谐振器也被提出并逐步发展。微光纤光学谐振器是一种基于倏逝场耦合的近场光学耦合器件,具有低插入损耗、高精细度、易于制造以及与光纤系统良好兼容性等诸多优点,可应用于滤波器、传感器、光调制器和光纤激光等诸多领域。本文从微光纤光学谐振器的基本原理、器件制备、应用等方面介绍了该领域的相关进展。

     

反射式近场光学显微镜样品近场光分布特性

建立了一种反射式近场光学显微镜中样品近场光分布特性的模型,应用矢量衍射理论,得到了系统的场方程。在弱波动条件下,采用微扰法对场方程进行了求解,能方便地得到样品表面的各阶近场光反射和透射模复振幅表达式。计算结果表明,一级场分布要比零级场小一个量级,各阶近场信号的强弱完全由面形函数的傅里叶变换决定。通过与零级结果的比较,证明了计算结果的正确性。提供了一种计算样品表面近场分布简便方法,对反射式近场光学显微镜中调制检测技术具有指导意义。     

光纤灰度分布的高斯函数拟合法测量光纤几何参数

光纤的几何参数影响着光纤的光学传输和机械性能等,是衡量光纤质量的重要指标。近场光分布法是国标GB 15972.20-2008中推荐的几何参数测量方法。该方法在对光纤纤芯的测量中需对光纤通光照明,以区分纤芯和包层的边界。通光的纤芯端面是一个边缘并不清晰的发光亮斑,因而无法准确判断纤芯与包层的真实边缘。本文分析了光纤内光传播模场的分布,理论上光纤模场电磁矢量的解满足贝塞尔函数,但在近似情况下也可以用高斯函数代表光纤模场分布。因此本文利用高斯函数拟合光纤纤芯端面灰度分布,进而由拟合后的高斯函数得到纤芯与包层的真实边缘。本方法是对国标GB15972.20-2008的测量方法的进一步完善。实验测量结果表明,当光纤的切割效果不佳或成像质量较差时,模场灰度分布的高斯函数拟合法仍能保证测量的重复精度和测量数据的稳定性。     

声成像技术及其在医学超声中的应用

由于声成像技术具有对材料内部力学特性进行成像检测的特点,它已成为医学超声中的重要研究领域。为了提高声成像的空间分辨力,近年来,又发展了光声成像,扫描电子声显微术和扫描探针声显微术等新的近场成像技术。结合同济大学声学研究所部分研究结果,对这些近场成像技术在医学超声中的应用作了简单介绍。     

扫描近场光学显微技术在半导体材料表征领域应用的研究进展

半导体材料及其光电器件如激光器、探测器以及高速微波器件有着广阔的应用前景。半导体材料的结构和缺陷特性对器件性能起着至关重要的影响,然而对材料进行纳米尺度下的检测、表征无论是理论上还是技术和设备上都需要深入研究和发展,因此扫描近场光学显微技术在半导体材料表征领域有着无可替代的地位。扫描近场光学显微技术突破了传统光学显微技术的衍射分辨率极限的限制,具有超高空间分辨率、超高探测灵敏度等特点,并且是一种非接触性探测,具有无损伤性。简要介绍了扫描近场光学显微镜的原理及在半导体材料研究中的应用,包括量子阱结构中的位错及缺陷的表征,半导体器件的表面复合速率及扩散长度的纳米表征,以及半导体薄膜中的缺陷分布的检测。探讨了目前相关研究领域存在的主要问题,并对其发展趋势和前景进行了展望。     

近场光镊与AFM探针复合的光阱力分析

本文针对纳米材料的纳米操作,提出了一种复合激光近场光镊与AFM探针进行纳米操作的方法,并基于动量守恒原理,采用三维时域有限差分方法建立了该方案中激光近场对纳米微粒的作用力模型,分析了各轴向光阱力的分布情况,讨论了两探针间距离、针尖材料的电导率、入射平面光场的偏振方向、入射角和波长等参数对近场光阱力的影响.结果表明:位于...     

