无机玻璃的部分色散

本文讨论了现代光学仪器的复消色差和超复消色差对玻璃的相对部分色散的要求,论述了玻璃的色散公式的应用条件。应用色散公式和玻璃的色散数据,用电子计算机计算了一批无机玻璃的紫外本征吸收和红外吸收频率及其振子力,论证了它们和玻璃成分及结构的关系,测定了若干无机玻璃的紫外吸收曲线和红外吸收光谱,得到的紫外截止波长和红外最高能量的吸收波长与上述计算值相符合。 此外,本文还讨论了玻璃的相对部分色散和玻璃成分的关系,提出了按照玻璃成分计算玻璃相对部分色散的方法,计算了近百种光学玻璃的相对部分色散系数值,给出了计算误差。由于玻璃的相对部分色散系数较难测定,该计算方法可以用来计算和校正光学玻璃的相对部分色散系数。同时,分析了玻璃中各氧化物和氟化物的相对部分色散的变化规律,可用来指导设计新的特殊色散光学玻璃的成分。     

B_2O_3—Al_2O_3—PbO玻璃组成和物化性质的研究

本文研究了在B_2O_3—Al_2O_3—PbO玻璃中引入SiO_2、Sb_2O_3、Ga_2O_3后,TF光学玻璃化学稳定性及相对部分色散P_(g·F)。论证了B_2O_3—Al_2O_3—PbO光学玻璃光学性质、化学组成和结构关系。TF光学玻璃在3.51铂坩埚熔制。     

氟磷光学玻璃部分色散的研究

为了发展特殊色散玻璃新品种,满足光学设计在复、超消色差镜头设计中对光学玻璃的要求;研究玻璃结构组成和部分色散的变化规律,是一项很有意义的工作。氟磷光学玻璃具有特殊的色散性能,由于该类玻璃的研制难度较大,直到1970年才有商品出售,它对高精度、高质量的镜头设计起了重要作用,因而有第三代光学玻璃之称。在国内外光学玻璃商品目录中,氟磷光学玻璃已形成氟冕及长冕二大类别,可是对基础氟磷玻璃的折射率、色散、阿贝数的研究工作却远远不如硅酸盐、硼酸盐和磷酸盐玻璃。     

有耗色散光子晶体带隙结构的本征值分析新方法

为计算有耗色散光子晶体的带隙结构,提出了新的本征值分析方法.该方法借助于量子输运问题中的思想,在本征值方程的推导过程中进行了巧妙的变换,将复杂的非线性本征值问题转化为线性本征值问题:并利用频域有限差分(FDFD)方法直接求解线性本征值方程,最终得到有耗色散光子晶体结构的相关物理参数.与其他方法相比,该方法的最大特点为概念清晰、计算简便,最终节省了计算时间及所需内存量.利用该方法,对介质光子晶体结构进行模拟,结果与传统FDFD方法符合较好,从而验证了方法的有效性.此外,利用所提方法计算了有耗色散光子晶体结构的色散曲线,得到了表面等离子波激发的区域,进一步讨论了损耗对其色散曲线及本征模场的影响.相关结果对色散有耗光子晶体的研究具有一定的理论指导意义.     

氟磷酸盐光学玻璃(综述)

本文对具有优越的消二级光谱性能的氟磷酸盐光学玻璃的国内外发展概况作了综述。扼要地阐述了氟磷酸盐玻璃消二级光谱的重要特性,氟磷酸盐玻璃的结构及特殊色散机理,介绍并评价了氟磷酸盐玻璃的若干典型配方、新工艺,提出了展望意见。     

