金属Ag包覆介质球的FCC结构反射特性研究

用转移矩阵方法研究了由核壳(Core-Shell)结构组成的面心立方在可见光和近红外波频域的反射特性.考虑金属介质的色散特性,计算了壳层厚度对禁带的影响及沿与ΓL方向成一定角度θ时的反射特性曲线.研究发现,当包覆层厚度d小于0.08倍的这种核壳结构的半径时,随d增大低频域第一反射峰的位置"蓝移";并且金属厚度大于该阈值时基本无变化.而在同一包覆层厚度,随入射角度θ 增大低频域的第一反射峰逐渐"蓝移";在θ =40°时第二反射峰突变.     

金纳米球壳表面等离激元共振波长调谐特性研究

理论研究了金纳米球壳的几何结构参数, 及物理参量对局 域表面等离激元共振波长调谐特性的影响. 结果表明, 随着壳层厚度的增大, 球壳消光共振峰先蓝移后红移, 高阶峰转向时对应的壳层厚度比低阶峰大, 且该厚度与球壳内径的比值随内径尺寸的增大而减小, 随内核材料或外界环境介电常数的增大而增大, 散射共振峰也有类似的移动规律. 利用电子杂化效应和相位延迟效应对该现象进行了理论解释.     

基于双面金属包覆光波导的传感器温度特性研究及实验验证

双面金属包覆波导结构(SMCW)是由一层介质波导层被两层金属膜层上下包覆的一种新型波导结构; 本文基于金属层和介质层材料的热-光效应和热膨胀作用, 研究了双面金属包覆波导结构的温度特性. 计算分析的结果表明, 金属膜层的厚度、金属的介电系数、波导层的厚度及其介电常数几乎都与温度变化成比例, 同时, 对双面金属包覆波导结构的波导功能起主要影响的是介质层的厚度值随温度的变化. 本文分别在光谱模式和角度模式下研究双面金属包覆波导结构的反射特性, 并将其应用于基于双面金属包覆波导结构的传感器, 其灵敏度约为21.89 pm/K(光谱模式)和1.449×10^-3 rad/K(角度模式). 最后, 本文对角度模式的模拟分析进行了实验验证, 实验验证结果与模拟分析结果基本一致, 实验所用SMCW样品的平均灵敏度约为0.517×10^-3 rad/K, 与模拟分析的灵敏度结果同一量级. 双面金属包覆波导结构的传感器对温度非常敏感, 且该结构的物理构造简单, 成本低, 具有非常大的潜在应用价值.     

不同Ag壳厚度Au@Ag纳米粒子的调控制备表征及表面增强拉曼光谱的效应

采用化学还原法制备了以Au为核、包覆Ag的双金属核壳Au@Ag纳米粒子,并成功地用于表面增强拉曼光谱(SERS)分析测试。通过改变制备液中Ag/Au的量比来调控Ag壳包覆厚度。采用透射电子显微镜(TEM)和紫外-可见光谱仪(UV-Vis)对Au@Ag纳米粒子的构貌进行表征。TEM显示明显存在核壳结构,且Ag壳层随Ag/Au的量比的增加而逐渐变厚;UV-Vis表明随着Ag/Au的量比的增加,Au@Ag纳米粒子出现了Au核与Ag壳吸收峰的2个等离子体共振峰,同时伴随着Au峰的蓝移和Ag峰的红移。以双甲脒为分析物,考察了不同Ag/Au的量比时的Au@Ag纳米粒子的SERS活性。结果表明,SERS活性随Ag/Au的量比的增加先增大后减小,在6∶5时其SERS增强效应最佳,此时Ag壳厚度约为6 nm。以对巯基苯胺(4-ATP)、结晶紫(CV)和双甲脒为分析测试对象,对比了Au@Ag、Ag、Au 3种基底的SERS活性。结果表明,所制备的Au@Ag纳米粒子的SERS活性要明显优于单纯的Au、Ag纳米粒子。     

金银三层纳米管局域表面等离激元共振特性研究

相对于单一金属纳米材料,二金属复合纳米材料具有更大的潜在应用价值.基于时域有限差分方法,研究了SiO₂-Ag-Au和SiO₂-Au-Ag二金属三层纳米管的消光光谱,并对其局域表面等离激元共振(Localized Surface Plasmon Resonance,LSPR)特性进行了分析.研究发现,内核尺寸变大将导致上述两种金属纳米管LSPR峰红移;内层金属及外层金属壳层厚度增大均会导致其LSPR峰蓝移.银壳厚度变化对纳米管LSPR的调制作用大于金壳厚度变化造成的影响.上述现象可以利用等离激元杂化理论及自由电子和振荡电子变化的竞争机制进行分析.     

