等离子体波背景下的光子Berry相位

利用光学度规将强激光脉冲激发的电子等离子体波描述为有效几何背景.借助于广义相对论中弯曲时空下的Maxwell方程组得到了探针光子在等离子体中电子等离子体波背景下(被处理为有效度规)所满足的运动方程及光子的Hamilton表达式.导出了电子等离子体波对光子Berry相位贡献的解析表达式并且对光子在真空中Berry相位的修正做了数值估算. 关键词： 电子等离子体波 等离子体 Berry相位     

基于纳米天线的多通道高强度定向表面等离子体波激发

设计了一种带有纳米天线的金属微腔结构, 以实现高强度表面等离子的定向激发. 在利用双狭缝结构实现表面等离子体波定向激发的基础上, 分别结合共振增强和干涉相长原理, 在传统结构的入射端面上添加纳米天线结构, 并增加狭缝通道数, 实现了定向激发的表面等离子体波的能量增强. 基于纳米天线的多通道高强度定向表面等离子体波激发装置结构简单, 系统紧凑, 并能够有效提高定向传播的表面等离子体波的能量密度和传播距离, 其对微纳光学传输和高密度光学集成领域等方面的研究具有重要意义.     

激光诱导等离子体干涉图相位信息的提取

分析了强激光在空气中产生等离子体干涉图的空间频谱特性，采用高阶契比雪夫数字递归滤波器和阈值自动调整的相位解包算法成功地撮了等离子体干涉图的相位信息。论述了对干涉图样进行数字滤波时的设计考虑，给出了实验结果。实验表明，这种方法可用于快速、瞬态光学干涉图样相位信息的提取。     

反射式光纤表面等离子体波共振传感器特性研究

研究了一种基于表面等离子体波共振(SPR)光谱分析的折射率检测新方法。研究发现,表面等离子体波共振效应光谱特征的折射率灵敏度会随着液体性质变化而发生改变。根据折射率测量范围不同,分别选择共振波长和共振强度作为检测参量,实现理论折射率分辨力达到10~(-5)数量级以上。在理论分析和实验基础上,设计出一种基于共振光强检测的终端反射式光纤表面等离子体波共振效应传感系统,采用将传感信号和基准光信号的比值作为液体折射率变化的度量值。在1．3325～1．3991的折射率测量范围内,度量值与折射率之间呈现单调递减关系,线性相关系数为0．9983。通过定义耦合系数,还可实现对表面等离子体波共振效应效应强弱和变化趋势的评估。     

螺旋波等离子体化学气相沉积纳米硅薄膜的光学发射谱研究

利用光学发射谱技术对螺旋波等离子体化学气相沉积纳米硅薄膜的等离子体内活性粒子的光发射特征进行了原位测量.研究了薄膜沉积过程中各实验参量对活性基团SiH^*， H^β以及H^α的发射谱强度的影响.实验结果表明，静态磁场的加入可显著提高反应气体 的解离效率 ；适当的氢稀释可以提高氢活性粒子的浓度，而过高的氢稀释比将使含硅活性基团浓度显著 减小；提高射频馈入功率整体上可以使各活性粒子的浓度增加，并有利于提高到达衬底表面 氢活性粒子的相对比例.结合螺旋波等离子体色散关系和等离子体特点对以上结果进行了分 析.该结果为螺旋波等离子体沉积纳米硅薄膜过程的理解及制备工艺参数的调整提供了基础 数据. 关键词： 光学发射谱 螺旋波等离子体化学气相沉积 纳米硅薄膜     

基于平面波导激励的修正长程表面波的传感器研究

为了解决传统的强度检测型波导激励的表面等离子体共振传感器灵敏度不高的缺点,研究平面波导激励的介质膜-金属-被测介质的可激发修正的长程表面等离子体波结构。采用离子交换的方法制备折射率可用费米函数拟合的平面波导,研究了离子交换时间对平面波导的模数及等效折射率等特性的影响,为激励波导的优化设计提供有效依据。采用制备的平面波导激励介质膜-金属-被测介质的非对称结构,研究金属材质、介质膜厚和金属膜厚等因素对修正的长程表面等离子体波特性的影响,对被测溶液的折射率进行检测。实验结果表明,其灵敏度为传统的强度检测型表面等离子体共振传感器的6倍,并且具有较好的线性关系。     