光纤布线兵法之热点问题

1什么是单模与多模光纤？他们的区别是什么？单模与多模的概念是按传播模式将光纤分类—多模光纤与单模光纤传播模式概念。我们知道,光是一种频率极高（3×1014Hz）的电磁波,当它在光纤中传播时,根据波动光学、电磁场以及麦克斯韦式方程组求解等理论发现：当光纤纤芯的几何尺寸远大于光波波长时,     

近场光学中的分子动力学研究以及在生物医学中的应用(摘要)

近年来 ,国际学术界正在利用光与分子间的相互作用 ,积极地展开生物学、医学诊断等领域的研究 .人们试图利用光的特性对生物分子的光机能特性进行系统的研究 ,从中掌握其规律 ,应用到生物医学和医学诊断等领域 .尤其是在对生物分子 (如生物代谢分子、免疫分子和 DNA遗传基因等 )的检测和医学诊断过程中 ,怎样有效地提高检测灵敏度、简化繁琐的操作过程始终是光学、分子生物学和生物医学等交叉学科领域中的重要课题 .“近场光学中的分子动力学研究以及在生物医学中的应用”是以光学应用为中心 ,结合物理学、化学和生物学等学科展开的基础和应用研究 .该研究以光、纳米和生物分子三者间相互作用的基础研究为背景 ,从理论和实验上论证了纳米分散系中生物分子与金属纳米粒子相互作用过程以及系统静电平衡机理和近场中分子动力学现象之间的关系 ;光与金属纳米微粒子相互作用过程中纳米近场现象以及纳米近场的能量分布规律 ;生物分子在光、纳米近场作用下的分子动力学增强散射的机理以及分子动力学增强共鸣散射的规律 .同时 ,本文提出了纳米近场中的生物医学诊断新方法 :“纳米分散系中的近红外免疫反应动力学增强分光法”、“纳米分散系中的生化学免疫反应动力学共鸣增强分光法”以及“DNA分子检测方法”     

基于电磁场理论的光纤光栅孤子的理论分析

在电磁场理论基础上建立了光纤光栅孤子的矩阵传递函数进行理论分析.基于电磁场理论建立了光纤光栅中的孤子的光波传播电磁波模型,并用光波的复振幅矢量表达式描述,利用Cayley-Hamilton定理和第二类切比雪夫多项式进行化简计算.基于此数学模型的光栅反射率和透射率的数学分析,从理论上得到关于长短周期光栅和深浅度调制光栅的特性分析,并得到光栅初始位置的向前向后电场幅值差对终端孤子的电场分布的影响.此方法对进一步分析非线性光纤光栅的特性和多种形式的光纤光栅的制作有通用价值.     

用热电偶探针组测量医用超声近场的强度分布

本文提出了一种测量超声近场的新设计方案,得到了一些重要的结果。在实验技术方面,我们设计了一种埋于石蜡块中的沿径向排布的热电偶探针组,用来测量超声引起的温升,以确定超声近场的强度分布。这样可以避兔冲流和对流的影响,实现同时多点测量,减少了实验误差。理论方面,我们得到了超声束强度分布的经验公式,指出了分布函数中常数的物理意义,提出了由平均强度求峰强度的方法.我们证明了束分布与平均强度无关的重要结果,这个结果给实验研究带来了巨大方便.     