乙酰甲胺磷分子印迹聚合物识别特性的光谱研究

用紫外及红外分光光度法研究了印迹分子和单体之间的作用力,结果表明随着甲胺磷浓度的增加,紫外吸收曲线的最大吸收波长发生红移,说明两者之间存在氢键作用力;经红外光谱分析进一步表明乙酰甲胺磷的—NH和PO可以和甲基丙烯酸的—COOH之间有氢键作用。采用悬浮聚合法制备乙酰甲胺磷分子印迹聚合物微球,除去印迹分子的聚合物留下了对印迹分子特异识别的结合位点。此聚合物可用来做吸附填料,分离富集环境样品中的乙酰甲胺磷。     

偏振模色散动态补偿中色度色散影响的研究

分析了色度色散(CD)对偏振模色散(PMD)动态补偿中偏振度(DOP)反馈的影响,模拟和实验验证了2．5Gb／s和10Gb／s非归零调制系统中光信号偏振度特性和系统误码率特性。表明有色度色散作用时信号偏振度值比仅受偏振模色散作用时要大．但误码率随色度色散量增加先轻度好转后就逐渐变差．偏振度值将不能如实反映偏振模色散对系统性能的影响。且信号两正交偏振分量间能量差别越小或差分群延迟越大,上述两种情况下信号偏振度值偏离就越远。这种偏离还随系统速率和色度色散量的增加而加剧。进一步探讨了实际偏振模色散补偿中减轻色度色散影响的措施,表明当系统中同时存在偏振模色散和色度色散影响时,必须在基于偏振度反馈的偏振模色散补偿前完成色度色散补偿。     

光学电流互感器传感头色散特性对系统灵敏度影响研究

以琼斯矩阵为数学工具,利用理论分析和计算机仿真的方法研究了块状玻璃光学电流互感器传感头的色散特性对系统灵敏度的影响,并进行了实验验证.在光学电流互感器系统中,光源的驱动电流与环境温度改变,都会造成光源峰值波长移动.而在传感头中主要是由单层保偏反射膜的反射相移、光学玻璃的Verdet常数以及光学玻璃内的线性双折射这三个因素的色散特性,使得光学电流互感器的灵敏度随光源波长的变化而改变.研究结果表明,这种色散特性会对输出曲线的尺度因子产生明显的影响.因此,光源的恒温控制与光源驱动电流的恒流控制是必要的.本研究结果可为光学电流互感器的研究设计人员提供有用的参考.     

几种全氟烷基碘化物分子振动光谱的理论研究

采用分子轨道从头算方法,分别在HF、MP2和B3LYP水平下对三种全氟烷基碘化物分子CF3I、C2F5I和n-C3F7I的振动红外光谱和喇曼光谱进行理论计算,给出了各频率所对应的振动模式对称性、红外谱线相对强度及喇曼活性。结合计算值和实验值对三种全氟烷基碘化物分子的振动光谱进行了讨论,结果表明理论计算值与实验观测值吻合得很好。     

掺C60/C70和沥青薄膜的光谱特性

本文研究了醇酸清漆本征膜的紫外———可见吸收光谱特性、沥青的红外光谱和紫外———可见吸收光谱特性、C6 0 /C70 掺入醇酸清漆后所得薄膜的紫外———可见吸收光谱特性、沥青掺入醇酸清漆后所得薄膜的紫外———可见吸收光谱特性、C6 0 /C70 和沥青掺入醇酸清漆后所得薄膜的紫外———可见吸收光谱特性。实验证明 ,醇酸清漆对C6 0 /C70 具有很强的漂白作用 ,即醇酸清使C6 0 /C70 原紫外———可见吸收光谱的吸收峰消失 ,吸收曲线紫移 ,而对沥青吸收光谱则无影响。将C6 0 /C70 和沥青同时掺入醇酸清漆中 ,聚合后薄膜的吸光度在350～ 760nm波段随波长的增加而呈非线性下降 ,同时薄膜的强度也有所提高。     

