沉积工艺对二氧化锆薄膜生长特性影响的研究

利用反应离子束溅射、反应磁控溅射和电子束蒸发在K9基底上沉积ZrO2薄膜，并用原子力显微镜对薄膜表面形貌进行测量。通过数值相关运算，对不同工艺条件下薄膜生长界面进行定量描述，得到了薄膜表面的粗糙度指数、横向相关长度、标准偏差粗糙度等参量。由于沉积条件的不同，薄膜生长具有不同的动力学过程。在反应离子束溅射和反应磁控溅射沉积薄膜过程中，薄膜生长动力学行为均可用Kuramoto-Sivashinsky方程来描述，电子束蒸发制备薄膜的过程可以用Mullins扩散模型来描述，并发现在沉积薄膜过程中基底温度和沉积过程的稳定性对薄膜表面特征影响很大。     

弱散射体产生的菲涅耳极深区散斑场相位涡旋演化的实验研究

实验提取了弱散射体产生的菲涅耳极深区的散斑场.发现当散射距离一定时,弱散射体光场的相位分布特征随散射体的粗糙度的变化而变化;对于某一弱散射体,相位分布特征随散射距离的变化而变化;当弱散射体的粗糙度大到一定程度时,才产生相位涡旋现象;散射体表面上存在相位涡旋;弱散射体产生的相位涡旋的密度随散射屏粗糙度的增大而增大,还随散射距离的增大而增大.研究结果对于认识弱散射体的相位及相位涡旋分布特征随粗糙度和散射距离的演化具有重要意义,而且对于认识散斑场随散射距离的演化有一定的帮助.     

Numerical solutions of Green''''s integral equation for the diffraction of femtosecond laser pulses through a subwavelength aperture

In this letter, we propose a method for the numerical calculations of the femtosecond laser pulse passed through a subwavelength aperture. The time-dependent laser pulse is decomposed into a series of monochromatic simple harmonic waves. For the light field of the harmonic wave with a single frequency, the numerical calculation is made based on the solution of the Green's integral equation set of the electromagnetic waves. Such numerical solution is iterated for all the waves with different frequencies, and all the numerical solutions are transformed into the light fields in the time domain by inverse Fourier transform. The light intensity distributions transmitted the subwavelength aperture are calculated and the results show the propagation of the light field is along the direction of the medium interface.     

应用于神经通路研究的微机电系统探针与低功耗低噪声单集成芯片系统

针对神经内海马区谷氨酸化学递质与神经电生理信号的并行双模检测需要, 设计了8通道电化学递质与电生理双模并行检测传感芯片微系统, 系统组件包括:基于SOI(Silicon-on-insulator)工艺衬底制备的微机电系统MEMS(Micro-electro-mechanical system)神经信息检测探针、低噪声颅内神经电小信号放大器、低功耗中速SAR(Successive approximation register)-ADC(Analog/Digital Converter)模/数转换器、精简低能耗OOK(On-Off-Keying)/FSK(Frequency-Shift-Keying)调制射频发射器.本微型神经信息传感芯片系统具有体积小、抗干扰、化学递质与电生理信号并行检测、灵敏性好、线性度高等特点.对电生理裸探针的4个电生理位点表面沉积铂黑, 电极阻抗优化为35.0 kΩ;通过酶固定技术在谷氨酸检测位点上纳米定向修饰酶复膜结构(Pt-mPD-GluOx)以形成具有特异选择性的生物识别点, 实现神经化学递质谷氨酸的检测;在6～35 μmol/L谷氨酸浓度范围内线性度是0.97, 单位面积灵敏度是0.0069 pA/(μmol/L), 电流响应误差<3.0 pA, 表明此探针可以实现特异选择功能.同时, 基于数模混合180 nm的ASIC(Application specific integrated circuit)芯片制造工艺(SmicRF180 nm 1Poly6M)制造的神经电生理传感后端信息调理单芯片, 其内部关键测试指标:微弱小信号低噪系电压放大器(等效输入噪声电压≤0.7 μV rms, 增益>70 dB, 电源/共模抑制比>100 dB等)、SAR-ADC(有效量化位数是12 bits, 功耗1.2 mW, 最大转换速率1 Msps, 信噪比为60.9 dB)、ASK/FSK调制的射频发射器(功放PA 4～5 dBm, 输出功率满足10 m辐射距离).此微型神经信息感知处理芯片集成检测系统, 可为海马区神经通路的研究提供便携、普适性的无线可穿戴设备.     

