远红外探测技术的进展

一、引 言 电磁波谱中波长介于红外和微波之间(波长30微米至3毫米)的远红外谱区是一个重要的过渡区,许多重要的物理过程都与这一谱区的辐射现象有着密切的联系.例如,大部分轻分子的纯转动谱、固体中晶格振动和其它元激发过程所涉及的吸收现象都发生在这个谱区;磁约束等离子体在     

半导体氮化铟(InN)的晶格振动

本文总结了新型半导体InN薄膜晶格振动研究的现状,主要为Raman散射光谱及部分红外光谱的研究结果。重点内容为InN(包括六方纤锌矿结构和立方闪锌矿结构)的布里渊区中心(Γ点)声子结构、电子激发态(等离子激元)与纵光学声子耦合、无序化激发模和晶格振动模的温度、应力效应等,也涉及部分和InN有关的氮化物合金以及超晶格、量子阱和量子点等结构的晶格振动研究。同时对相关材料和结构的Raman光谱研究作了一些展望。     

半导体氮化铟(InN)的晶格振动

本文总结了新型半导体InN薄膜晶格振动研究的现状，主要为Raman散射光谱及部分红外光谱的研究结果。重点内容为InN(包括六方纤锌矿结构和立方闪锌矿结构)的布里渊区中心(Γ点)声子结构、电子激发态(等离子激元)与纵光学声子耦合、无序化激发模和晶格振动模的温度、应力效应等，也涉及部分和InN有关的氮化物合金以及超晶格、量子阱和量子点等结构的晶格振动研究。同时对相关材料和结构的Raman光谱研究作了一些展望。     

碳炔分子红外振动光谱的理论模拟研究

碳炔分子具有不同的结构，相应的红外谱图具有不同的振动吸收峰位。本文以GAUSSIAN98计算程序在HF水平选用6—31 G(d，p)基组对两种不同结构碳炔的红外光谱进行理论模拟计算。结果表明两种不同结构的碳炔分子的红外振动吸收峰位存在差异，不同共轭碳链长度影响红外吸收峰的峰位和峰强度。计算结果可应用于碳炔材料红外谱图的谱峰归属和分析。     

单壁碳纳米管晶格振动模及红外吸收光谱的研究

碳纳米管晶格动力学的研究可以提供碳纳米管结构和螺旋性等方面的相关信息。在室温下测量了单壁碳纳米管的红外吸收光谱,首次在透射法模式下观察到了其晶格振动模的红外吸收峰,通过与晶格动力学理论计算值对照,做出了振动模的初步归属。讨论了单壁碳纳米管高频振动模与管径的关系,并与高取向热解石墨振动模进行了对比。结果表明,红外吸收光谱包含有碳纳米管的许多信息,是研究其晶格动力学的有效方法。     

石吊兰的红外光谱分析

本论文首次采用傅立叶变换红外光谱法对云南当地药材石吊兰的根、茎、叶和花进行了对比研究, 比较了它们红外光谱的异同。结果表明: 同一株石吊兰的不同部位, 它们吸收峰的峰形大体相同, 但由于它们所属的部位不同, 它们的化学成分和相对含量出现差异, 它们红外光谱的吸收峰位置和吸收强度均有不同。分析获得的红外光谱, 发现石吊兰的根、茎、叶和花均有不同的缺峰现象。根据各种化学键和官能团振动所引起的吸收峰形状和范围, 判断推理出石吊兰中含有生物碱、黄酮类化合物、石吊兰素(即黄酮甙元)和β-谷甾醇等化合物。石吊兰的红外光谱分析为石吊兰的定量分析和定性分析提供了科学依据。     

BaBPO5晶体晶格振动光谱研究与第一性原理计算

通过偏振拉曼光谱和第一性原理计算对非线性光学晶体BaBPO₅的 晶格振动模式进行了研究. 实验得到了不同几何配置下、在100–1600 cm^-1范围内的晶体偏振拉曼光 谱与傅里叶变换红外吸收谱, 结合因子群分析方法研究了晶体的外振动与内振动模式特征. 分析表明拉曼振动主要来自于PO₄四面体和BO₄四面体的振动, 且PO₄基团振动具有较强的拉曼与红外活性. 此外,根据第一性原理对晶体拉曼振动进行了数值模拟, 进一步明确了拉曼峰与晶体中原子振动的对应关系, 计算表明拉曼光谱中位于672 cm^-1峰位来自晶体中B–O–P键的伸缩振动, 这是晶体中PO₄四面体和BO₄四面体共顶点连接的特征结构在光谱中的体现.     

