Oblique-Incidence Characteristics of a Parallel-Aligned Nematic-Liquid-Crystal Spatial Light Modulator

We have developed optically-addressed and electrically-addressed liquid crystal spatial phase-only light modulators having no pixelized structures. We obtained a large depth of phase-only modulation and high diffraction efficiency based on the electro-optical characteristics of a parallel-aligned nematic liquid crystal. These spatial light modulators (SLM) are of the reflection type, so there would be a loss of power in the readout light from the half mirror, which was set up so as to separate the incident and reflected lights. To optimize the characteristics of a reflection type spatial phase-only light modulator, we have proposed an oblique incident optical readout setup. We have examined the effect of conditions such as the polarization direction and the incidence angle of the readout light, and the orientation of liquid crystal molecules in the SLM. High diffraction efficiency close to the theoretical maximum value was obtained by adjusting the above conditions. The simulation analysis can well explain the experimental results of phase modulation.     

Nonmechanical Optical Manipulation of Microparticle Using Spatial Light Modulator

A spatial light modulator (SLM) is introduced to an optical manipulation system. The real-time reconfigurable feature of the SLM makes it possible to perform an optical manipulation of microparticles without mechanical movements of optical parts. A liquid crystal SLM incorporated in the system forms a Fresnel zone plate (FZP). The beam spot generated by the FZP is imaged on a sample solution by reduction optics. A microparticle in the sample solution is trapped by the beam and manipulated by changing the addressing position of the FZP onto the SLM from a computer. The nonmechanical optical manipulation of microparticles is demonstrated for the first time.     

体全息存储中输入方参数对输出信号的影响

借助基于 4F成像系统的掩模版模拟SLM实验 ,在国内首次实现 10 0 0× 10 0 0高分辨率数据页输入 输出像素一对一匹配的基础上研究了体全息存储系统输入方重要参数 ,如 :输入器件 (空间光调制器 )像素填充因子和输入图案组合对输出器件 (电荷耦合器件 )读出图像的影响 ,为提高全息存储系统输出图像质量、降低误码率提供理论和实验基础。     

白光在LiNbO3∶Fe晶体中写入的任意折射率分布光波导

在理论分析LiNbO3∶Fe晶体中光致折射率变化分布与写入光的强度分布之间关系的基础上，提出了一种在该晶体中写入具有任意折射率分布光波导的新方法.利用由白光经电寻址空间光调制器得到的强度分布不同的片光辐照晶体，分别写入了折射率呈误差函数分布和平方律分布的光波导结构.采用干涉法测量了晶体中的光致折射率变化，并用推导出的折射率变化分布解析表达式很好地拟合了测量数据.实验结果表明，该方法是可行的.利用白光光源结合高分辨率的空间光调制器有望在多种光折变材料中制备出具有任意折射率分布的高质量光波导.     

基于像素结构空间光调制器的全息再现像问题研究

基于纯相位空间光调制器的全息显示系统在重构显示时,再现像的视觉效果受到空间光调制器像素结构引起的多级衍射光和多级再现像的干扰。在分析具有有限填充因子空间光调制器的像素结构对再现像影响的基础上,提出了一种提高全息再现像的视觉效果并且再现像成像位置和大小可调节的方法。先加载闪耀光栅到纯相位全息图,其次通过叠加会聚球面波相位,分离再现像与空间光调制器像素结构引起的多级衍射光的聚焦平面的位置,再利用光阑和高通滤波器的共同作用,消除高级衍射光、多级再现像以及零级光干扰对重构视觉效果的影响,最后引入成像透镜,调节再现像的成像位置与大小。建立了一套基于硅基液晶的全息显示系统用于实验验证。实验结果表明,最终的单一再现像清晰且可以方便地调节成像位置和大小。该方法同样适用于各种基于像素结构空间光调制器的全息光学系统。     

Super-resolution imaging in digital holography by using dynamic grating with a spatial light modulator

