基于蒙特卡罗方法的光固化模拟

采用蒙特卡罗方法分析了光子在树脂中的输运过程,建立了紫外光单点固化模型,并进行了单点固化过程的模拟计算,通过曝光固化实验验证了该算法的可靠性.理论模拟和实验结果表明,当曝光能量达到临界值,固化点的高度和直径随曝光时间、功率的增大呈对数关系增大.利用该算法可以模拟各种不同光强分布的曝光固化过程,为加工分辨率的提高和工艺参量的优化提供理论基础.     

光敏树脂固化机理研究

本文探讨了高新技术──快速成型技术中关键材料:光敏树脂的光固化机理。着重分析了光敏预聚物和光敏引发剂的光交联固化机理,并对光固化过程进行了讨论。     

光固化快速成型中光敏树酯的光学特性对成型的影响

研究了光固化快速成型中光敏树酯的光化学过程、光敏树脂与固化光源的匹配性以及对光吸收特性和固化特征,分析了这些因素对成型过程的影响,为快速成型机的实际应用提供了参考.     

入射光束角度及强度偏差对多光束干涉光刻结果的影响

建立了多光束干涉光刻干涉场内光强分布的数学模型,仿真计算了双光束、三光束、四光束干涉曝光情况下,入射光束存在角度偏差以及各入射光强不同时的干涉图样,并与理想状态的模拟结果进行对比.结果表明:光束入射角度偏差主要影响干涉图样的形状和周期;入射光的光强不同是降低图形对比度的主要因素.利用402nm波长激光光源进行多光束干涉光刻实验.设定激光器输出功率32mW,每两束光夹角为16°,通过控制曝光、显影工艺,双光束干涉光刻产生周期为1.4μm的光栅、点阵和孔阵结构,三光束干涉光刻产生周期为1.7μm的六边形图形阵列.该模型可为利用干涉光刻技术制备微细周期结构,提高光刻图形质量,提供一定的理论参考.     

用双光束干涉制作二维光子晶体

利用双光束干涉,在光敏材料上制作光子晶体结构.通过改变两束光之间的夹角可以改变制备样品的周期.改变曝光次数以及两次曝光时干涉条纹的夹角可以分别得到一维、二维正方晶格以及二维三角晶格结构的光子晶体.     

激光固化快速成形SL7510型光敏树脂性能研究

利用红外光谱仪、紫外激光固化快速成形设备、旋转黏度计、电子拉力试验机以及热机械性能分析仪对美国Huantsman公司的SL7510型光敏树脂进行了性能研究.实验结果表明,SL7510型光敏树脂是一种环氧树脂-丙烯酸酯混杂型光敏树脂,它在30℃时的黏度为335 mPa·s,临界曝光量为10.9 mJ/cm2,透射深度为0.14 mm,固化体积收缩率为4.03%,固化物托伸强度为40.8 MPa,拉伸弹性模量为2009.2 MPa,断裂伸长率为13.6%,玻璃化温度为62℃.同时,根据所测定的光敏树脂临界曝光量和透射深度数值,选定了紫外激光固化快速成形设备的加工参数,制作了电话机外壳,其制作效果较好.     

非对称光束干涉制备二维微纳光子结构研究

研究了基于不同偏振组合的非对称4束和5束光干涉制备二维微纳光子结构.通过改变光束的参数组合获得了枝节状、波形状等结构.在非对称光束干涉中,光束的构型和偏振改变了波矢差分布,从而改变晶格形貌和对比度.利用CHP-C感光胶开展了全息光刻实验制备,获得了与模拟一致的光子结构.该研究为制备新颖光子结构提供了有效途径,此类光子结构还可以为制备不同类型的金属点阵结构提供模板,对新型光子器件的制备和应用研究具有一定的促进作用.     

用布喇格光纤光栅传感器测定口腔复合树脂材料光固化收缩与温度演化特性

复合树脂材料已成为重要的牙齿美容修复材料.本文利用两种布喇格光纤光栅传感器测定了口腔复合树脂材料在光固化过程中的收缩与温度演化特性.一种为普通的光纤布喇格光栅,另一种为经过了化学镀镍的光纤布喇格光栅,同时埋入复合树脂样品中,用光照射使其固化,测得光纤布喇格光栅在固化过程中温度和应力随时间的演化曲线.实验结果表明,在光固化过程中,因为聚合反应,树脂产生了强烈的收缩应力和温度变化.掌握复合树脂的光固化收缩特性和温度变化特性对不断改良材料性能以及优化口腔材料的治疗效果具有实际意义.     

用布喇格光纤光栅传感器测定口腔复合树脂材料光固化收缩与温度演化特性

复合树脂材料已成为重要的牙齿美容修复材料.本文利用两种布喇格光纤光栅传感器测定了口腔复合树脂材料在光固化过程中的收缩与温度演化特性.一种为普通的光纤布喇格光栅,另一种为经过了化学镀镍的光纤布喇格光栅,同时埋入复合树脂样品中,用光照射使其固化,测得光纤布喇格光栅在固化过程中温度和应力随时间的演化曲线.实验结果表明,在光固化过程中,因为聚合反应,树脂产生了强烈的收缩应力和温度变化.掌握复合树脂的光固化收缩特性和温度变化特性对不断改良材料性能以及优化口腔材料的治疗效果具有实际意义.     

光束造型工艺

 1．光束造型工艺原理光束造型工艺(Photoforming Process),是一种用紫外线硬化树脂在光的照射下进行积分式造型的加工方法。这种树脂本为液态,经紫外线等光束照射后便成为固体(这一过程称之为“固化”)。     

Photon number distributions of output fields from a beam splitter

We examined the photon statistics of the output light field of a lossless symmetric beam splitter when a n-photon occupation number state and an arbitrary light field are present on the two input ports of the beam splitter. We showed that both the wave-like nature and the particle-like nature of light are contributed to the photon number distribution by investigation of the difference photon number probability at the output port.     

