细菌视紫红质的光学性质及其光子学应用

文章介绍了新型的生物光学材料－－细菌视紫红质的光学性质及其在光子学领域中的应用，也报道了我们新取得的一些应用成果。     

细菌视紫红质膜的光吸收非线性特性研究

对细菌视紫红质（ＢＲ）膜的光学吸收非性进行了研究,分别测量了细菌视紫红质光照前后的光吸收谱,结果显示它的吸收发生了明显的变化。用Ｚ扫描法研究了它的光学非线性,理论计算的结果表明它具有较大的光学非线性系数,且测量它的透过率随光强变化的关系曲线和理论模拟发现它对６３２．８ｎｍ波和匠光具有饱和吸收特性。     

细菌视紫红质膜非线性吸收特性及其光子学应用

对细菌视紫红质膜在两束非同频光照射下的非线性吸收特性进行了详细的理论分析,并讨论了细菌视紫红质膜非线性吸收特性有光子学方面的一些新应用。     

细菌视紫红质近场光存储特性的研究

结合近场光学显微镜,利用菌紫质M态和基态之间的跃迁,对BR—D96N样品作了静态近场光存储特性的研究。结果表明,近场区域内细菌视紫外质在光激发前后对红光的吸收有较大差别,而且激发后无光照时会缓慢弛豫到激发前的状态,具有光致变色特性和热弛豫特性,可望作为近场光存储材料和微光学信息处理器件材料。     

细菌视紫红质的动态透射特性及其应用

细菌视紫红质 (Bacteriorhodopsin,简称 b R)是由嗜盐菌中提取出的一种光敏蛋白质 ,它是一种新型的生物光子学材料。我们测量的 b R膜在黄光和蓝光束分别照射下的非线性透射特性表明 ,在光照开始阶段 ,光的透过率随时间延长而增加 ,然后逐渐达到一个稳定值。黄光和蓝光的透过特性的不同是蓝光达到最大透过率的时间比黄光短。 b R膜在黄光和蓝光双光束同时照射下的非线性透射特性的计算结果表明 ,在某一固定蓝光光强 ,蓝光的透过光强随黄光强度的增加而减小 ,甚至变为零。这说明黄光对蓝光有抑制作用 ,即黄光可以调控蓝光的透过率。这一奇异的透射特性可以用做新出现事物滤波器     

细菌视紫红质光开关特性实验研究

介绍实现光子开关材料BR分子的重要性。理论上分析BR分子材料光学特性,实验观测BR分子材料在400nm和632nm光照射下的相互抑制作用,最后分析BR的光子开关特性。     

细菌视紫红质膜快速光开关的实验研究

建立了“脉冲激光－连续探测光－连续擦除光”的实验系统。在532nm的调Q脉冲激发光和不同波长的连续探测光作用下,研究了细菌视紫红质（BR）膜的光循环过程中的快速响应特性及各中间态的快速光吸收特性。观察到了微秒量级的快速光开关现象,并分析了激发光脉冲作用结束时,各中间态上细菌视紫红质分子的分布。     

用细菌视紫红质膜实现多进制数字光学运算

细菌视紫红质(bR)膜对黄光和蓝光的透射具有互补调制特性,由解黄光、蓝光透射光强的速 率方程而得到黄光和蓝光的互补抑制透射特性的解析表达式和图示结果.提出了无进位和无退 位的多进制数字光计算的矩阵加、减运算模型,构造了新型光计算的基本处理模式和计算结 构,设计了多进制矩阵的加法和减法的最佳实验方案,并用bR膜实现了多进制数字光矩阵的 减法运算实验操作.关键词：细菌视紫红质膜数字光计算运算结构光调制     

非线性光学超构表面

在线性光学范畴内,人们已经通过亚波长尺度的超薄超构表面成功实现了对光的众多新颖特性的调控功能.其主要理念是通过对具有亚波长尺度且空间方向变化的超构功能基元进行特定的排列,从而实现对光的偏振、相位和振幅的有效控制.近来,超构表面上的非线性光学特性也引起了大家的广泛关注.在本综述中,我们对非线性光学超构表面的设计、超构功能单元的材料和对称性选择、非线性手性光学、非线性贝里几何相位和非线性波前整形等内容进行了总结;最后对非线性光学超构表面在调控光与物质的相互作用中面临的挑战和前景进行了展望.     

基于细菌视紫红质薄膜的空间光调制器实验研究

阐述了利用细菌视紫红质薄膜（BR薄膜）优良的非线性光学特性作为光寻址的空间光调制器的实验研究.BR有两个重要的光敏中间态（B态和M态）,其吸收带（B态吸收峰为570nm,M态吸收峰为412nm）重叠区域较少,利用其正向（B→M）和逆向（M→B）光反应之间转化关系和B态与M态的差异吸收实现了相干光学图像到非相干光学图像的转换实验.采用经基因改性的细菌视紫红质薄膜（BRD96N）材料,使用670nm相干光作为写入光,530nm非相干光作为读出光,得到了分辨率约为200 lines/mm,对比度约为2.1∶1的关键词：光寻址空间光调制器细菌视紫红质薄膜（BR薄膜）非线性光学特性相干光与非相干光图像相互转换     

Nonlinear Optical Interactions in Bacteriorhodopsin Using Z-Scan

Nonlinear refractive index coefficient n₂ of bacteriorhodopsin suspensions in water is measured by the Z-scan technique with a low power continuous wave laser at 647.1 manometer wavelength. Our results indicate that both the magnitude and the sign of n₂ depend strongly on the light intensity. Negative values for n₂ are obtained for on axis laser irradiance at the focus above 3 W/cm². The observed self-defocusing phenomena can be attributed to the index change due to the light induced transition between the photochromic states. The results elucidate the origin of n₂ and offer a plausible explanation for the differences in the reported n₂ measurements.Presented at the International Commission for Optics Topical Meeting, Kyoto, 1994.     

