双光子聚合制备聚苯胺微结构

为直接制备小尺度且具有可控形貌的导电聚合物微结构,利用一种基于飞秒激光的双光子聚合法,实现了聚苯胺在基底上任意位置处微纳米尺寸线条的精准可控制备。以苯胺为单体、硝酸为氧化剂,通过调控苯胺与硝酸的浓度,可以制备出具有不同形貌的聚苯胺微纳米线。不溶于水的苯胺高聚物在水相界面处合成,苯胺与硝酸的浓度及激光功率会影响水溶性苯胺低聚物的分布,进而影响聚苯胺微纳米线的形貌。当苯胺与硝酸浓度分别为0.69 mol·L^-1和0.60 mol·L^-1时,可制备出具有致密光滑形态、电导率为5.79×10^-6 S·cm^-1的聚苯胺微纳米线。本研究为导电聚合物的制备及其在传感器、微型探测器等微纳米器件中的广泛应用提供了新思路。     

高效双光子引发剂及水相中制备水凝胶微结构的研究进展

对双光子引发剂的设计合成和飞秒激光双光子聚合技术的基本原理进行了简单介绍。着重介绍了用于水凝胶双光子聚合的引发剂的研究进展,主要包括通过扩大共轭链长度、引入强供/吸电子基团、加入共引发体系等来增大双光子吸收截面,引入自由基淬灭基团以降低荧光量子产率,增加引发剂的水溶性来降低微结构细胞毒性等方面。这些研究为生物相容性三维水凝胶微纳结构的制备及应用提供了科学基础,是更好地模拟体内细胞生长微环境的必要条件。接着,介绍双光子聚合制备的水凝胶微纳结构及其在组织工程领域中的应用。最后,对生物相容性水凝胶微结构在应用中存在的问题与未来发展趋势进行总结和展望。     

双光子中心对称光折变宽光束调制不稳定性

为了得到稳态条件下1维宽光束在有偏压双光子中心对称光折变晶体中的调制不稳定性的结果,通过空间电荷场的局域性处理和数值模拟的方法,获得了1维调制不稳定性的增长率。结果表明,在入射光束强度一定的情况下,调制不稳定性增长率最大值随外加电场以及空间频率域的增加而增大;在外加电场给定时,调制不稳定性增长率的最大值随入射光强的增大先达到一峰值后又减小。宽光束的调制不稳定性取决于外加电场及入射光束强度与暗辐射的比值。     

双光子光折变介质中屏蔽光伏空间孤子

为了得到更完善的双光子屏蔽光伏孤子理论,采用光束的空间宽度不是远小于晶体宽度的条件,对有偏压的双光子光伏光折变介质中空间光孤子理论进行了修正,得出了明孤子和暗孤子数值积分解。结果表明,双光子屏蔽光伏孤子源于对外加电场的非均匀空间屏蔽和光伏效应,不同于起源于对外电场非均匀屏蔽的屏蔽孤子和起源于光伏效应的光伏孤子。当光伏效应被忽略时,屏蔽光伏孤子退化成屏蔽孤子,空间电荷场就是屏蔽孤子的空间电荷场;当外加电场为0时,屏蔽光伏孤子退化成开路或闭路的光伏孤子,空间电荷场就是晶体中的光伏场。     

基于双光子光折变效应的Manakov光伏孤子温度特性

基于具有双光子光伏光折变效应的介质,数值研究了双光子Manakov光伏孤子的温度特性。结果表明：在室温范围内,亮-亮、暗-暗和亮-暗Manakov光伏孤子对成分的峰值光强和半峰全宽均受温度影响。亮-亮Manakov光伏孤子对的强度包络随着晶体温度的升高,其两孤子成分的峰值光强都逐渐减小,而其半峰全宽逐渐增加。暗-暗和亮-暗Manakov光伏孤子对具有类似的温度特性。在一定的温度范围内,两孤子成分可以克服温度扰动而演化为稳定孤波。     

双光子3D打印超表面光器件研究进展

超表面是一种周期性亚波长人工结构薄层，其与入射电磁波共振耦合所引入的相位突变打破了传统光学对空间光程累计的依赖，表现出独特的电磁学特性。过去10年来，超表面以其优于传统光学元件的超薄厚度、超短调制距离和超高分辨率光波操纵能力受到研究者们的广泛关注。并且作为超材料的二维对应物，超表面更易于被制造和集成到器件中，可以工作在微波到可见光波长范围内。常用于超表面的制造工艺包括紫外光刻、电子束光刻、聚焦离子束光刻和纳米压印等，但超表面的大规模应用仍面临加工精度与大面积、大规模制造和加工成本之间的矛盾。基于飞秒脉冲激光和双光子聚合反应的双光子三维(3D)打印技术可以实现高精度、复杂3D模型和无掩膜的一步制造，具有加工便捷和灵活的优点，以及大面积制造的潜力，被广泛应用于超表面结构研究与制备。文章对基于双光子3D打印技术制备的超表面光器件的近期研究工作进行了综述。文章首先概述了超表面的概念、优势及加工方法，然后介绍了双光子3D打印技术的原理、发展历程和工艺优势，随后分类综述和讨论了表面等离激元超表面、超透镜、超表面纳米显示与图像处理和与光纤端面集成超表面的近期研究工作，最后对基于双光子3D打印技术的超...     

双光子光折变晶体中屏蔽光伏空间灰孤子

为了证明在有外加电场的双光子光伏光折变介质中存在着稳态屏蔽光伏空间灰孤子,采用理论分析的方法导出了双光子屏蔽光伏空间灰孤子空间包络的积分表达式.数值分析了孤子灰度取不同数值的时孤子归一化包络的变化行为.结果表明:屏蔽光伏灰孤子的最小光强和半峰全宽随孤子灰度数值的增加而增加,随其减小而减小.双光子光折变屏蔽光伏灰孤子可以...     

