Ag涂层内凹弧形针尖增强喇曼散射效应仿真研究

设计了一种表面镀有Ag涂层且具有内凹弧度的圆锥形钨(W)针尖,运用时域有限差分法建立了针尖-球形样品结构的针尖增强喇曼散射模型,研究了针尖增强效应及参数优化配置.采用波长632.8nm光源斜入射激励方式,对模型的针尖增强喇曼散射效应进行电磁场仿真计算,获得了模型在不同光源入射角度、样品粒径、针尖-样品间距下的增强电场强度和针尖增强喇曼散射增强因子.研究结果表明:当光源入射角为72°、样品粒径约为140nm、针尖-样品间距达到2nm时可产生最大的增强因子,达到104量级.该结果为制备高增强效率的探针针尖,及其在高空间分辨率和高检测灵敏度喇曼光谱仪中的实用化提供了参考依据.     

表面等离子激元与F-P共振耦合平衡钙钛矿太阳能电池有源层内载流子产生速率

为提高有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池（PSCs）光吸收效率、平衡有源层中载流子产生速率，将周期性纳米光栅结构引入到PSCs器件结构中。分析了光栅周期、光栅高度和有源层厚度对表面等离子激元（SPPs）与法布里-珀罗（F-P）共振耦合模式的影响。通过改变光栅周期，实现了SPPs与F-P共振耦合波长范围与钙钛矿材料的弱吸收光谱区域相重合，同时光栅高度的增加可以增大耦合模式的光谱宽度。SPPs与F-P共振耦合模式实现了金属电极与电子传输层（ETL）界面处的局域电场增强。结果表明:场增强效应扩展到有源区，有效提高了PSCs有源层远入射光侧在570~800 nm波长范围内的光吸收，进而提高了有源层远入射光区域的载流子产生速率。当光栅周期为250 nm、光栅高度为50 nm、源层厚度为300 nm时，PSCs在太阳光弱吸收光谱区域内的本征吸收提高了~12%，有源层远入射光侧载流子产生速率提高了~41%。     

吸收增强的光栅型金属-半导体-金属光电探测器的优化设计

针对可见光通信对硅基光电探测器高响应度的要求,本文利用亚波长金属光栅的异常光学透射现象,提出一种增强与硅基CMOS工艺兼容的金属-半导体-金属光电探测器吸收的方法。采用时域有限差分法,详细分析了光栅周期、光栅高度和狭缝宽度对探测器吸收性能的影响,证明了类法布里-珀罗共振和表面等离子体激元是吸收增强的物理起源。对于波长615 nm的红光通信而言,探测器金属光栅的最佳周期、最佳高度和最佳狭缝宽度分别为580,91,360 nm。与没有亚波长金属光栅结构的探测器相比,本文设计的探测器吸收系数提高了32%。本文研究的MSM探测器结构与CMOS工艺完全兼容,有望在可见光通信芯片中得到实际应用。     

球体谐振腔(Ⅱ)——球体腔中的喇曼振荡

本文对球体谐振腔与法布里-珀罗腔作了比较。详细讨论了球体腔中产生的喇曼振荡、振荡输出谱及场分布等特性。从水滴及酒精液滴的实验结果分析了输出共振和输入共振,对实验中还观察到的液滴中的高阶斯托克斯振荡和组合斯托克斯振荡作了讨论。     

金属光栅表面增强喇曼散射TE模的计算分析

以纳米量级金属履带矩形光栅为模型,研究了表面增强喇曼散射的特性.针对TE模的入射光,采用耦合波原理对金属表面的衍射场进行了讨论,并用数值计算方法讨论了光栅周期、光栅深度等参量对表面增强的影响以及增强因子随第一级瑞利系数的变化关系.结果表明：在入射光波长为700 nm、光栅周期p=400 nm、 光栅深度d=150 nm、占空比为1/3、入射角度为10°时,获得最大增强,增强因子G可达102.     