Linear and Nonlinear Optical Characterization of PolyDCHD-HS Films

Waveguiding films of the highly soluble polycarbazolydiacetylene polyDCHD-HS were prepared by spin coating and characterized at different wavelengths: 5 dB/cm propagation losses were observed at 1321 nm.Measurements of the third order nonliearity at 1064nm with the surface plasmon resonance method gave the valueχ(3)= i4.4×10-17+3.5×10-18 m2/V2.     

Linear and Nonlinear Optical Characterization of PolyDCHD-HS Films

Waveguiding films of the highly soluble polycarbazolydiacetylene polyDCHD-HS were prepared by spin coating and characterized at different wavelengths: 5 dB/cm propagation losses were observed at 1321 nm.Measurements of the third order nonliearity at 1064nm with the surface plasmon resonance method gave the valueχ(3)= i4.4×10-17+3.5×10-18 m2/V2.     

新型超硬材料β—C3N4的研究进展

βＣ３Ｎ４材料的研究是继非晶、准晶及Ｃ６０之后，凝聚态物理与材料科学领域中又一新的研究热点．βＣ３Ｎ４是一种新型假想材料，理论上预言它可能具有可与金刚石比拟甚至更大的体弹性模量和较为特殊的电学及光学性能．现在的研究工作主要集中在高含氮量的ＣＮｘ薄膜的制备上，已经获得了直径为微米量级的βＣ３Ｎ４的多晶颗粒和原子比Ｎ／Ｃ＞１的薄膜，且由衍射计算出的晶体结构参数与理论计算值基本相符，探索简便易行的合成βＣ３Ｎ４的方法和开发βＣ３Ｎ４的潜在应用将是今后此项研究的主要方向．     

Nonlinear Optical Response of a Fibonacci Multilayer

By studying numerically the light transmitting through a finite nonlinear Fibonacci multilayer, we find the gap-soliton-like phenomenon. The Fibonacci multilayer contains a Kerrtype nonlinearity in one component. When the frequency of incident light is in a stop gap, increasing the incident light intensity will make the system switch from a lower transmission state to a higher transmission state. Transmissivity for some frequencies can reach unit, which shows that they correspond to transparent states. Distribution of the field intensity in the Fibonacci structure has a particular gap-soliton-like shape, which has the multi-carrier wave.     

利用泵浦—探测方法研究菌紫质光循环

用两套具有不同时间分辨率和激发方式的测量系统对菌紫质（ＢＲ）光循环动力学进行了泵浦－探测研究。一套是单次脉冲氙灯闪光诱导样品，另一套采用重复调Ｑ倍频ＹＡＧ激光，器周期性激发样品。检测光使用Ｈｅ－Ｎｅ激光器６３３ｎｍ红光。用雪崩光电二极管和５００ＭＨｚ数字示波器进行信号检测与波形处理，实验结果表明，菌紫质循环周期〈１５ｍｓ。中间体Ｋ→Ｌ的时间常数为２μｓ，Ｌ→Ｍ的时间常数为５０μｓ，在中间体Ｋ之前发     

对称型二烷氨基蒽醌的三阶非线性光学性质研究

研究了对称型二烷氨基蒽醌的三阶非线性光学性质。通过三维简并四波混频实验对１１种低浓度溶液样品的测试，其三阶非线性极化率｜χ（３）｜达１．８～３．４×１０－１３ｅｓｕ，分子的三阶非线性超极化率γ达１．９～３．５×１０－３１ｅｓｕ。讨论了分子结构对三阶非线性光学性质的影响。     

菌紫质光致各向异性动力学的理论和实验

对菌紫质(Bacteriorhodopsin,BR)薄膜的光致各向异性特性进行了理论模拟.由随机取向的极性BR分子构成的聚合物薄膜在宏观上是各向同性的,但在线偏振光的作用下,BR分子对激发光的选择性吸收,导致不同异构体分子取向的不均匀分布,从而使BR薄膜在宏观上呈现出各向异性.利用BR光循环的二能级模型,得到了B态分子取向分布随时间的变化关系,推导出了BR薄膜光致各向异性动力学的数学表达式,模拟了不同激发光强下BR薄膜的光致各向异性动力学曲线,得到了和实验结果一致的计算结果.     

利用菌紫质薄膜进行角度复用和偏振复用全息存储实验研究

全息光存储以其高密度、大容量、高速并行数据存取而成为光存储领域的一个重要研究方向。生物光致变色材料———菌紫质是一种新型可擦重写全息记录介质。实验证明了使用菌紫质薄膜进行角度复用和偏振复用全息存储的可行性。利用菌紫质的光致变色特性,采用90°角度复用全息存储光路,在BR-D96N薄膜样品同一位置上实现了6幅全息图存储,并分别读出了无串扰的再现像。利用菌紫质薄膜的光致各向异性进行了偏振复用全息存储,在BR-D96N薄膜样品的同一位置上存储了两幅正交偏振光记录的图像,用原参考光再现和偏振片选择,可分别读出这两幅图像。