γ射线辐照对含钆磷酸钡玻璃影响的光谱分析

为研制新型γ射线屏蔽材料,采用熔融淬火法制备了xGd₂O₃-(50-x)BaO-50P₂O₅（0≤x≤7 mol%）系列玻璃样品,并经60Co辐照源辐照,利用UV-Vis-NIR,Raman等分析技术研究了玻璃的光学特性和微观结构。结果表明,玻璃在γ射线辐照下产生了磷氧空穴中心（Ⅰ类色心）,呈现棕色;Gd₂O₃能增强磷酸钡玻璃的抗γ辐照能力,玻璃中Gd₂O₃含量越高,γ射线辐照导致的色心数量越少;玻璃产生的色心数量会随着γ射线辐照剂量的增大而增加;Gd₂O₃加入降低了玻璃对可见光和近红外光的透过率;γ射线辐照使玻璃出现了光学吸收带损耗,玻璃在紫外到可见光区的透过率降低;玻璃样品的主要结构为Q2偏磷酸盐结构,伴有少量Q1焦磷酸盐和Q0正磷酸盐结构;玻璃微观网络结构在γ射线辐照下变化不明显。     

VO_2薄膜Vis-NIR及NIR-MIR椭圆偏振光谱分析

采用射频磁控溅射在石英玻璃基底上反应溅射制备单斜相(M相)VO_2薄膜.利用V-VASE和IR-VASE椭圆偏振仪及变温附件分别在0.5—3.5 eV(350—2500 nm)和0.083—0.87 eV(1400—15000 nm)入射光能量范围内对相变前后的VO_2薄膜进行光谱测试,运用逐点拟合的方式,并通过薄膜的吸收峰的特征,在0.5—3.5 eV范围内添加3个Lorentz谐振子色散模型和0.083—0.87 eV范围内添加4个Gaussion振子模型对低温态半导体态的薄膜椭偏参数进行拟合,再对高温金属态的薄膜添加7个Lorentz谐振子色散模型对进行椭偏参数的拟合,得到了较为理想的拟合结果.结果发现:半导体态的VO_2薄膜的折射率在近红外-中红外基本保持在最大值3.27不变,且消光系数k在此波段接近于零,这是由于半导体态薄膜在可见光-近红外光范围内的吸收主要是自由载流子吸收,而半导体态薄膜的d//轨道内的电子态密度较小.高温金属态的VO_2薄膜的折射率n在近红外-中红外波段具有明显的增大趋势,且在入射光能量为0.45 eV时大于半导体态的折射率;消光系数k在近红外波段迅速增大,原因是在0.5—1.62 eV范围内,能带内的自由载流子浓度增加及电子在V_(3d)能带内发生带内的跃迁吸收,使k值迅速增加;当能量小于0.5 eV时k值变化平缓,是由于薄膜内自由载流子浓度和电子跃迁率趋于稳定所致.     

Luminescence properties of silver zinc phosphate glasses following different irradiations

We report on exposing a photosensitive zinc phosphate glass containing silver to different radiation (electron, gamma, optical). Laser irradiations using nanosecond ultraviolet (UV) and femtosecond infrared (IR) laser are compared with gamma and electron exposure. All irradiated glasses exhibit absorption maxima around 320 nm and 380 nm and emission in the visible spectral range. Following exposure, silver clusters are formed. The optical response of such species is investigated using absorption and fluorescence spectroscopic techniques. The mechanism of formation of these clusters is discussed.     

Research on the optical properties of collodion film

This paper centers on the deposition process and optical properties of collodion film. Collodion film was prepared on the double side polished silicon and k9 optical glass using the sol–gel method. The studying results have showed four characteristics of collodion film. First of all, the thickness of collodion film decreases with increasing the revolution speed. Secondly, the refractive index of collodion film changes from 1.529306 to 1.500128, which accords with the normal dispersion. Thirdly, the transmittance of collodion film is higher in the visible wavelength range 380–760 nm and its average transmittance is 91.9%. At last, the absorption property is very well in the infrared region. The infrared absorption coefficient is greater than 0.69/μm in range of 3–5 μm, and it is up to 1.433528/μm in 8–14 μm because of its many strong infrared absorption peaks. In addition, the absorption characteristics have been analyzed in detail.     