激光入射双层等离子体靶产生的表面等离子体波及应用

表面等离子体波的存在可以显著改变激光与等离子体的耦合效率,这在激光驱动粒子加速、强X射线产生、温稠密物质态等领域研究有重要应用.本文利用二维粒子模拟程序,研究了强激光入射双层等离子体靶激发的表面等离子体波.模拟结果表明,不同于单层靶情形,大角度入射的强激光脉冲达到一定强度阈值后,可驱动等离子体表面中的电子形成周期结构,激发静电波,其波长与入射波波长相近,传播速度接近光速;表明双层等离子体更有利于表面波的激发,传播范围更大;双层靶的表面波强度与入射激光强度的比值明显不同于单层靶的理论结果,呈现非线性关系;表面波的存在可以显著增强后续激光脉冲的透射,使后续激光脉冲突破稠密等离子体形成的“黑障”,在远高于临界密度的薄靶后被观察到.     

表面等离子体波传感器角度敏感特性的研究

研究了表面等离子体波共振(SPR)光谱对入射光角度变化的敏感特性,提出了对共振波长和共振强度进行双参数检测的方法。理论分析和实验表明,共振波长和共振强度同时对入射角度的微小改变非常敏感,且相互之间具有良好的对应关系。通过选择合适的棱镜、金属薄膜、调制层等结构参数,能有效地调整角度敏感的范围和灵敏度。     

表面等离子体亚波长光学原理和新颖效应

表面等离子体是沿着导体表面传播的波，当改变金属表面结构时，表面等离子体激元（surface plasmon polaritons，SPPs）的性质、色散关系、激发模式、耦合效应等都将产生重大的变化．通过SPPs与光场之间相互作用，能够实现对光传播的主动操控．表面等离子体光子学（plasmonics）已成为一门新兴的学科，它的原理、新颖效应以及机制的探究，都极大地吸引研究者们的兴趣．SPPs具有广阔的应用前景，例如，应用于制作各种SPPs元器件和回路，制作纳米波导、表面等离子体光子芯片、耦合器、调制器和开关，应用于亚波长光学数据存储、新型光源、突破衍射极限的超分辨成像、SPPs纳米光刻蚀术、以及生物光学（作为传感器和探测器）．文章介绍了表面等离子体光子学原理、新颖效应和物理机制，并简述若干应用。     

等离子体X射线吸收谱及发射谱研究

 报道计算高温高密等离子体吸收谱和发射谱（光学薄）的理论方法；该方法基于相对论原子理论，可以计算任何单元素以及多元素等离子体的谱分辨X射线吸收谱和发射谱（光学薄）；应用了量子亏损理论，可以减少计算量。利用该方法计算金等离子体LTE吸收谱，计算结果与实验符合良好。本文还对金等离子体LTE的光学薄发射谱进行了研究, 这将有利于对实验进行进一步的诊断分析。该理论计算方法还可提供等离子体内各电离度能级布居等重要物理参数。因此经“标准实验”检验的该理论计算方法将是提供ICF“精密”物理辐射参数的重要基础。     

Pattern Detection in Gray-Scale Images with Polarization Coding

Most of the matched filtering techniques that have been used for pattern recognition have manipulated amplitude and phase information. Light, however, has another principal type of information that has not yet been used for pattern recognition. We propose a matched filtering technique which manipulates the polarization of light and shows the merits of using polarization information. The amplitude transmittance of input images is coded into the two-dimensional orientation distribution of linearly polarized light. A polarization spatial filter, which can change the light polarization two-dimensionally, is designed by considering the polarization distribution of the Fourier transform of an image to be detected which is polarization-coded. The proposed technique shows a better capacity to discriminate gray-scale images than do the conventional matched filtering techniques.     

Tunable 360° photonic radio frequency phase shifter based on optical quadrature double-sideband modulation and differential detection

We propose a novel structure of a photonic RF phase shifter based on the vector-sum principle. The optical signal with quadrature double-sideband modulation passes through a dual-output Mach-Zehnder interferometer (MZI), and the two outputs are differentially detected. Two phase-quadrature RF terms are generated, and their amplitudes can be controlled in a triangularly complementary way by changing the phase of the MZI. A full tuning range of 0°-360° at 14?GHz is demonstrated experimentally accompanied by nearly constant RF amplitude. The validity of using our scheme in all-optical RF phase modulation is also verified.     

