新型含偶氮聚合物薄膜表面微结构的刻写研究

基于偶氮苯聚合物的光致异构和光致取向特性,开展了双偶氮苯功能化聚合物薄膜表面微结构的"刻写"研究.利用两束相干光照射,在样品表面"刻写"出了亚微米量级的光栅结构;利用分步法在样品表面制作出了清晰的"三角格子"等花样微结构,证明了双偶氮苯功能化聚合物对于表面微结构的制作有较强的可操作性.通过对比单偶氮和双偶氮材料的实验结果,证明了双偶氮聚合物具有响应时间快、衍射效率高等特点,并由此讨论了偶氮苯聚合物薄膜表面微结构的形成机理及其偏振选择性.     

三光束飞秒激光干涉在GaP,ZnSe表面诱导二维复合纳米-微米周期结构

报道了三光束飞秒激光干涉在GaP和ZnSe晶体表面诱导二维复合纳米-微米周期结构.改变三束光的偏振组合方式,可以得到不同的纳米-微米复合结构.理论计算了相应偏振条件下光场强度分布、椭偏度分布和偏振方向分布.实验和理论计算结果表明,烧蚀斑上的微米长周期结构是由三光束干涉的强度花样决定,短周期纳米结构是由光场的偏振干涉花样决定.这些研究在纳米材料制备、超高密度光存储以及材料特性周期性调制等方面有很大的应用前景.     

一维光子晶体带隙结构对不同偏振态的角度和波长响应

用传输矩阵法计算了一维光子晶体带隙结构对不同偏振态入射光的角度和波长响应. 结果表明，对P偏振态，带隙的宽度明显小于S偏振态. 对于角度响应，两种偏振态有相同的变化趋势，但变化量不同. 而对于波长响应，两种偏振态表现出不同的变化趋势. 引入了“广义布儒斯特角”的概念. 理论分析表明，当光以此角射入光子晶体时，S偏振态入射光的禁带完全保留，而P偏振态入射光的禁带完全消失，从而可以在S偏振态入射光的禁带背景中用P偏振态入射光获得受主掺杂模式. 同时还给出了实验验证结果. 关键词： 体积全息图 光子晶体 偏振     

基于偏振分束组件的同时偏振探测精度分析

偏振分束组件是偏振探测系统的核心组成部分,组件中关键偏振光学元件的加工和装调误差直接影响偏振测量精度。通过分析入射光与组件中偏振光学元件相互作用,推导了组件中部分偏振分束器的最佳分束比,其理论值为78.9/21.1;在假定部分偏振分束器的分束比误差为±2%时,分析了入射光偏振测量误差随入射光偏振角的变化情况,求解了偏振分束组件中1/2波片及1/4波片的安装角度误差对入射光偏振探测精度的影响。理论分析表明,为满足±2%的偏振测量精度需求,部分偏振分束器的分束比误差应控制在±0.5%,1/2波片的安装角度误差应控制在±0.5°。1/4波片的安装角度误差在±2°时,对偏振测量精度的影响可被忽略。     

激光照明下黑硅表面的散射偏振特性研究

为了研究人工微结构材料表面的偏振特性,利用波长为532nm的激光器、精密旋转台和弱光照度计,自行搭建表面散射特性的测量系统。以黑硅为被测样品,测量样品不同姿态时对散射光偏振特性的影响,并对比分析随入射光入射角、样品方位角及俯仰角对散射光偏振分布的影响。实验结果表明,散射光的偏振度与表面微结构的周期性,以及入射角度有关。本文的研究对散射光的偏振特征应用在探测的分析领域上提供一定的实验基础。     

光扇效应对Ce：KNSBN记录偏振组态的影响

在非同时读出条件下 ,采用Ar+ 5 14 .5nm单色激光为光源。以信号光为非寻常偏振光 (e光 ) ,通过改变抽运光的偏振态 ,研究不同写入光偏振组态下Ce∶KNSBN晶体的两波耦合特性。结果表明 :由于光扇效应的影响 ,信号光和抽运光同为e光时并非如预测的那样为最佳记录偏振组态。在信号光和抽运光与晶体表面法线呈θ =11°角对称入射下 ,当抽运光的偏振方向与e光偏振方向呈 30°角时 ,光扇噪声得到明显抑制 ,两波耦合增益最大。其原因是抽运光的o光分量对光扇散射光起到了非相干擦除 ,使两波有效耦合得到提高。     