金属/石墨烯复合纳米阵列结构LSPR特性

利用离散偶极近似(Discrete Dipole Approximation,DDA)方法系统研究金属/石墨烯复合纳米阵列的消光特性,考察金属基底和石墨烯纳米阵列尺寸对局域表面等离子体共振峰位和强度的影响,以及研究不同基底厚度比条件下纳米复合阵列的电场分布、规律和物理本质。仿真结果表明,当保持金属基底厚度不变时,Ag/Au/石墨烯复合纳米阵列的局域表面等离子体共振峰随石墨烯原子层数的增大而增大,共振波长发生微小红移;当保持八根石墨烯层柱和银基底厚度不变时,随金银厚度比的增大,消光光谱发生蓝移;Ag/Au/石墨烯复合纳米阵列银层表面的电场强度为最强,石墨烯纳米棒阵列的电场强度较强。     

金银核壳结构复合纳米颗粒的消光特性研究

利用离散偶极近似(Discrete Dipole Approximation-DDA)算法,从理论上模拟分析了金银核壳结构复合纳米颗粒的消光光谱以及不同核壳厚度、不同介质折射率情况下峰位的变化情况。研究结果表明,随着壳层厚度的增加,复合纳米颗粒的消光谱线先逐渐形成两个与单质金属纳米颗粒相似的消光峰,后又逐渐合为一个半峰宽度较宽的消光峰;在不同介质环境中复合纳米颗粒的消光峰都随着介电常数的增大出现红移;无论是作为核层还是壳层,银对总体消光谱线的作用都要比金强。     

核壳结构CdS/ZnS纳米微粒的制备与光学特性

用微乳液法制备CdS纳米微粒 ,以ZnS对其进行表面修饰 ,得到具有核壳结构的CdS/ZnS纳米微粒 .采用X射线衍射 (XRD)、透射电镜 (TEM )表征其结构、粒度和形貌 ,紫外 可见吸收光谱 (UV)、光致发光光谱(PL)表征其光学特性 .制得的CdS近似呈球形 ,直径为 3.3nm ;以XRD和UV证实了CdS/ZnS核壳结构的实现 .研究了不同ZnS壳层厚度对CdS纳米微粒光学性能的影响 ,UV谱表明随着壳层厚度的增加纳米微粒的吸收带边有轻微的红移 ,同时短波吸收增强 ;PL谱表明壳层ZnS的包覆可减少CdS纳米微粒的表面缺陷 ,带边直接复合发光的几率增大 ,具有合适的壳层厚度时发光效率大大提高 .     

银粒子的表面修饰及荧光表面增强效应

采用表面化学修饰制备了Ag-SiO2核-壳纳米粒子,发现SiO2包裹壳层形状随其厚度而改变,包裹初期SiO2壳层依托银核的形状生长,随着壳层厚度增加则趋于热力学稳定的球状。银纳米粒子的表面等离子体共振可由SiO2包裹壳层厚度调变,银核吸收谱峰随壳层厚度增大而红移。Ag-SiO2核-壳纳米粒子可极大增强罗丹明6G的荧光强度,且表面增强效应与壳层的厚度密切相关。     

镜像对称结构一维光子晶体的透射谱研究

用传输矩阵法研究镜像对称结构一维光子晶体（ABCB）m（BCBA）m的透射谱,发现：在很宽的禁带范围内出现单条透射峰,透射峰随m的增加而越来越锋锐;随着A层介质厚度dA和折射率nA的增大,透射峰向高频方向移动;随着B层介质厚度dB和折射率nB的增大,透射峰则向低频方向移动;随着C层介质折射率nC的增大,透射峰则快速向低频方向移动;随着入射角θ的增大,透射峰向高频方向移动的同时禁带宽度也跟随着变化。此镜像对称结构光子晶体的光传输特性对光子晶体设计新型光学器件有一定的参考意义。     

罗丹明6G在醇溶液中的荧光频移特性分析

罗丹明6G在甲醇、乙醇、乙二醇溶液中均发出较强的荧光。当醇溶液浓度为33.3%时,基本不存在频移现象。当醇溶液浓度为99.7%时,荧光峰发生蓝移或红移,分析认为该频移是由罗丹明6G和醇类物质分子相互作用(如氢键、静电吸引)导致激发态能量升高、荧光峰蓝移,与醇类物质分子中羟基OH的孤对电子跃迁导致荧光能量降低、荧光峰红移,这两种因素相互竞争的结果,且在高浓度醇溶液中,羟基OH数量越多,红移越明显。     

