The Axial Spatial Evolution of Optical Field near the Talbot Plane of a Grating

The diffraction field distribution of a high density grating with a period of 2.5A is analyzed with the finite- difference time-domain （FDTD） method. The numerical results show the axial spatial evolution of the optical field near the 1/2 Talbot plane of the grating, which is verified by experiment with the scanning near-field optical microscopy （SNOM） technique. It should be helpful for understanding more clearly the diffraction behavior of a high density grating in micro- and nano-optics and be beneficial for applications of the Talbot effect, such as the near-field photolithography.     

激发态分子内质子转移有机分子HBT的三阶非线性光学特性

以532nm皮秒脉冲作抽运光,采用单光束Z-扫描技术对具有激发态分子内质子转移效应的有机分子2-(2′-羟基苯基)苯并噻唑(HBT)在其双光子吸收区的非线性光学特性进行了研究.实验结果表明,对532nm波长的光,HBT分子存在明显的双光子吸收.通过拟合开孔Z-扫描实验数据,求解了HBT分子在其双光子吸收区的非线性吸收系数,并探讨了抽运光强度对介质双光子吸收效应的影响.采用高斯分解法,通过拟合闭孔Z-扫描除以开孔Z-扫描数据,理论推导并计算了在介质对抽运光存在非线性吸收的情况下HBT分子的非线性折射率,以及不同入射光强度时HBT分子的三阶非线性极化率实部和虚部的值.计算结果表明,理论分析与实验结果较好地符合,这些结果为进一步研究和开发此类材料的应用提供了理论与实验依据.     

高效氟磷酸盐玻璃白光荧光体制备及发光特性

采用熔融淬火方法制备了一系列Sn2+，Dy3+单掺及Sn2+-Dy3+共掺氟磷酸盐玻璃荧光体。利用紫外-可见分光光度计分别对各玻璃荧光体的透过光谱、激发光谱、发射光谱及荧光寿命等进行了测试和分析。结果发现在紫外光激发下，对于Sn2+、Dy3+单掺氟磷酸盐玻璃可分别获得高效的蓝光与黄光发射，且Sn2+单掺氟磷酸盐玻璃荧光体发光显色指数和量子效率最高；对于Sn2+-Dy3+共掺氟磷酸盐玻璃荧光体可实现高效的白光发射，且发现在Sn2+和Dy3+之间存在明显的能量传递，通过调节Dy3+掺杂浓度，两离子之间的能量转移效率亦随之改变，从而可对其白光色度进行调节。当Dy3+掺杂浓度为3 Wt%时，利用280 nm商用LED芯片激发可获得对应色坐标为(0.311，0.330)，量子效率为56.3%，亮度为6 706 cd·m-2的近纯白光发射。此外，对各类玻璃样品的DSC、导热及其他光学性能也进行了测试与计算，获得了各样品的热导率、量子效率、色坐标、显色指数等参数。研究结果表明，制备的高效氟磷酸盐玻璃完全有望作为可调谐白光发光荧光体应用于商用LED。     

激发态质子转移分子2-(2''-羟基苯基)苯并噻唑在不同溶剂中的光谱特性

观测了2-(2’-羟基苯基)苯并噻唑(HBT)在不同极性溶剂中的吸收光谱和荧光光谱,详细研究了溶剂极性对HBT发生激发态分子内质子转移(ESIPT)影响的机制。吸收光谱表明在常态条件下,HBT在各种溶剂中都以烯醇式构型和酮式构型共同存在,但以烯醇式构型占绝大多数。荧光光谱表明在纯环己烷溶剂中,HBT被紫外光激发时,绝大多数烯醇式构型发生ESIPT转变为酮式构型,分子的ESIPT效率最大。在含有乙醇的极性溶剂中,HBT烯醇式会形成溶剂化的烯醇式构型,阻碍分子发生ESIPT反应。溶剂中乙醇含量愈多极性愈强,溶剂化烯醇式的成份就愈多,HBT的ESIPT效率就愈低。以400 nm光激发HBT溶液时,在510 nm处发现酮式构型荧光,从而确认了400 nm处的弱吸收是酮式构型的吸收;且在436和456nm处还有新的荧光峰,分析其可能来源于酮式构型去质子化阴离子的发射。     

All-optical switching and nonlinear optical properties of HBT in ethanol solution

This paper demonstrates an all-optical switching model system comprising a single pulsed pump beam at 355 nm and a CW He--Ne signal beam at 632.8 nm with 2-(2^\prime -hydroxyphenyl)benzothiazole (HBT) in ethanol solution. The origins of the optical switching effect were discussed. By the study of nonlinear optical properties for HBT in ethanol solvent, this paper verified that the excited-state intramolecular proton transfer (ESIPT) effect of HBT and the thermal effect of solvent worked on quite different time scales and together induced the change of the refractive index of HBT solution, leading to the signal beam deflection. The results indicated that the HBT molecule could be an excellent candidate for high-speed and high-sensitive optical switching devices.     

基于光纤布拉格光栅传感的锂电池内部状态原位监测

锂电池内部的应力和温度变化难以监测是影响电池安全运行的最大隐患，提出采用光纤布拉格光栅传感技术，在锂电池内部植入光栅对电池阳极的温度和应力变化信息进行实时采集，实现了对锂离子电池阳极的原位监测，建立了电信号与光学传感信号之间的联系。实验结果表明，锂电池工作循环中，锂离子的脱嵌和嵌入会引起温度变化，对应传感器波长偏移达100 pm，温度上升11.1℃；在排除温度因素的影响后，循环电流的跳变会引起阳极收缩，产生的应力使波长漂移达21.96 pm，约为18.3με。此外，研究了不同充放电速率对电池的影响，10 mA电流比2.5 mA电流时温度提高了2.8倍，应力提高了4.4倍。所植入光栅监测系统既可以高精度地测量电化学反应引起的温度、应力变化，同时解调速度快，有利于实时、准确监测锂电池的热失控及形变鼓包故障，研究结果有望为锂电池的安全使用提供有效的实验依据。