飞秒激光双光子微细结构的制备

基于双光子吸收引发的光聚合局限在紧密聚焦的焦点区域的原理,建立了飞秒激光三维微细加工系统;结合高斯光束的强度分布函数,推导了横向与轴向分辨率的表达式。在ORMOCER材料内实现了双光子光聚合,最高加工精度达到0.7μm。研究表明,加工线宽随功率增加而增加,随加工速度增加而减小;确定了波束腰为0.425μm,双光子吸收截面为2×10-54cm4.s。采用双光子光聚合技术,加工了齿宽5μm的实体微型齿轮,制备三维木堆型光子晶体结构,分辨率为1.1μm,杆间距和层间距均为5μm,实现了飞秒双光子光子晶体结构的制备。     

光孤子中双光子吸收与喇曼放大

研究了双光子吸收与喇曼放大对基本光孤子传输的影响。给出了描述它们展宽、压缩、衰减和放大的近似表达式。结果表明,喇曼放大可以抵消双光子吸收的影响。     

在柔性衬底上制备的非晶硅薄膜力学性能研究

以聚酰亚胺膜作为柔性衬底材料 ,用等离子体增强化学气相沉积 (PECVD)技术制备氢化非晶硅薄膜 .喇曼(Raman)光谱分析表明适当温度下的退火工艺使氢化非晶硅薄膜具有均匀的微硅晶体结构和良好的表面质量 .在扫描电子显微镜下进行的力学性能实验研究表明 ,由于非晶硅薄膜和聚酰亚胺膜之间较强的相互作用 ,使非晶硅薄膜具有优异的柔韧力学性能 ,可以在 5mm以上的曲率半径下保持良好的弹性变形能力 ,在受拉伸情况下可以达到 1 7%的弹性形变范围 ,抗拉伸强度达到 1 45GPa ,完全能够贴附于一般规则和不规则曲面并承受较大的应力作用.     

在柔性衬底上制备的非晶硅薄膜力学性能研究

以聚酰亚胺膜作为柔性衬底材料,用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术制备氢化非晶硅薄膜.喇曼(Raman)光谱分析表明适当温度下的退火工艺使氢化非晶硅薄膜具有均匀的微硅晶体结构和良好的表面质量.在扫描电子显微镜下进行的力学性能实验研究表明,由于非晶硅薄膜和聚酰亚胺膜之间较强的相互作用,使非晶硅薄膜具有优异的柔韧力学性能,可以在5mm以上的曲率半径下保持良好的弹性变形能力,在受拉伸情况下可以达到1.7%的弹性形变范围,抗拉伸强度达到1.45GPa,完全能够贴附于一般规则和不规则曲面并承受较大的应力作用.     

SU-8胶双光子微加工分辨率与工艺条件研究

为了提高SU-8光刻胶的微加工分辨率,利用飞秒激光双光子聚合技术研究了SU-8光刻胶微加工时的加工工艺条件与分辨率之间的关系.实验在本研究组自主研制的纳米光子学超细微加工系统上进行,以钛蓝宝石飞秒激光器发出的780 nm波长激光作为加工光源,考察了不同激光功率与曝光时间等激光加工条件和后烤与无后烤等工艺条件对SU-8聚...     

Influence of Two-Photon Absorption Anisotropy on Terahertz Emission Through Optical Rectification in Zinc-Blende Crystals

We report for the first time on the observation of an angular anisotropy of the THz signal generated by optical rectification in a < 111 > ZnTe crystal. This cubic (zinc-blende) crystal in the <?111 > orientation exhibits both transverse isotropy for optical effects involving the linear χ⁽¹⁾ and nonlinear χ⁽²⁾ susceptibilities. Thus, the observed anisotropy can only be related to χ⁽³⁾ effect, namely two-photon absorption, which leads to the photo-generation of free carriers that absorb the generated THz signal. Two-photon absorption in zinc-blende crystals is known to be due to a spin-orbit interaction between the valence and higher-conduction bands. We perform a couple of measurements that confirm our hypothesis, as well as we fit the recorded data with a simple model. This two-photon absorption effect makes difficult an efficient generation, through optical rectification in <?111 > zinc-blende crystals, of THz beams of any given polarization state by only monitoring the laser pump polarization.     

Study of the Luminescence Power of Excitons and Impurity–Defect Centers Excited via Two-Photon Absorption

Semiconductors - The effect of the average power of femtosecond laser radiation on the average luminescence power of excitons and impurity–defect centers on the two-photon excitation of the...     

一种新型激发态非线性光吸收的研究

利用香豆素乙醇溶液的高阶激发态吸收实现了由饱和吸收向反饱和吸收转化的新现象，并用速率方程理论与多能级分子模型模拟了实验结果．分析了产生这种效应的条件．     

钨纳米颗粒填充法制作X射线吸收光栅

提出一种新颖、可避免高温过程的大面积吸收光栅制作方法,使用钨纳米粒子作为X射线吸收材料,利用有机溶剂和乳化剂作为吸收材料的载体,在负压下将它们填充到周期为42μm、深度为150μm的光栅结构中。此外,与通过微铸造技术制作的相同结构铋块体吸收光栅相比较,得到的X射线投影吸收对比度表明,钨纳米颗粒对X射线吸收性能低约15%,但纳米颗粒填充法可显著降低吸收光栅的制作成本,并利于实现大面积制作。