A super-resolution imaging method using dynamic grating based on liquid-crystal spatial light modulator (SLM) is developed to improve the resolution of a digital holographic system. The one-dimensional amplitude cosine grating is loaded on the SLM, which is placed between the object and hologram plane in order to collect more high-frequency components towards CCD plane. The point spread function of the system is given to confirm the separation condition of reconstructed images for multiple diffraction orders. The simulation and experiments are carried out for a standard resolution test target as a sample, which confirms that the imaging resolution is improved from 55.7 μm to 31.3 μm compared with traditional lensless Fourier transform digital holography. The unique advantage of the proposed method is that the period of the grating can be programmably adjusted according to the separation condition.     

“禁戒光”近场光学显微镜原理与系统

扫描近场光学显微术是８０年代后期发展起来的一种分辨率超过衍射极限的新型光学显微镜技术。本文介绍了国外最近出现的“禁戒光”近场光学显微镜系统的工作原理及结构。透射式ＳＮＯＭ中部分光沿着光轴向前传播；部分光沿着大于全内反射临界角的方向传播。前者称为允许光；后者称为禁戒光。应用“禁戒光”近场光学显微镜可同时获得三幅图像，即允许光像、禁戒光像和反映样品表面形貌的剪切力图像。禁戒光图像能够提供很好的对比度和分辨率。     

罗丹明B的共振散射光谱研究

研究了罗丹明B(RhB)的共振光散射的特性与机理。在 pH =- 0 38至 pH 4 10的酸性溶液中 ,共振光散射信号随pH值增大而增强 ,近中性时散射强度达到最大。散射强度随波长的变化不符合瑞利散射定律。RhB的荧光激发光谱与发射光谱有部分重叠 ,共振散射峰处于荧光激发峰和荧光发射峰之间。在三维荧光等高线光谱图中 ,瑞利散射线与荧光等高线相交。在光偏振实验中 ,测得共振散射光的偏振度P≈ 0 1。上述实验结果揭示RhB的共振散射光主要是共振荧光。共振光散射信号随 pH值增大而增强的机理是RhB酸碱平衡移动导致荧光型体的形成。RhB的共振散射峰位于吸收曲线轮廓之中 ,共振光散射受光吸收的影响 ,因此 ,散射光强度与浓度之间不是严格的线性关系。     

基于与桑色素相互作用共振光散射法测定盐酸巴马汀

在pH 为4.6的HAc-NaAc介质中,盐酸巴马汀与桑色素通过静电引力发生反应,得到具有疏水性的离子缔合物,致使体系在308 nm处的共振光散射信号显著增强。研究表明,体系增强的共振光散射信号强度与盐酸巴马汀的浓度在0.08～1.0 μmol·L-1之间具有良好的线性关系,检测限为8.0 nmol·L-1。由此建立了用于盐酸巴马汀检测的共振光散射分析方法。研究了体系的散射光谱和吸收光谱,通过扫描电镜和动态光散射考察离子缔合物的聚集情况并研究了体系的反应机理,研究了酸度及离子强度对体系的影响,最终实验选择pH 4.6的HAc-NaAc缓冲,不加NaCl控制体系离子强度的情况下信号最佳。探讨了体系的稳定性,结果显示本反应体系反应迅速,5min内散射强度即可达到最大值并至少能稳定120 min。考察了可能存在的共存物质的影响,结果发现常见的金属离子,无机阴离子,部分糖类及氨基酸不影响对盐酸巴马汀的检测。该方法具有简单,快速,灵敏度高的优点。该法成功用于实际药片和胶囊中盐酸巴马汀含量的测定,RSD≤3.3%。     