光导纤维近场图形的测量及应用

一:测量原理和装置测量光纤维参数的近场图形测试法是一种简便实用、精度较高,并可测量多个基本参数的方法。它利用朗伯光源均匀照射被测光纤的一端,在光纤另一端的端面附近观察到的辐射即为近场辐射。把光电接收器放在视场光阑后紧靠光纤的地方,使其沿光纤的直径方向移动,就可以进行近场扫描,从而获得光纤的近场图形。     

扫描近场光学显微镜的光纤探针

扫描近场光学显微镜（ＳＮＯＭ）打破了传统光学显微镜的衍射极限分辨率,自８０年代中期出现以来在１０多年的时间内获得了迅速的发展,并在很多的领域有很广阔的应用前景。扫描探针的形状及针尖的大小是影响ＳＮＯＭ分辨率的关键因素之一。     

光纤耦合效率与接收光强计算研究

由于用近似方法计算出的光纤耦合效率和接收光功率与实验测量之间存在差异,有必要探讨更准确的计算方法以满足应用的需要。通过对径向变量的积分,导出了在高斯光强分布下对接收光纤端面进行面积分计算的一元积分式,从而可以快速准确地对光纤的耦合效率和接收光功率进行数值计算。对62.5/125多模光纤的耦合效率和接收光功率进行的数值计算和实验测量说明,光纤的耦合效率只有用准确的数值计算才能给出与实际相符合的计算结果。使用芯径较大的接收光纤测量出射光束的近场光强分布时,光纤接收光强分布较光束的光强分布有较大的展宽,其相对误差甚至可达60%。     

超表面材料与器件的应用前景

<正>一、概述传统的光学元件基于光波的折射和反射原理,对入射光进行调制,从而实现工作光波前的聚焦、成像、分色等光学功能。传统光学元件的尺寸通常为工作波长的几百倍甚至上千倍,所以体积庞大、质量大、功能单一,一般采用机械的铣、磨、抛光等方式加工,工艺复杂,成本较高。由于传统光学元件的尺寸远远大于光波的波长,光波的衍射效应可以忽略,可采用几何光学的光线追迹方法对其进行分析和设计。传统光学元件是第1代光学元件,曾经在很长时间内占据着统治地位,它是通过光程的积累来实现相位的改变,因此,相位变化与光学元件的厚度成正比。     

光纤传感器在生物医学中的应用进展

光纤在医学和生物学中得到了广泛的应用,从光管道和压力传感器到复杂的化学传感器都与光纤有关.相干光纤束可用于内窥镜成像,而单光纤可用于近红外分层成像和光学相干分层成像.采用光纤还能方便地将光辐射传输到组织内,以激活靶标化学治疗药物.利用平面光纤光导将光波传输到测定部位的化学传感技术可以进行光度和荧光分析.光纤化学传感器还具有表面分子识别位点或化学反应部位,可用于特定分子的检测.这些化学传感器基于表面等离子体共振、干涉、光谱测量或荧光测量等原理.酶的生物识别或抗原抗体结合使光纤传感器可以获得高的特异性.近年来,测定的靶标分子的范围已从简单的气体分子和离子发展到了DNA等大分子.     

中科院力学所建成纳米检测光学测试系统

“纳米检测光学测试系统”由光谱椭偏仪（Spec Ellipsometer）和近场光学显微镜（SNOM）组成,前者以相敏和光谱的优势为二维纳米材料、多层纳米介质和生物分子膜层的定量光谱分析提供了高灵敏和高精度的检测手段;后者的光探针提供了表征纳米尺度微观光学性质和无扰动探测柔性生物分子及其相互作用的能力,两者的有机结合提供了一种跨尺度光学检测平台。     

蓝宝石光纤与光纤高温传感器

蓝宝石光纤作为一种高品质的单晶光纤,具有极好的高温稳定性和光学、机械特性,因此在光纤高温传感和中红外激光传能方面具有相当重要的应用价值。 浙江大学物理系光纤电子材料研究室单晶光纤及应用研究课题组。于1987年在国内首次拉制成功蓝宝石单晶光纤和YAG单晶光纤,并经过多年努力,在蓝宝石光纤高温传感头及光纤测温仪的实用化研究中,取得了较好的研究结果。目前已建立起稳定的晶体光纤激光加热基座法(LHPG)生长设备;能小批量生长优质的蓝宝石单晶光纤材料,光纤光传输损耗优于