Enhanced optical limiting effect in fluorine-functionalized graphene oxide

Nonlinear optical absorption of fluorine-functionalized graphene oxide (F-GO) solution was researched by the open-aperture Z-scan method using 1064 and 532 nm lasers as the excitation sources. The F-GO dispersion exhibited strong optical limiting property and the fitted results demonstrated that the optical limiting behavior was the result of a two-photon absorption process. For F-GO nanosheets, the two-photon absorption coefficients at 1064 nm excitation are 20% larger than the values at 532 nm excitation and four times larger than that of pure GO nanosheets. It indicates that the doping of fluorine can effectively improve the nonlinear optical property of GO especially in infrared waveband, and fluorine-functionalized graphene oxide is an excellent nonlinear absorption material in infrared waveband.     

Ge-As-S硫系玻璃的结构与性能调控

制备了系列具有不同化学配比特征的Ge-As-S硫系玻璃,并研究了玻璃的结构、折射率和光学带隙(Eg).Ge-As-S玻璃具有以[Ge S_4]四面体和[As S_3]三角锥为骨架结构单元相互交联形成的连续网络结构,当S过量时,结构中出现S链或S_8环;当S不足时,结构中形成As_4S_4/As_4S_3分子,甚至出现大量AsAs/Ge-Ge同极键.玻璃的组成元素在2—10μm波段的摩尔折射度分别为R_(Ge)=9.83—10.42 cm~3/mol,RAs=11.72—11.87 cm~3/mol和R_S=7.78—7.86 cm3/mol.Ge-As-S玻璃的折射率与密度和组成元素的摩尔折射度之间存在较好的定量关系,可根据该定量关系在1%偏差内对玻璃的折射率进行预测或调控.提出了采用玻璃粉末的漫反射光谱确定可靠Eg的方法,通过该方法可获得玻璃的强吸收数据用于确定Eg.Ge-As-S玻璃的Eg与玻璃的平均键能之间存在较好的关联,S含量较高的玻璃更倾向于具有较大的平均键能,因此具有较大的Eg.     

深紫外波段苯的差分光学吸收光谱DOAS定量方法研究

取代基通过取代苯环上的H原子形成不同苯系物（苯、甲苯、二甲苯等）,其共有结构苯环上的不固定π键电子受到激发,使得苯系物在紫外波段240～280 nm具有明显的特征吸收结构,鉴于此大气中的苯及相关的苯系物可以通过差分光学吸收光谱（DOAS）方法来进行定量,但采用该波段测量需要考虑以下问题：首先是氧气（O₂）的吸收干扰问题,苯(C₆H₆)在该波段的吸收截面与O₂在243～287 nm Herzzberg带相互重叠,且O₂的特征光谱结构随O₂的浓度不同而变化, 导致O₂的吸收光学密度与O₂的浓度不成线性关系。其次,苯系物结构上的相似性使其在紫外波段的特征吸收结构差别较小并且相互重叠,从而对C₆H₆的拟合产生干扰。此外,除了O₂和苯系物以外,还有臭氧（O₃）、二氧化硫（SO₂）等干扰。C₆H₆在195～208 nm的深紫外波段具有较大的吸收截面（2.417×10-17 cm2·molecule-1）,为240～260 nm处截面大小（2.6×10-18 cm2·molecule-1）的9倍左右,针对C₆H₆在深紫外195～208 nm波段的吸收特征,开展便携式DOAS定量方法研究,采用该波段进行C₆H₆的光谱定量分析并应用到实际的外场观测。通过建立C₆H₆与干扰气体SO₂,氨(NH₃),二硫化碳(CS₂)和一氧化氮(NO)的差分吸收截面的二维相关性矩阵,获取C₆H₆光谱定量的最优反演波段。通过开展实验室条件下C₆H₆,SO₂和NH₃不同浓度配比的混气实验对195～208 nm波段反演C₆H₆的效果进行评估。实验结果显示,采用195～208 nm波段进行光谱反演的探测限为17.6 μg·m-3,光谱反演浓度与理论浓度的相对测量误差均小于5%且RSD（相对标准偏差）小于3%,同时与240～260 nm波段反演结果进行对比,相对误差小于5%。在外场实际情况下,利用便携式DOAS系统获取190~300 nm的大气测量光谱,通过DOAS方法解析并结合GPS信息,获得了某化工园区C₆H₆的污染浓度分布,实验结果表明采用195～208 nm深紫外波段同样能适用于对C₆H₆的光谱定量,与240～260 nm波段反演结果进行对比,二者的相关性达到了0.98且相对误差小于10%。     

