干涉法测量低频表面波的衰减系数

对于频率为几十赫兹的低频衰减液体表面波,结合激光干涉法和激光扫描法,实验得到反衬度很高的调制干涉图样,理论上给出了干涉图样的条纹宽度,条纹分布范围与表面声波振幅之间的解析关系,实时测量了液体表面波的衰减系数.     

干涉亮条纹强度的不均匀分布

建立了低频液体表面声波的激光干涉测量系统,实验上不仅得到了清晰、稳定的干涉条纹,而且首次发现干涉条纹的强度分布具有空间不均匀性,干涉条纹被限定在一定的空间区域内,中心干涉条纹强度最小,向两边强度逐渐增大,在两边界位置达到极大.根据波动光学原理,得到了干涉条纹分布的解析表达式,并给出了低频表面波振幅、波长与干涉条纹空间限度、干涉条纹间距的数学表达式.理论规律与实验结果吻合较好.     

低频液体表面波激光衍射条纹的特征

用激光衍射法实现了低频液体表面波稳定、清晰、反衬度非常高的条纹,并发现了缺级现象.理论上分析了表面波的光衍射效应,得到了衍射光场和表面波之间的解析表达式,表达式包括衍射因子和干涉因子.通过对衍射因子和干涉因子的分析,得到衍射条纹空间分布与表面波波长的关系、条纹的半角宽度与入射激光光斑覆盖表面波的个数和入射方向的关系、衍射光强度与表面波振幅的关系,并解释了条纹缺级现象.     

低频声表面波对细激光束的衍射效应

对于频率为几十赫兹的液体表面声波,实验上观察到反射光所形成的稳定、清晰的激光干涉图样.改变表面声波振幅,进一步发现了干涉图样的调制效应.调制效应明显地表现为干涉条纹的缺级,并且随表面声波振幅变化.依据波动光学原理,分析了调制作用下光束干涉所产生的光强解析分布及条纹特征,得到了干涉条纹角宽度与表面声波之间的解析关系,并据此对表面声波的特性参量波长和振幅及各级条纹相对光强分布规律进行了测定.     

基于衍射条纹非对称性的表面波衰减系数的测量

通过采用将入射光掠入射到频率为几百赫兹的衰减低频液体表面波上,观察到了清晰的间距分布具有明显非对称性的衍射条纹。当入射光掠入射到低频液体表面上时,衍射图样非对称分布具有普遍性。理论上得到了考虑表面波衰减影响后观察屏处衍射光强分布的解析表达式。理论结果表明:衍射图样的这种非对称分布与衍射级次、入射光波波长、液体表面波波长及表面波衰减系数有关;正负级次衍射亮条纹距离中央零级亮条纹的间距体现表面波衰减信息;正衍射级次之间以及负衍射级次之间的条纹间距体现表面波波长信息。利用所提出的方法实现了对几百赫兹液体表面波的衰减系数的实时便捷测量。     

低频液体表面波衍射条纹的不对称性

实验上实现了低频液体表面波的光衍射,当表面波波长远大于入射光波波长时,得到了稳定、清晰的衍射图样,并首次发现了衍射条纹具有明显的不对称分布.理论上对表面波衍射的近似条件进行了分析,得出了各级衍射条纹角宽度的解析表达式,解释了衍射条纹的非对称分布.衍射图样的不对称分布具有普遍规律,可观察的明显程度与表面波的波长和光波波长的比值有关,在能观察到衍射效应的条件下,当表面波波长远大于光波波长,非对称分布越明显,当表面波波长远接近光波波长时,衍射条纹可近似的看成是对称分布的.     

利用表面波对激光的衍射效应测水波频率和波速

利用液体表面波（surfaceacousticwaves,SAW）对激光的衍射效应,建立起一种新的低频液体表面波频率的光学测量方法;同时对表面波的传播速度进行了测量,拟合数据对波速和波长之间的关系进行了研究。     

衍射法测量低频液体表面波的衰减系数

提出了一种可用于几百赫兹低频液体表面声波研究的激光衍射法测量新技术。在实验上采用入射光掠入射到表面波上在远场得到了中间亮,两边暗的高反衬度的衍射条纹,实验中发现对频率为几百赫兹的低频衰减液体表面波,当移动振源改变激光入射点与振源间距离时发现零级条纹消失,这意味着此时的衍射效率接近100%。在理论上给出了衍射光强度与表面波振幅的解析关系,并利用所提出的新技术实现了对几百赫兹液体表面波的衰减系数的实时测量。     

多光束激光干涉光刻图样

利用电磁理论,研究了多光束激光干涉图样的产生原理,结合计算机数值模拟和相关实验结果,分析了干涉图样的影响因素.研究结果表明:多光束激光干涉图样可以看成是多组余弦分布的平行线条纹的叠加;相干光束的偏振方向、入射方向、光束间相位差是干涉图样的重要影响因素,改变这些因素,余弦分布的平行线条纹的振幅、位置、周期和方向发生变化,...     