白光散斑照相术的部分相干理论及其应用

本文从光的相干性的角度出发,用部分相干理论分析了白光散斑照相过程。讨论了影响象面散斑对比度的诸因素,并对我们在此理论指导下完成的部分实验工作作了简介。     

散斑场相位涡旋及其传播特性的实验研究

用CCD记录散斑场和参考光的干涉图样, 利用傅里叶变换法实现了散斑场复振幅以及相位分布的实验提取, 在复振幅实部零值线和虚部零值线切点处出现一种新的相位奇点, 与两条零值线交点处的传统相位奇点周围单调螺旋变化的相位分布不同, 绕切点一周的相位具有先增大后减小几乎呈对称性分布的特性, 为了解释这种新的相位奇点,提出了准孪生相位涡旋的概念. 在理论研究散斑场强度的纵向自相关函数的基础上, 实验观察散斑场相位涡旋的传播, 发现在光强纵向相关长度范围内的不同传播距离处的观察面上, 复振幅实部和虚部随机变化而涡旋的 关键词： 相位涡旋 散斑 干涉     

高斯相关随机表面光散射散斑场相位奇异及其特性的理论研究

通过对二维高斯相关随机表面在远场平面上产生的散斑场及其相位的计算模拟, 发现在某一平面上除了实部零值线与虚部零值线有传统相交之外, 还有相切和重合的情况.切点和重合线也可以形成相位奇异, 并且其周围相位分布与传统的实部零值线与虚部零值线相交形成的奇点周围相位的螺旋变化不同, 呈现出对称性和不连续性的特征. 随着光波的传播, 在不同的观察面上散斑场复振幅的实部零值线和虚部零值线的相对位置经历了由相切到重合再到相交的演变过程, 相位奇异现象也随之发生变化. 关键词： 相位奇异 相位跃变 散斑场     

锥形镀膜光纤探针中飞秒激光脉冲的传输

采用三维时域有限差分法对飞秒激光脉冲照明下锥形镀膜光纤探针内的光场进行了计算,研究了飞秒脉冲在探针中传输时的时域、频谱和相位特性,并分析了不同锥角和不同长度的探针对这些特性的影响.研究结果发现飞秒脉冲在探针中传输时出现了脉冲展宽、幅值振荡以及频谱分裂等现象,并且利用频谱和相位的变化特性初步解释了脉冲的展宽和脉冲振幅随时间周期性变化等现象. 关键词： 时域有限差分法 飞秒脉冲 光纤探针     

参考光干涉提取复振幅的散斑统计函数的实验研究

由散斑场和参考光的干涉图样提取散斑场复振幅、相位和强度的数值分布,并对其统计特性进行实验研究,消除了散斑场强度统计函数特别是概率密度函数的传统测量方法中噪声引起的偏差,并实现了散斑场复振幅和相位统计特性的实验研究.通过对不同散射角处散斑场的研究发现随着散射角度的增大散斑颗粒逐渐呈现出横向展宽的现象,且其平均宽度表现为各向异性,但是其概率密度函数并没有发生变化,与小角度情况一样属于圆形高斯散斑场. 关键词： 散斑 概率密度 干涉     

Extraction of Parameters of Random Self-Affine Fractal Surfaces from Light Scattered Intensity by Levenberg-Marquardt Algorithm

A method for simultaneously extracting the parameters of self-affine fractal surfaces from a single experimental profile of scattered intensity data is proposed. The Levenberg-Marquardt algorithm is introduced to fit the theoretical equation for the scattering intensity profile to the experimental data. A precision system is designed for acquisition of scattering intensity data using the Boxcar integration technique. The surface parameters extracted （root-mean-square roughness w, lateral correlation length ζ, and roughness exponent α） are compared to those obtained using atomic force microscopy.