一维纳米材料SmPO4·0.5H2O的制备及光学性质

以氧化钐和H₃PO₄为原材料,在无模板剂的情况下,用水热法通过调控pH、时间和温度制备了SmPO₄·0.5H₂O一维纳米材料,并提出其可能形成机理。用X射线粉末衍射（XRD）、透射电镜（TEM,HRTEM和SAED）、红外光谱（IR）和能谱（EDS）对产物的物相结构、微观形貌和组成进行了表征。用紫外-可见吸收光谱研究了产物的光学性质。研究结果表明,实验所制备的产物全部是六方晶系结构,形貌都为一维纳米线。反应体系的pH值、温度和时间的改变对纳米线的长径比有影响,但对其相结构基本都没有影响。分析得到最佳水热制备条件为pH=5、温度和时间分别为130℃和8 h,产物的结晶性、分散性和均匀性都达到最好。光学性质研究表明,该类产物在300~350 nm的紫外区域有吸收宽峰,是属于基质O^2-→P⁵⁺、Sm³⁺的电荷迁移。在350~450 nm处的可见光区域内也有一组吸收峰,是属于Sm³⁺的4f内层电子间的f-f跃迁吸收。依据该类吸收峰,得到禁带宽度在4.67~5.50 eV之间。pH值和温度对产物光学性能均有影响。     

MoS_2溶液的波长选择性光限幅效应研究

采用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)和四氢呋喃(THF)为溶剂,用离散法制备二硫化钼(MoS2)悬浮溶液,并用开孔Z扫描方法研究其在可见和近红外区域的非线性光学特性.结果显示,在强激光照射下,MoS2(in THF)悬浮溶液在可见波段(530 nm)透过率增强为常光透过率的1.54倍,表现为饱和吸收;在近红外波段(790 nm)透过率减弱为常光透过率的0.6倍,表现为反饱和吸收,具有很好的波长选择性光限幅效应.而作为对比的MoS2(in DMF)悬浮溶液在全波段透过率降低,呈现反饱和吸收特性,波长选择性不明显.机理解释可能为饱和吸收和热效应导致的自衍射两种机制联合作用.     

基于光谱匹配的内陆水体反演算法

提出了一种新的基于光谱匹配的内陆水体反演算法。该方法首先使用已知的水面实测光谱和水体组分(叶绿素,悬浮物,黄色物质)的吸收系数,计算得到悬浮物的后向散射系数。第二步是通过水体组分浓度的交叉组合,利用生物光学模型计算光谱反射率,建立包含所有水体组分组合情况的查找表(LUT:look-up table),查找表中每条光谱都对应已知的三种水体组分的浓度。第三步利用MODIS的通道响应函数,把查找表光谱数据变换成MODIS波段反射率。检验查找表的适用性,使用验证数据基于最小距离的匹配原则进行查找,最后得到与之对应的三种水质参数。利用春秋两个季节的数据进行以上的研究,其中秋季建立的查找表代表性较好,其中叶绿素的平均相对误差为38.6%,悬浮物的平均相对误差为28%。本方法既结合了生物光学模型物理意义明确的优点,又回避了单位光学量随时空变化的缺点,是一种可行的方法。