液面微幅波动的激光干涉测量

对于低频微幅的液面波动,提出了一种激光干涉测量方法.实验上观察到了清晰、稳定的激光干涉图样.干涉图样受到调制,光强在两边界位置达到极大,形成两个极亮条纹.干涉条纹被限制在两个极亮条纹之间的确定区域内.根据光干涉理论推导出了调制干涉条纹光强度、相邻条纹角宽度、干涉区域角宽度与液面波物理参量之间的解析关系,该理论分析与实验...     

液体表面低频声波的非线性声光效应

实现了液体表面上低频声波的光衍射,得到了稳定的、具有高阶衍射的高反衬衍射图样.理论上首次考虑到表面声波中的高次谐波,得到了相应的非线性条件下衍射强度分布的解析表达式,并将这种非线性理论与实验结果进行对比.对比结果表明,非线性理论与实验结果有更高的吻合程度.     

水下低频声信号的激光探测及波的衰减

为了探测几十赫兹的低频水下声信号,建立了水下低频声信号的光学探测系统,得到了稳定、清晰的衍射图样.得到了衍射图样的宽度与声源距离的变化关系,声源距离越小,衍射图样越宽.当水下声波传至水表面后,实验上得到了表面声波的衰减特性,理论上得到了衍射图样的角宽度和液体表面波振幅的解析关系式.发现表面波振幅的衰减随距离是指数型衰减.并研究了衰减系数随频率的变化,频率不同衰减系数也不同,而且频率越大,衰减系数越小.     

Modulated interference of reflected light from a liquid surface wave at tens Hertz frequencies

An analytic intensity expression of the reflected light from a liquid surface with acoustic wave at a few tens Hertz was derived. The expression displays a distinct modulated oscillation. Meanwhile high visibility and modulated interference fringes were obtained experimentally. Line scans across the reflection patterns indicate that the theory predication is well consistent with the experimental data. Moreover, a practical technique can be developed, based on this study, to determine the wavelength and amplitude of the SAW at these frequencies as well as the dynamic surface tension.     

激光衍射法测量表面张力和毛细波波速与温度的关系

利用激光衍射对液体表面张力和毛细波波速与温度的关系进行了研究.当激光斜入射到毛细波上,观察到稳定的、清晰的衍射图样,运用光栅衍射理论对该实验现象进行了分析,测量了不同温度下蒸馏水的表面张力和毛细波波速,用最小二乘法对实验数据进行拟合,给出了表面张力和毛细波波速与温度的解析关系,发现表面张力和毛细波波速随着温度的增加而减小,并和温度呈近似线性关系.根据其机理,建立了激光衍射法实时的和非接触的测量不同温度下液体表面张力和毛细波波速的方法.     

Generation of 1D interference patterns of Bloch surface waves

Interference patterns of Bloch surface waves with a period that is significantly less than the wavelength of incident radiation are formed using dielectric diffraction gratings located on the surface of photonic crystal. The simulation based on electromagnetic diffraction theory is used to demonstrate the possibility of high-quality interference patterns due to resonant enhancement of higher evanescent diffraction orders related to the excitation of the Bloch surface waves. The contrast of the interference patterns is close to unity, and the period is less than the period of the diffraction structure by an order of magnitude.     

Grating-assisted generation of 2D surface plasmon interference patterns for nanoscale photolithography

Generation of 2D surface plasmon interference patterns using a 3D metal-dielectric diffraction structure is studied. The potential application field is surface plasmon interference nanolithography aimed at fabrication of 3D periodic structures. The considered structure consists of a 3D dielectric diffraction grating with a metal film applied in the substrate region. The diffraction grating is designed to transform the incident wave into a set of surface plasmons that generate 2D interference pattern underneath the metal film. The configuration of the interference patterns is analyzed theoretically. It is shown by simulations within the rigorous electromagnetic theory that high-contrast interference patterns with the period 2.5-3.5 times smaller than the incident wave length can be produced. The configuration of the calculated patterns coincides with theoretically estimated ones. At the interference maxima electric field intensity exceeds incident wave intensity by an order of magnitude. The ways to control the form and period of the interference pattern by changing polarization and length of the incident wave are presented.     

Young-type interference for scattering of fast helium atoms from an oxygen covered Mo(112) surface

In studies on two structures of oxygen adsorbates on Mo(112), we demonstrate the potential of fast atom diffraction to derive the surface unit cell size and its symmetry. Helium atoms with energies of 1-2 keV are scattered from an adsorbate covered Mo(112) surface along low indexed surface directions under grazing angles of incidence. From the observed diffraction patterns, the lateral periodicity of the surface structures is derived. In addition to the periodic lattice, information on the structure within the unit cell can be obtained from double slit type of interference.