槲皮素的共振光散射光谱研究

研究了槲皮素(Qu)的共振光散射光谱和吸收光谱,结果表明,pH在3.30～6.50范围内,Qu的共振光散射信号很强且稳定,当pH＞6.50时,共振光散射强度随pH的增大而迅速减小。在pH 4.00的B-R缓冲溶液中,在λ=497 nm处,共振光散射强度在一定浓度范围内与Qu的浓度成线性关系,线性范围为0.0～3.0×10-4 mol·L-1, 相关系数r＞0.999, 检测限为3.1×10-7 mol·L-1。同时运用量子化学计算方法对Qu分子内、分子间氢键进行了计算,理论计算表明: Qu共振光信号增强的原因是Qu分子通过4-4’分子间氢键聚合形成了超分子聚合体, 这一结论和实验得到的光谱数据完全吻合。     

采用液晶空间光调制器进行激光光束的空间整形

提出采用液晶空间光调制器进行激光束的实时,可调控光束空间整形的新方法,研究了液晶空间光调制器的光学调制特性,用液晶空间光调制器衬时产生的软边切趾光阑与空间滤波器结合,有效地对任意光束进行空间整形,获得光束填充因子高,近“平顶”光强的光束近场分布。     

4-(2-吡啶偶氮)-间苯二酚的共振散射光谱研究

研究了4-(2-吡啶偶氮)-间苯二酚(PAR)水溶液的共振散射光谱的形成机理与影响因素。在弱酸性溶液中,PAR可产生很强的共振光散射, 散射光谱形状与吸收光谱有关。溶液酸度影响PAR的电离平衡和存在状态,因而影响散射光谱。在pH 3.1～6.2之间,PAR为不带电荷的中性分子,可在疏水力的作用下结合形成分子聚合体,从而导致共振光散射增强。光偏振实验表明PAR的散射光为完全偏振光。在一定实验条件下,光散射强度与PAR浓度之间存在线性关系。     

光致变色二芳基乙烯多波长光存储研究

多波长光致变色存储是基于光致变色原理的一种高容量光存储方法.介绍了多波长光存储的存储原理、系统构成和光盘结构.利用三波长光致变色存储实验装置，进行了三波长光致变色存储的实验.结果显示，实验中采用的三种光致变色材料可用于多波长存储，多波长存储读出信号对比度较高，各记录信号之间几乎无串扰.记录信息经50次低速读出后仍保持较高对比度. 关键词： 多波长 光致变色 光存储 串扰     

铝试剂的共振散射光谱研究

研究了铝试剂 (ATA)的共振散射光谱、吸收光谱和荧光光谱。在pH3 7～ 1 1 0的溶液中 ,ATA的共振光散射 (RLS)信号很弱 ;当pH <3 7时 ,RLS随pH值减小而增强 ,pH 2 7时达到最大。RLS信号增强的原因是ATA由带负电荷的型体转变为中性分子并聚集形成超分子聚合体。RLS光谱图中 2 60和 340nm出现两个散射峰 ,30 0nm处为一峰谷 ,而在吸收光谱图中 30 0nm处为一吸收峰 ,由此可知ATA的RLS光谱与其吸收光谱有关 ,RLS信号强度随波长的变化不符合瑞利散射定律。ATA的荧光激发光谱和发射光谱不重叠 ,说明RLS光谱中没有共振荧光成分。在实验条件一定时 ,RLS强度与ATA浓度有关 ,但不是严格的线性关系。     

一种基于多重散射的光学Hash函数

本文提出了一种基于光与多重散射介质相互作用的光学Hash函数构造方法.该方法创新性地利用多重散射介质对相干调制光的天然随机散射作用,实现了对调制光的“混淆”和“扩散”,从而满足了Hash函数的核心功能要求:高安全强度的单向编码/加密.所设计的光电混合系统能有效地模拟Hash函数中的“压缩函数”,结合具有特征提取功能的Sobel滤波器,能实现将任意长度的输入数据压缩并加密为固定长度为256 bit的输出(即Hash值).一系列仿真结果表明:该方法所构造的光学Hash函数具有良好的“雪崩效应”和“抗碰撞性”,其安全性能可比拟当前最为广泛使用的传统Hash函数(MD5和SHA-1).     