纠缠压缩真空态的纠缠转移

通过分析光学分束器对压缩真空态光场的作用,发现如果分束器的输入光是两束具有同样振幅和相位的单模压缩真空态光场,则输出光为双模压缩真空态光场;若分束器的输入光是两束具有同样振幅但有π相位差的单模压缩真空态光场,则输出光仍为两束单模压缩真空态光场.对于双模压缩真空态光场,每个模中容纳的光子数可以是基数或偶数.而对于单模压缩真空态光场,每个模中只能包含偶数个光子.根据这些结果,提出了一个纠缠转移的方案.在这个方案中,两个纠缠压缩真空态光场被用作量子信道,通过利用光学分束器作用和光子数探测的方法,并在经典通讯的帮助下,实现了三个通讯伙伴之间的纠缠转移.     

光子的态矢量函数

从广义Schr?dinger方程出发，在三个充分必要的量子化条件规范下，得到了一个新颖的光子一维态矢量函数，除了光子的能量和动量特征以外，它还包含有光子的角动量属性，完整地描述了光子作为量子力学中相对论自由粒子的行为.对一维光子态矢量函数的分析不仅定义了描述光子行为的微观参量——概率幅和相位，而且将这些微观参量与光束的宏观偏振联系了起来，具体剖析了一个人们一直感到困惑的偏振问题，得到了圆满的解释. 关键词： 光子态矢量函数 概率幅 相位 偏振     

高斯光束在双层云中传输的蒙特卡罗模拟

基于辐射传输理论, 利用蒙特卡罗方法模拟了无限窄(冲击函数)准直光束入射到典型水云以及冰水双层云时的后向散射特性, 进而将得到的冲击响应与高斯光束卷积, 得到高斯光束在云层中传输的多次散射特性. 文中给出了两种波束入射时水云以及冰水双层云的反射函数随径向r和天顶角α的变化关系, 并给出了光强在云层内部的二维分布图. 计算结果表明, 高斯光束入射时, 云层反射函数的特点与无限窄准直光束入射时有较大区别. 因此在利用激光雷达进行云层探测时需要考虑激光的散斑, 文中的方法可以为此提供理论依据.     

Development of One-dimensional Fiber-Optic Radiation Sensor for Measuring Dose Distributions of High Energy Photon Beams

The purpose of this study was to develop a method for measuring the one-dimensional dose distribution of a high-energy photon beam using a miniaturized high-resolution fiber-optic radiation sensor array. The measurements were made by thin plastic optical fibers with organic scintillating fiber sensor probes that emit the visible wavelength of light. The scintillating light is guided to a silicon photodiode array by plastic optical fibers in order to convert light output to an electrical signal. The one-dimensional spatial dependence of photon beam is measured by a one-dimensional fiberoptic sensor array in a poly(methyl methacrylate) (PMMA) phantom. It is shown that this fiber-optic radiation sensor has better spatial resolution than a conventional ionization chamber and much less time is required to measure one-dimensional dose distribution in the high radiation fields. The real-time and the high spatial resolution measurements due to the small detector volume make this system suitable for dosimetry in radiation therapy.     

Optical transformer of photon statistics

The possibility of a linear optical transformer of photon statistics for multimode light is suggested. The transformation coefficients are obtained explicitly in terms of multivariable Hermite polynomials. As physical examples of a linear transformer a resonator with moving walls and a lossless beam splitter are discussed as optical elements that change the photon statistics of light beams. The beam splitter is shown to produce redistribution of quadrature squeezing and correlation between two modes of light.     

Two-photon polymerisation of novel shapes using a conically diffracted femtosecond laser beam

Sub-micron ring, pillar and wall structures were written by two-photon polymerisation of a sol-gel resin using a femtosecond laser beam which was shaped using internal conical diffraction. The ring structure was written using a demagnified image of the ring-shaped beam which arises in conical diffraction of a narrow light beam. The pillar and wall structures were produced by imaging the Bessel beam formed by conical diffraction in combination with a converging lens.     

The problem of non-locality and simultaneous photon detection behind a beam splitter

It is shown explicitly that when a photon is incident on a beam splitter, one arm of which is followed by a light amplifier, the joint probability of photon detection in both arms is non-zero only because of spontaneous emission from the amplifier. The non-locality of quantum mechanics does not play a significant role in this situation.     

非球面系统中高斯光束传输的数值计算

高斯光束的理论公式从整体上描述了光束的传输特性,但并没有描述光束内每一光子的传播行为。基于高斯光束的单叶双曲面特性,建立了一个新的高斯光束光子传输模型。该模型将高斯光束视为由无数个共轴单叶双曲面构成的双曲线体,光子传播方向是在过该光子初始发射点的双曲面的两条直母线中等概率选择。基于该模型,通过计算大量光子经光学系统的传播轨迹可获得高斯光束的几何构形、光强分布、光子光程分布及其传播方向。对实际非球面光学系统的计算结果充分验证了该方法可全面、准确地模拟高斯光束的传输特性,且数值计算效率高。     

SECOND HARMONIC GENERATION WITH PHOTON NUMBER SQUEEZED LIGHT AS INPUT

We investigate the quantum statistics of the fields produced in second harmonic generation when photon number squeezed light ia used as input. It is found that the squeezed properties of the pump beam can be transferred to a certain extent to the second harmonic beam. The normalized photon fluctuations, or Fano factors, of the fundamental and second harmonic output fields are derived for various values of the interaction parameters.