纳米银线波导中表面等离极化波激发和辐射的偏振特性研究术

在可见光波段（λ=750nm）,实验研究了在端面辅助情况下,细纳米银线波导中表面等离极化波激发和辐射的偏振特性．实验发现在细纳米银线中,不同偏振态的入射光对应的表面等离极化激元的激发和传输效率有明显不同,但对应的出射光始终为方向恒定的线偏振光．对于化学合成的纳米银线,端面的轴对称性普遍比较好,对此类纳米银线进行激发时,如果入射光偏振态与纳米线近似平行,则激发和传输表面等离极化激元的效率最高;如果正交,激发和传输效率则最低．对于某些端面轴对称性较差的纳米银线,如端面为尖端或类斜面,当入射光偏振态与纳米线有一定夹角时,激发和传输表面等离极化激元的效率最高．在入射光偏振改变的过程中出射光的偏振方向始终与纳米银线平行．最后结合有限元差分方法理论解释了纳米银线中这种偏振特性的物理机理．利用纳米银线中表面等离极化激元激发和辐射的偏振特性,可以在亚波长尺寸上实现对光强和偏振态的调控．     

光子晶体光纤中多泵浦四波混频光谱增益特性研究

研究了信号与泵浦光同向传输,在色散平坦高非线性光子晶体光纤中的多泵浦四波混频光谱增益特性,从光谱学的角度分析了泵浦光波长漂移,泵浦光偏振方向平行与正交,信号光相对于泵浦光偏振态失配,二者总功率对多泵浦四波混频光谱增益特性的影响,探讨了泵浦光数目对多泵浦四波混频光谱增益特性的冲击。研究发现在36.4 nm波长范围,二者偏振态匹配时多泵浦四波混频效果最好,同时,多泵浦四波混频效应对偏振极为敏感,若两束泵浦光偏振态垂直,则它们分别与信号光发生四波混频,反之,则两束泵浦光之间亦会发生四波混频作用,且在正交泵浦的前提下,信号光偏振方向变化会直接导致各闲频光增益大小发生变化;进一步指出当采用三束连续泵浦光时,同样可以在一定波长范围内实现多泵浦四波混频效应。这些研究对于开发基于光子晶体光纤中多泵浦四波混频效应工作的超快光子器件具有一定的指导意义。     

Mn：KNSBN晶体中弱入射光高反射率四波混频相位共轭

功率为1mW左右的He-Ne激光束在Mn:KNSBN晶体中实现四波混频相位共轭。入射光相对于晶体主光轴的取向及入射光偏振组态对相位共轭反射率都有很大的影响。当物光近于布儒斯特角入射时,反射率可达60％。建立时间约为60sec的光折变光栅具有18hr左右的寿命。晶体中观察到诱导四波混频相位共轭。     

偶氮苯聚合物薄膜光致微结构的研究

利用光场梯度力理论,对前向四波混频光路制作偶氮苯聚合物薄膜表面微结构的结果进行解释,经过分析认为用这种方法制作亚微米微结构存在机理缺陷.采用“Step-by-Step”制作偶氮苯聚合物薄膜表面四方微结构,该方法将是制作二维亚微米微结构的有效手段,同时指出这种规则微结构光学各向异性特点有利于二维光子晶体完全带隙的形成.     

在聚合物表面刻写方格子的新方法及理论研究

为了提高制作偶氮苯微结构的实验技术,在偶氮苯聚合物的光致异构和光致取向特性的基础上,利用两激光束的新实验方案,运用比较简便的分步制作的方法,成功的在偶氮苯功能化聚合物薄膜表面“刻写”出二维的正方格子结构。提出了一个新的光异构取向场理论：在两束偏振方向互相垂直的偏振光照射下,偶氮苯聚合物表面光栅的形成是光异构取向场的干涉的结果,并对实验现象进行了解释。用计算机对实验结果进行了模拟,将模拟结果与实验结果进行了比较,结果表明计算机模拟将会更加有利于偶氮苯聚合物微结构的设计和制作。     

Orientation of azobenzene molecules in polymer films induced by all-optical poling

A model of the alignment of azobenzene molecules in polymer film induced by all-optical poling is proposed and verified by experiment. We found that when the writing beams of frequencies ω and 2ω are both linearly polarized with their polarization directions parallel to each other, azobenzene molecules tend to reorient to the direction perpendicular to the writing beams polarization. At the end of the writing process, more molecules orient to the direction perpendicular to the writing beams polarization than those which orient to the parallel direction. The alignment of molecules parallel or perpendicular to the polarization of the writing beams is characteristic of polarity or no polarity, respectively. The alignment of molecules along the polarization of writing beams results in the second order nonlinearity in the polymer film. According to the model, a new method to improve the optical poling efficiency is put forward.     