液晶空间光调制器产生可调三光学势阱

提出了产生三光学势阱的新方案, 在该方案中用液晶空间光调制器制作相位型闪耀光栅, 单色相干光照明, 产生按等边三角形分布的三个光学势阱, 三个光阱光强大小分布相同, 调节空间光调制器的相位分布, 可以改变光阱的相对位置, 实现三光阱到单个光阱、两光阱合并为一个光阱等演变及其反向演变, 调节过程简单、方便. 根据现有空间光调制器性能和尺寸, 模拟设计光栅, 计算三光阱的光强分布和调控过程中光强的变化, 结果表明: 用一般功率的激光照明, 能够得到具有较大峰值光强和较高光强梯度的可调三光阱, 在原子和分子光学实验研究中有多种重要的应用. 关键词： 原子和分子光学 可调三光学势阱 空间光调制器     

Spatial Light Modulator Based on Surface Plasmon Polaritons for Chromatic Display

A spatial light modulator （SLM） based on surface plasmon polaritons （SPPs） that can generate chromatic pattern is demonstrated. The device is composed of a waveguide with a thin silver film and an active material. The simulated results show that the SLM can modulate the intensity of three different wavelengths at the same time and combine a colour picture in the image surface. The SLM also owns the characteristics of high sensitivity, high contrast, fast time response etc. This means that the SLM is promising in the chromatic display.     

Prototype Demonstration of Discrete Correlation Processor-2 Based on High-Speed Optical Image Steering for Large-Fan-Out Reconfigurable Optical Interconnections

We present a discrete correlation processor-2 (DCP-2), which is an optical processor with reconfigurability of interconnection patterns for large-fan-out optical interconnection systems. To our knowledge, there is no reconfigurable optical processor satisfying the requirements for large fan-outs such as high-speed reconfiguration of interconnection pattern, high optical efficiency, and high contrast ratio, because existing spatial light modulators (SLM#x0027;s) lack at least one of these features. The DCP-2 architecture fulfills the requirements by using a hybrid configuration composed of a high-speed image steerer and a spatial light modulator, which work in a complementary manner to shorten the setup time of the SLM. We constructed two kinds of prototype demonstrators based on this architecture. In the experiment, reconfiguration speed of the DCP-2 prototype with shift-invariant optical interconnections, in which a liquid crystal SLM cooperated with a two-dimensional acousto-optic beam deflector, was about 26,000 times faster than that of the standalone SLM at the cost of 50#x0025; energy loss by the deflector.     

格拉司琼与磷钨杂多酸相互作用的共振光散射及分析应用

在pH 2.2 BR缓冲介质中, 磷钨杂多酸(PTA)与格拉司琼(GSN)相互作用形成离子缔合物, 不仅引起吸收光谱的变化, 还导致共振散射光谱(RLS)的显著增强并产生新的RLS光谱, 最大RLS峰位于333 nm附近, 其RLS增强程度与格拉司琼浓度成线性关系, 检出限和线性范围分别为12 ng/mL和0.04～3.0 μg/mL。文中研究了反应产物的吸收和RLS光谱特征, 优化反应条件的影响, 据此发展了以磷钨杂多酸为光谱探针的灵敏、简便、快速测定格拉司琼的新方法。将方法用于血清中格拉司琼含量的快速定, 结果满意。讨论了离子缔合反应和RLS增强机理。     

玫苯胺共振光散射法测定DNA

本文研究了三苯甲烷类碱性染料玫苯胺与DNA作用的共振光散射光谱 ,在 pH =10 5～ 11的范围内 ,DNA的加入导致玫苯胺共振光散射的增强 ,在 4 85nm处 ,存在一共振光散射增强峰 ,其强度与DNA的浓度呈线性关系 ,据此建立了一种测定DNA的共振光散射法。方法的线性范围为 0～ 1 0 0mg·L-1,检测限为14 2ng·mL-1。将该方法用于混合样品中DNA的测定 ,结果令人满意。