TM模场入射到金属光栅的表面增强喇曼散射计算分析

以纳米量级金属履带矩形光栅为模型,研究了表面增强喇曼散射的特性.针对TM模的入射光,采用严格的耦合波原理对金属表面的衍射场进行了分析,并用数值计算方法讨论了光栅深度、光栅占空比等参量对金属表面增强的影响以及增强因子随光栅深度的变化关系.结果显示：当入射光波长为700 nm、入射角度为10°、光栅周期p=600 nm、 光栅深度d=37.5 nm、占空比为1/3时,获得最大增强,增强因子G达104倍.     

243 nm稳频窄线宽半导体激光器

243 nm是氢原子1S-2S能级跃迁光谱波长. 本文利用Pound-Drever-Hall稳频技术将972 nm光栅反馈外腔半导体激光稳定在一个高精细度低膨胀系数的超稳法布里-珀罗腔上, 通过锥形放大器放大和腔内两次共振增强倍频得到243 nm激光, 最终实现用于探测氢原子1S-2S双光子跃迁的243 nm窄线宽激光.     

利用窄刻槽金属光栅实现石墨烯双通道吸收增强

构建基底/窄刻槽金属光栅/覆盖层/石墨烯结构,利用金属光栅激发的表面等离子体激元共振和窄光栅刻槽支持的法布里-珀罗共振,在可见光波段实现单层石墨烯的双通道吸收增强,并结合简化模型估算出双吸收通道所在位置.在波长462和768 nm处,石墨烯的光吸收效率分别为35.6%和40.1%,相比石墨烯本征光吸收率的增强均超过15.5倍.进一步研究发现由于短波处吸收增强源于金属光栅的表面等离子体激元共振,其吸收特性受覆盖层厚度、刻槽深度和宽度变化的影响较小;而由于长波处吸收增强源于窄刻槽中的法布里-珀罗共振,因此呈现出良好的角度不敏感吸收特性.     

金纳米空心半球壳膜的可调谐光学性质研究

以单层聚苯乙烯微球阵列为模板,通过控制其表面金膜蒸镀时间,制备了具有不同厚度的空心半球壳结构的金纳米膜.利用扫描电子显微镜和自制光谱仪分别测量了金膜表面形貌和其透射光谱,并分析了金膜形貌与其光学性质间的关系,同时以4-巯基苯胺为探针分子测定了金膜的表面增强喇曼散射效应.结果表明,该金纳米膜的表面等离子体共振波长随膜厚度增大而发生红移,在可见与近红外波段较宽范围内可调谐,并且,当金膜共振波长与入射激发光波长较近时,探针分子可产生出较强的表面增强喇曼信号.同时,对该现象的产生机制也进行了理论解释.     

膜结构对金纳米线阵列表面增强拉曼散射的影响

金纳米线阵列作为表面增强拉曼散射的基底能够产生有效的增强效应,金纳米线阵列通过金线之间的电场耦合产生增强的拉曼信号.在实验中,制备出金纳米线阵列与金纳米刷,两种样品结构不同,金纳米刷的一面带有金膜.用巯基吡啶作为探针分子,金纳米刷的SERS实验显示出很好的增强效应,增强因子为106,不同位点的SERS谱具有区域不均一的特征.而相同实验条件下的金纳米线阵列的增强因子只有102.光学吸收谱表明这两种结构均发生了共振吸收增强电场,对其结构的分析表明,这两种结构具有不同的电场局域化分布,同时金纳米刷中金线上端强烈的电场耦合,这是其具有更好的增强效用的原因.同时,4-MP的表面增强拉曼谱的变化特征体现了化学增强效应的影响.     

Chaos and reverse transitions in stochastic resonance

Stochastic resonance is a phenomenon that a weak signal can be amplified and optimized by the assistance of noise in bistable system. There is still not enough research on the mutual interplay among system, noise and signal. In this paper, we study the role of every parameter in nonlinear transfer and discover chaos phenomenon in stochastic resonance. To measure the influence of chaos, a trajectory decision function was proposed. Based on this function, we found two forms of stochastic resonance, clockwise resonance and counterclockwise resonance.     