有机聚合物薄膜中的横向效应与准晶结构

报道了偶氮苯聚合物薄膜中的斑图形成,横向效应及准晶结构.用简并四波混频实验手段,通过扫描电子显微镜和偏光显微镜观察发现有机薄膜中有许多小岛形成的斑图并形成准晶结构.实验证明通过写入光偏振态的适当组合可以控制有机薄膜中斑图结构.为有机薄膜的纳米结构技术开创了一条新路. 关键词：     

Hologram recording in glass and direct reconstruction using visible-wavelength laser beam

We propose a method of hologram recording in a glass plate by corona charging. The holographic recording materials used in this study are conventional soda-lime glass and azobenzene polymer film. A Fourier transform hologram on an azobenzene polymer film coated on the glass plate is recorded in the glass plate by corona charging. After removing the polymer film, the hologram recorded in the plate can be reconstructed using a visible-wavelength laser beam. The first-order diffraction efficiency of the hologram at a wavelength of 532 nm is 0.03%; the efficiency depends on the depth of the surface relief structure on the azobenzene polymer film and the corona-charging time. The hologram recorded in the glass plate has high environmental resistance.     

C60掺杂向列相液晶中光栅衍射选择性的分析

利用琼斯矩阵(Jones matrix) 方法对C60掺杂向列相液晶中光栅衍射选择性进行分析.给出两束p 偏振光在液晶样品中产生相位全息光栅的透射矩阵,通过探测光的矢量和光栅透射矩阵的琼斯矩阵运算,可以探测衍射光束的偏振态与入射光偏振态的关系.分析发现对于p 偏振的探测光,透射光和正、负一阶衍射光的偏振态均为p 偏振,且正、负一阶衍射效率相同;对于s 偏振的探测光只有透射光存在,可见记录的相位光栅表现出光栅衍射的选择性.     

节瘤缺陷对中红外高反射膜电场增强影响的数值分析

运用时域有限差分(FDTD)方法建立了薄膜中节瘤缺陷在高斯激光照射下电磁场响应模型，分析了节瘤的深度、起始颗粒大小和入射光角度对薄膜中电磁场的影响。结果表明：节瘤缺馅对薄膜中电场强度有显著的加强作用，其内部峰值场强是入射光的6倍，大而浅节瘤缺陷对倾斜入射p偏振态的激光具有最高的加强效应.     

Control of the polarization dependence of optically poled nonlinear polymer films

We demonstrate the possibility of controlling the symmetry properties of photoinduced chi((2)) macroscopic susceptibility in polymer films. Ellipsometric adjustment of the write beams allows one to monitor the macroscopic chi((2)) symmetry from a dipolar to an octupolar configuration. Experimental results are in agreement with an irreducible spherical tensor-based model jointly applied to the molecular beta hyperpolarizability and field tensors. We found a purely octupolar polarization-independent photoinduced second-harmonic-generation response in a Dispersed Red 1-methyl methacrylate thin film. Such a configuration, as generated by an octupolar tensor write field tensor made up of counterclockwise circularly polarized omega and 2omega beams, is not within the reach of the classical electric-field poling technique.     

Identification of the alignment of azobenzene molecules induced by all-optical poling in polymer film

The alignment of azobenzene molecules in DR19-PUI film induced by all-optical poling is identified. When the writing beams of frequencies ω and 2ω are both linearly polarized with their polarization directions parallel to each other, azobenzene molecules tend to reorient to perpendicular direction (i.e. direction perpendicular to the polarization of writing beams). At the end of the writing process more molecules orient in perpendicular direction than those in parallel direction (i.e. direction parallel to the polarization of writing beams). The alignment of molecules in parallel or perpendicular direction is, respectively, characteristic of noncentrosymmetry or centrosymmetry. It is the alignment of molecules in parallel direction that results in the second-order nonlinearity in the poled film.