激光入射角度对薄膜热场分布影响的数值分析

在多层介质薄膜中，激光的入射方式是影响薄膜抗损伤能力的关键因素之一.提出了一种模拟锥角高斯光入射多层介质薄膜后电场和热场分布的方法.该方法能够分析薄膜中高斯光各个角谱分量叠加形成的电场分布，进而得到由于薄膜本征吸收产生的热量沉积以及薄膜内部的温度场分布.针对中心波长为4.3 μm的中红外高反膜进行了分析，给出了高反膜系的温升峰值随激光入射角度和偏振态的变化.结果表明：对于s偏振光，斜入射时膜系的最高温升峰值高于垂直入射峰值，而p光的结果则相反.此种模拟方法克服了原有方法对激光入射角度的限制，较好地反映出斜入射情况下激光偏振态对薄膜损伤的影响. 关键词： 多层介质薄膜 高斯光 热过程 数值分析     

LiB3O5晶体上四倍频增透膜设计

采用矢量法设计了三硼酸锂（LiB3O5,LBO）晶体上1 064 nm、532 nm、355 nm和266 nm四倍频增透膜.结果表明,在1 064 nm、532 nm、355 nm和266 nm波长的剩余反射率分别为0.001 9％、0.003 1％、0.006 1％和0.004 7％.根据容差分析,薄膜制备时沉积速率准确度控制在＋6.5％时,基频、二倍频、三倍频和四倍频波长的剩余反射率分别增加至0.24％、0.92％、2.38％和4.37％.当薄膜材料折射率的变化控制在＋3％时,1 064 nm波长的剩余反射率增大为0.18％,532 nm、355 nm和266 nm波长分别达0.61％,0.59％,0.20％.与薄膜物理厚度相比,膜层折射率对剩余反射率的影响大.对膜系敏感层的分析表明,在1 064 nm和266 nm波长,从入射介质向基底过渡的第二层膜厚度变化对剩余反射率的影响最大,其次是第一膜层.在532 nm和355 nm波长,从入射介质向基底过渡的第一和第四膜层是该膜系的敏感层.误差分析也表明,薄膜材料的色散对特定波长的剩余反射率具有明显影响,即1 064 nm、532 nm、355 nm和266 nm波长的剩余反射率分别增加至0.30％、0.23％、0.58％和3.13％.     

Interaction of terahertz waves propagation in a homogeneous,magnetized, and collisional plasma slab

ABSTRACT

The properties of terahertz waves propagation in a homogeneous, magnetized, and collisional plasma are studied in this paper. We first theoretically calculate the reflectance and absorbance coefficients for terahertz waves passing through this region. Then, numerous simulations are conducted to investigate the influence of the plasma on the terahertz waves propagation. According to the results, the plasma density, collision frequency, and magnetic field play important roles in dielectric spectra, and then result in large impacts on the propagation with the variation of the plasma thickness, incident angle, and the gas pressure. The absorbance increases with the increase of plasma density, and the collision frequency. With respect to the collisional absorption and electron cyclotron resonance, the absorbance first increases to its maximum peak and then decreases as the wave frequency increases. When the plasma density increases, the peak value shifts to a higher frequency. Meanwhile, the plasma slab acts as the absorber or reflector with the variation of the gas pressure and the plasma thickness. These results provide supplementary information on the terahertz waves propagation in plasma and can serve as a theoretical basis for its application.     

组装条件对涂布法制备SiO2结构色涂层光谱性质影响研究

为了实现结构色涂层在纸张表面的快速制备，研究不同组装条件对SiO₂结构色涂层呈色效果的影响，采用快速涂布的方法，在纸张表面制备出了大面积且具有随角异色特性的结构色涂层。探讨SiO₂微球粒径、分散液浓度及涂布次数等因素对结构色涂层光学特性的影响，通过优化自组装条件和分析周期性结构构筑类型，阐明快速涂布法构建的SiO₂微球在激光打标纸上的自组装过程及结构色呈色机理。应用数码相机、3D激光共聚焦形貌测量显微镜等仪器对样品的颜色外观和微观结构进行测量，表征样品的呈色性能及表面结构。使用X-Rite MA68Ⅱ多角度分光光度仪及光纤光谱仪测量反射光谱，进而用CIEL*a*b*色度值对制备的结构色涂层的光学性能进行分析。结果表明，通过快速涂布自组装法制备所得的结构色涂层，SiO₂微球粒径尺度对样品色调影响显著，随着微球粒径的增加，反射光谱中心波长发生红移，且该涂层有角度依赖特性，当固定入射角度为45°时，随着探测方向与镜面反射方向夹角的增大，中心波长发生红移；微球溶液的浓度可以调控结构色涂层反射光谱曲线的半高宽及反射率峰值，进而影响样品的亮度和彩度，而对于光子带隙的位置无明显影响。微球浓度为4%时，样品表面呈现出基材本身的黑色，微球浓度为8%时，200，220和250 nm粒径的样品表面分别可以呈现彩度较低的蓝色、绿色、黄色，微球浓度增加到10%时，纸张表面的结构色涂层彩度提高，色调不变；随着涂布次数的增加，反射光谱曲线的半高宽变窄，且反射峰位发生蓝移，涂布次数达到3次时，反射峰位最接近于根据布拉格定律计算出的理论值，但涂布次数的增加也使得结构色涂层表面产生白色的不均匀现象。     