稳定受迫振动中的能量转换

将强迫分解成超前位移π／２和位移相同或反相的两个分量，通过对两分力作功的定量计算，可以方便地讨论受迫振动中的能量转换，并能对共振作出较的物理解释。     

基于振动共振的随机共振控制

分析了非线性双稳系统在高、低两种不同频率信号作用下的动力学特性，给出了高频信号参数与双稳系统输出信号的信噪比和功率谱放大率关系的解析表达式，提出了基于振动共振的随机共振控制方法.理论分析和数值仿真结果表明，通过调节高频信号的幅值或频率大小，能有效地控制双稳系统输出信号的信噪比和功率谱放大率.     

线性受迫阻尼振动发生共振的条件及特征

从线性受迫阻尼振动发生共振的条件及其特点出发,对其进行了详细的分析与讨论,得出：对于线性受迫阻尼振动系统,位移共振,速度共振,加速度共振中,只有速度共振是类简谐振动。     

非束缚核11N共振能级研究

简要回顾了目前有关非束缚态核¹¹N的实验研究现状,并根据GANIL和MSU的逆运动学弹性共振散射实验的结果,用多能级R矩阵理论拟合了散射质子的激发函数共振峰. 拟合结果表明,新的¹¹N能级顺序应为:1/2⁺, 1/2^－,5/2⁺,3/2⁺, 3/2^－,5/2⁺,7/2^－,同镜像核¹¹Be的实验测量结果和GCM理论计算¹¹N的能级顺序相一致.     

Landau damping of electrons with bouncing motion in a radio-frequency plasma

One-dimensional particle simulations have been conducted to study the interaction between a radio-frequency electrostatic wave and electrons with bouncing motion. It is shown that bounce resonance heating can occur at the first few harmonics of the bounce frequency (nω_b,n=1,2,3,...). In the parameter regimes in which bounce resonance overlaps with Landau resonance, the higher harmonic bounce resonance may accelerate electrons at the velocity much lower than the wave phase velocity to Landau resonance region, enhancing Landau damping of the wave. Meanwhile, Landau resonance can increase the number of electrons in the lower harmonic bounce resonance region. Thus electrons can be efficiently heated. The result might be applicable for collisionless electron heating in low-temperature plasma discharges.     

Stray field magnetic resonance tomography using ferromagnetic spheres

The methodology for obtaining two- and three-dimensional magnetic resonance images by using azimuthally symmetric dipolar magnetic fields from ferromagnetic spheres is described. We utilize the symmetric property of a geometric sphere in the presence of a large externally applied magnetic field to demonstrate that a complete two- or three-dimensional structured rendering of a sample can be obtained without the motion of the sample relative to the sphere. Sequential positioning of the integrated sample-sphere system in an external magnetic field at various angular orientations provides all the required imaging slices for successful computerized tomographic image reconstruction. The elimination of the requirement to scan the sample relative to the ferromagnetic tip in this imaging protocol is a potentially valuable simplification compared to previous scanning probe magnetic resonance imaging proposals.     

RL-C并联谐振态量与Q的几个关系式

对ＲＬ－Ｃ并联谐振电路中的几个谐振态量与Ｑ之间的关系作了详尽的推导。     

由同时具有磁谐振和电谐振结构组成的左手材料

为了在同一结构中同时实现负介电常数和负磁导率(双负)，采用一种“巨”字形结构，利用丝网印刷技术在氧化铝基板上进行加工制作，并通过仿真和实验测试证实了这种结构的“双负”特性. 与利用磁谐振器和电谐振器组阵实现左手材料的方法相比，这种单一结构可以同时实现负介电常数和负磁导率，制作方便，等效电路简单，双负频段较宽. 利用丝网印刷技术进行样品的制作，工艺简单，成本低廉. 关键词： 左手材料 磁谐振 电谐振