表面热透镜技术测试光学薄膜特性研究

在薄膜特性的研究工作中，激光引起的表面形变是一种广泛应用的技术。在这种技术中，薄膜的形变(热包高度小于0．1nm)一般是采用光热偏转技术来探测的。介绍了一种通过光学衍射效应来研究薄膜表面形变的新技术即表面热透镜技术，它是研究薄膜特性的一种灵敏且易于控制的方法。探讨了其理论模型及在薄膜的吸收测量和缺陷特性测试方面，该方法相对于传统方法的优点和潜力。     

一种新的360°三维轮廓术

提出了运用相移技术的光刀投影式测量３６０°回转物体三维轮廓的新方法。该方法对投影光刀引入正弦分布光场,利用相移技术对光刀投影狭缝进行相位计算,可得出各点的包裹相位分布,然后再利用光刀投影测量原理得到的高度信息对相位进行去包裹处理,从而得到具有较高精度的相位测量结果。最后根据相位与物体高度的几何关系,得到物体的三维轮廓数据。文中详细介绍了这一技术的原理及实验结果     

Optical interferometry for measurement of Rayleigh and dilatational waves

Two-beam optical interferometry provides a highly sensitive new technique for the measurement of both Rayleigh waves and dilatational waves. A new optical arrangement overcomes previous objections to interferometry by its differential nature. The acoustically perturbed surface need not be exceptionally flat and the specimen need not be exactly aligned. The technique can be used to measure the phase and amplitude of Rayleigh waves to within a fraction of a wavelength from a discontinuity on any fully or partly reflecting surface. Dilatational waves are measureable in any transparent medium.     

Phase locked loop profilometry

An innovative technique for obtaining automatic three-dimensional shape information of a diffuse surface is presented. The technique is based on a new approach of phase measuring from a fringe pattern. The target to be studied is first modulated by projecting a linear grating onto its surface. The linear fringes are deformed according to the surface shape. Demodulation is carried out by determining the phase of these deformed fringes using a novel digital phase locked loop demodulation algorithm. The technique has the main advantage that the traditional phase unwrapping process is not required. The phase is determined continuously as the algorithm scans the two-dimensional fringe pattern. Owing to its sequential nature, this phase detection technique can be implemented using a special purpose video processor for phase determination at video rates, making it a very fast algorithm. The algorithm along with experimental results of real surface profiles are presented.     

扫描探针声显微镜轻敲模式中相位像的反差机理

根据扫描探针声显微镜(SPAM)轻敲工作模式中探针作周期振动的特点,以及在探针与试样相接触过程中激振力和悬臂探针自由振动的阻尼力很小的假设下,解析求解了探针与试样的碰撞运动方程,得到了最大压痕深度和碰撞时间与探针半径、等效杨氏模量以及界面吸附能等之间的关系式,较直观地说明了SPAM中轻敲模式的相位像反差机理:信号的相位与试样微区的性质、探针振幅、设置点以及试样形貌等有关。并定量预计了纳米金刚石像中的相位差值72.59°,与实验测量平均值73.2°±8.2°一致。同时,合理地解释了实验得到的光学薄膜试样相位像的反差。这些表明SPAM轻敲模式的相位成像是一种纳米分辨率测量材料表面物理性质的成像技术。      

Emulated super-resolution using quantitative phase microscopy

In the case of coherent illumination, knowledge of the phase and the amplitude of a light wave constitutes complete information. Phase and amplitude information can now be simply acquired using the technique of quantitative phase microscopy. It has been shown that this information allows other imaging modalities to be emulated. In this paper we consider how this information may be used to perform a form of super-resolution by emulating the effect of an annular pupil.     

Q波段宽频带线性化器设计

当前我国Q/V频段的低轨卫星互联网项目正在大力开展,宽带通信正在逐步发展。而国内相关线性化技术一般局限于较窄频带,相关研究尚不成熟。因此尽快研究设计宽频带线性化器十分有必要。采用适用于空间环境的模拟预失真技术,设计出针对卫星通信所用的行波管功率放大器（TWTA）的Q波段线性化器。其利用新型微带传输结构,结合肖特基二极管,可在毫米波频段实现超宽瞬时频带的线性化。在38～43 GHz（5 GHz）的瞬时频带内对TWTA的幅度失真以及相位失真有着很好的改善。线性化器在输入功率为?17～13 dBm的范围内,频带内幅度增益约为4.8～7.2 dB,相位扩张约为70°～88°。相对其他同类型线性化器,此线性化器对应频率较高,且可在很宽的瞬时频带内对TWTA实现比较稳定的线性化。