Vibration of scanning near-field optical microscope probe with laser-induced thermal effect using Timoshenko beam theory

The Timoshenko beam theory, including the effects of rotary inertia and shear deformation, is used to analyze the resonant frequency of lateral vibration of scanning near-field optical microscope (SNOM) tapered probe with a laser-induced thermal effect. In the analysis, the thermal effect can be considered as an axial force and is dependent of temperature distribution of the probe. The Rayleigh–Ritz method is used to solve the vibration problem of the probe. According to the analysis, the frequencies of the first three vibration modes increase when the thermal effect is taken into account. The effects of shear deformation and rotary inertia on the frequency ratio of a Timoshenko beam to an Euler beam increase when the mode number increases and the contact stiffness decreases. In addition, the frequency of mode 1 increases with increasing taper angle and coating thickness of the probe. Comparison of the frequency of a SNOM probe coated with Al, Ag, or Au, the highest is with Al coating, and the lowest is with Au coating.     

镀膜法改善有机薄膜太阳能电池光学性能

有机活性材料的低载流子迁移率使得有机光伏电池的电极收集到的电荷较少。增加活性层光吸收能够增加激子的产生数从而增加电极收集到的电荷,提升器件的性能。通过对器件模拟的方法,研究以P3HT：PCBM为活性层的薄膜太阳能电池的光学性能。 在此基础上,提出采用镀多层高反射膜的方法改善电池器件的光学性能。结果表明：活性层厚度对电池器件的光吸收起到主导作用;镀多层高反射膜在活性层厚度小于160 nm、Ag厚度小于20 nm时能大幅度改善电池器件的光学性能,光生激子总数随活性层厚度的增加而迅速增多,并且在活性层厚度约为150 nm时为一个最佳值。     

Interface corrugation effect on the polarization anisotropy of photoluminescence from (311)A GaAs/AlAs short-period superlattices

Studying GaAs/AlAs superlattices containing a quantum-well-wire array revealed photoluminescence polarization anisotropy for samples with GaAs layers less than 21 Å thick. It was found that polarization for a thickness of more than 40 Å was mainly due to valence band anisotropy, whereas polarization for a thickness of less than 21 Å was equally attributable to both valence band anisotropy and anisotropy associated with interface corrugation. For a GaAs layer thickness of less than 21 Å, a blueshift of the Γ electron-Γ heavy hole transition was observed. In this transition, the position of the peak of photoluminescence from the GaAs/AlAs (311)A superlattices containing a quantum-well-wire array is shifted toward higher energies compared to the (311)B and (100) superlattices containing no quantum-well wire with the same GaAs layer thickness. The conclusion was made that a blueshift is observed in GaAs/AlAs superlattices with GaAs layers less than 21 Å thick and a red-shift is observed when the thickness is larger than 43 Å.     

积分球非中性对出射光谱的影响

从积分球非中性的角度出发,研究了光(辐射)经过积分球后的光谱性质变化.根据积分球理论公式,推导了积分球光谱透过率的非中性与内壁涂层光谱反射比非中性的关系,证明积分球非中性通常大于内壁涂层非中性;且内壁涂层非中性一定时,涂层反射比越高,积分球非中性越大.然后分别以A光源和氙灯作为入射光源,测量了硫酸钡和聚四氟乙烯两种典型...     

Photoluminescence and lasing properties of InAs/GaAs quantum dots grown by metal-organic chemical vapour deposition

Photoluminescence （PL） and lasing properties of InAs/GaAs quantum dots （QDs） with different growth procedures prepared by metalorganic chemical vapour deposition are studied. PL measurements show that the low growth rate QD sample has a larger PL intensity and a narrower PL line width than the high growth rate sample. During rapid thermal annealing, however, the low growth rate sample shows a greater blueshift of PL peak wavelength. This is caused by the larger InAs layer thickness which results from the larger 2-3 dimensional transition critical layer thickness for the QDs in the low-growth-rate sample. A growth technique including growth interruption and in-situ annealing, named indium flush method, is used during the growth of GaAs cap layer, which can flatten the GaAs surface effectively. Though the method results in a blueshift of PL peak wavelength and a broadening of PL line width, it is essential for the fabrication of room temperature working QD lasers.