阿基米德螺旋微纳结构中的表面等离激元聚焦

研究光在微纳结构中的分布与传播, 实现在纳米范围内操纵光子, 对于微型光学芯片的设计有着重要意义. 本文利用聚焦离子束刻蚀方法, 在基底为石英玻璃的150 nm厚金膜上刻制了不同参数的阿基米德螺旋微纳狭缝结构, 通过改变入射光波长、手性、及螺旋结构手性和螺距等方式, 在理论和实验上系统地研究了阿基米德螺旋微纳结构中的表面等离激元聚焦性质. 我们发现, 除了入射激光偏振态、螺旋结构手性之外, 结构螺距与表面等离激元波长的比值也可以用来控制结构表面电场分布, 进而在结构中心形成0阶、1阶乃至更高阶符合隐失贝塞尔函数的涡旋电场. 通过相位分析, 我们对涡旋电场的成因进行了解释. 并利用有限时域差分的模拟方法计算了不同螺距时, 结构中形成的电场及相应空间相位分布. 最后利用扫描近场光学显微镜, 观测结构中不同的光场分布, 在结构中心得到了亚波长的聚焦光斑及符合不同阶贝塞尔函数的涡旋形表面等离激元聚焦环.     

铷蒸气激光器3D理论模型的建立及阈值特性模拟

基于三能级速率方程理论,结合惠更斯-菲涅尔衍射积分公式,利用分步光束传播方法建立了半导体泵浦碱金属蒸气激光器(DPAL)端面泵浦3D理论计算模型,用于模拟研究铷蒸气激光器的泵浦阈值特性。该模型将光束传播、光与物质相互作用独立考虑,利用迭代算法求解。考虑激光器腔内模式与泵浦光模式匹配对阈值特性的影响,模拟了单端泵浦铷蒸气激光器内部的三维动力学过程。在具体算例中研究了模式匹配最佳时,在阈值工作状态下铷蒸气室中的三维粒子数分布,以及沿不同轴线的增益分布。仿真了在最佳模式匹配位置附近,泵浦光模式变化对阈值特性的影响。根据蒸气池中粒子数分布和光场分布具体分析了模式匹配影响阈值特性的机理。同时还模拟了不同长度蒸气池对阈值特性的影响。结果表明,腔参数与泵浦光模式之间存在一定的关系,对于特定的泵浦光模式,存在恰当的腔参数,使得阈值达到最小。     

正交电磁场中粒子束的质量聚焦及粒子轨迹

<正>交电磁场中粒子的运动轨迹在拐点处按指数规律变化,使不同质量离子的轨迹有明显区别,由此可创建新的电磁核素分离法。从牛顿运动方程出发,基于单粒子轨道法阐述被分离核素在正交电磁场中的运动规律,重点找出轨迹的拐点。给出了多质量粒子束在正交电磁场中的质量聚焦特性,以Li离子为例,应用MATLAB模拟粒子束的运动轨迹,结果表明正交电磁场中可实现多质量束流的质量分离。总结出粒子轨迹方程的特点,为多质量束流分离结构的工程化实现提供参数。研究成果可应用到质量分离器、质谱分析仪及材料提纯等装置的研制中,同时对于特殊位形电磁场控制多质量束流等相关领域的研究亦有一定的参考价值。     

处理NaCs光解离问题的两种方案比较

利用含时波包动力学方法中的劈裂算符-傅里叶变换传播方案和切比雪夫多项式展开方案研究了Na Cs分子的光吸收截面,并对由这两种方案计算得出的结果进行了比较.结果表明劈裂算符-傅立叶变换传播方案能更好地展示光吸收截面的中间动力学信息,而在研究初始波包与光吸收截面的关系时,由切比雪夫多项式展开方案获得的结果则更直观.利用后一方案计算的从基态X1∑+不同振动态跃迁到激发态B1∑+上相应的光吸收截面的结果表明,初始波包对光吸收截面有一定的影响,所有振动态的吸收截面均表现出谐振行为,即每一个振动态吸收截面最小值的个数恰好等于基态振动态波函数节点的个数,这种节点映射行为与映射原理相符合.     

偏心环空层流螺旋流速度的近似解析解

本文分析计算了石油钻井工程偏心环空中内管转动的螺旋流动。将偏心环空的三维流动简化为环空薄层内的二维流动，从黎曼空间曲面张量表达的动量方程出发，求得了偏心环空层流螺旋流动速度的近似解析解，用此方程的同心环空表达式与精确解比较，精度较高。     

暂态历程的精细计算方法

在２＾Ｎ类算法计算指数矩阵的基础上，提出了精细积分法计算暂态历程问题，其数值结果可以比拟于精确解的数值结果，数值例题表明了方法高度准确的特点，分析了算法的精度，指出了高度准确的条件。     

基于长短时记忆神经网络的能谱核素识别方法

针对新兴的能谱核素识别方法在混合放射性核素的噪声环境中存在识别速度慢、准确率较低等问题,提出了基于长短时记忆神经网络(LSTM)的能谱核素识别方法。实验使用溴化镧(LaBr3)晶体探测器,分别对环境中60Co、137Cs放射性源分组测量得到能谱数据集,首先使用数据平滑方法和归一化方法进行数据预处理,然后将能谱数据按时间序列分组以获得可用的输入序列数组,最后训练LSTM模型得到预测结果。通过基于BP神经网络和卷积神经网络(CNN)的两个能谱识别模型进行对比,得到在测试集中平均识别率分别为83.45%和86.21%,而LSTM能谱识别模型平均识别率为93.04%,实验结果表明,该能谱模型在核素识别效果中表现较好,可用于快速的能谱核素识别设备上。     

一种基于苯并噻二唑衍生物的F~-荧光探针分子的理论研究

用密度泛函理论研究了最近实验上合成的一种基于苯并噻二唑衍生物的F~-荧光探针(1)的性质.通过对相关化学反应热力学参数的计算,提出了1对F~-具有高选择性的可能原因;同时用含时密度泛函理论对电子吸收光谱和荧光发射光谱进行了理论计算,解释了实验光谱.     

数字全息视频成像技术及其在肝吸虫尾蚴观测中的应用

由于传统的显微镜成像需要精确的光学聚焦过程,很难检测到在水体中运动的肝吸虫尾蚴,更难以对其进行连续的动态观测.针对此问题,提出了利用单光束同轴数字全息视频技术对在水体中运动的肝吸虫尾蚴进行连续动态观测的方法,研究了其中的动态跟踪聚焦算法和视频处理算法.利用上一帧再现像中尾蚴的中心位置作为下一帧全息再现中聚焦窗口的中心位置,使聚焦窗口始终跟随观测的尾蚴移动,从而保证处理全息视频时每一帧再现像都能准确自动聚焦,使再现视频中肝吸虫尾蚴始终处于清晰状态.进行了肝吸虫尾蚴观测实验,得到肝吸虫尾蚴在水体中运动的全息再现视频,并对其运动轨迹进行了跟踪,总结了肝吸虫尾蚴在水体中的运动规律.实验结果表明,利用数字全息技术拍摄一张数字全息图即可观察到水体中不同位置的肝吸虫尾蚴,检测更加方便高效;本文提出的数字全息视频成像技术能实现对水体中的肝吸虫尾蚴或其它浮游生物进行连续动态观测.     

四硫富瓦烯作为染料敏化太阳能电池有机染料电子给体的理论研究(英文)

为了研究四硫富瓦烯(TTF)基团对有机染料敏化剂光电性能的影响,以咔唑染料Dye 1为原型,引入TTF基团作为电子给体,设计了咔唑染料Dye 2.采用密度泛函理论(DFT)和含时密度泛函理论(TD-DFT)分别计算模拟了纯染料分子和吸附团簇(TiO2)9后的形貌、分子轨道能级以及紫外-可见吸收光谱,采用周期性密度泛函理论计算模拟染料分子在二氧化钛(101)面吸附的表面形貌.结果发现:在有机染料中引入TTF基团有助于有机染料敏化剂在二氧化钛表面的抗团聚作用和分子内的电荷转移;最为重要的是,TTF基团的强给电子能力极大地增强了有机染料敏化剂的光捕获能力.所有的计算结果表明,TTF基团是一种非常有潜力改善染料敏化剂光电性能的给电子基团.