高压合成立方氮化硼的振动光谱

 本文利用FT-IR和Raman光谱对用不同触媒高压合成的不同颜色立方氮化硼晶格振动的声子吸收和散射进行了研究。获得了较完整的晶格振动信息，并在1 000~1 300 cm^-1范围内，观测到了3个新的振动谱带，其中一个位于1 089 cm^-1， 归属为体TO声子和表面TO声子组合带，另两条513、801 cm^-1推测为杂质诱发吸收带。     

自旋波-声子耦合对反铁磁体红外吸收谱的影响

由于交换作用常数受到磁离子间距离变化的影响是不可忽略的,在磁有序物质中存在自旋波和声子的耦合作用。本文探讨了非金属反铁磁体中自旋波-声子耦合在红外吸收谱上可能有的表现,辐射场的电偶极矩作用在激发一个光频支声子的同时,通过自旋波-声子耦合又激发两个自旋波和一个声子,这就在晶格吸收谱的高频边缘以外形成附加吸收带。当反铁磁体的Néel点足够高,并且自施波态密度有尖锐的极大值时,附加吸收带就有超出晶格吸收边缘足够大的能量,且有明显的峯形,上述吸收峯就应在实验上观测到。把这一结果应用于NiO,解释了它的红外光谱中0.24电子伏的附加吸收峯,计算得到与实验相符合的吸收能量和吸收强度,并指出这一吸收机构只能在反铁磁体中而不能在铁磁体中发生。本文最后指出,Mizuno和Koide在企图解释同一现象的工作中,所探讨者相对于本文所考虑的跃迁机构,它只可能产生极其次要的贡献。     

黄方程与极化激元

如果晶体元胞含两个原子,其格波(具有波的形式的晶格振动模)除了三支声学波外,还有三支光学振动波.在长波极限下(即光学声子波长远大于晶格常数),元胞中两个粒子的光学振动方向相反,而元胞的质心则保持静止.在考虑极性晶体与红外光的相互作用以及电子与晶格的相互作用时,长波长光学振动具有特殊的重要性. 对于极性晶体,正负离子在光学振动时会伴随产生极化,由此产生的宏观电场反过来又影响晶格光学振动模的频率,造成了纵光学振动(振动方向与波传播方向平行)与横光学振动(振动方向垂直于波传播方向)频率的不同.30—40年代的深入研究表明,这种…     

Electron-interface-optical-phonon interaction in rectangular quantum wire and quantum dot

Under the dielectric continuum model and separation of variables, the interface optical (IO) phonon modes and electron-optical-phonon interaction in rectangular quantum wire and quantum dot embedded in a nonpolar matrix are studied. We found that there exist various types of IO phonon modes in rectangular nanostructures. The IO phonon modes in rectangular quantum wire include IO-propagating (IO-PR) and IO-IO hybrid phonon modes, while the IO phonon modes in rectangular quantum dot contain IO-IO-PR and IO-PR-PR hybrid phonon modes. The results of numerical calculation show that these hybrid phonon modes contain corner optical (CO) phonon modes and edge optical (EO) phonon modes. The potential applications of these results are also discussed.     

半导体中定域模,准定域模晶格振动的光谱研究

本文讨论了用光学方法研究杂质诱发定域化振动模的理论模型,分门别类地论述了半导体中杂质诱发的定域模、禁带模、共振模和准定域模晶格振动及非晶态半导体的晶格振动谱,给出了它们的综合结果。半导体中杂质诱发定域模已被人们广为研究,作者主要以自己的结果阐述了禁带模、共振模、准定域模和非晶态半导体振动谱研究在近年来取得的重要进展。除以较多篇幅研究各种定域化振动模的位置外,本文还从键—电荷模型出发讨论了杂质诱发振动吸收带的强度。     

Coherence and Anticoherence Induced by Thermal Fields

Interesting coherence and correlations appear between superpositions of two bosonic modes when the modes are parametrically coupled to a third intermediate mode and are also coupled to external modes which are in thermal states of unequal mean photon numbers. Under such conditions, it is found that one of linear superpositions of the modes, which is effectively decoupled from the other modes, can be perfectly coherent with the other orthogonal superposition of the modes and can simultaneously exhibit anticoherence with the intermediate mode, which can give rise to entanglement between the modes. It is shown that the coherence effects have a substantial effect on the population distribution between the modes, which may result in lowering the population of the intermediate mode. This shows that the system can be employed to cool modes to lower temperatures. Furthermore, for appropriate thermal photon numbers and coupling strengths between the modes, it is found that entanglement between the directly coupled superposition and the intermediate modes may occur in a less restricted range of the number of the thermal photons such that the modes could be strongly entangled, even at large numbers of the thermal photons.     

纤锌矿型量子级联激光器的界面与受限声子比较(英文)

利用传输矩阵方法对纤锌矿型量子级联激光器有源区的界面与受限声子进行了研究.计算结果显示:在纵光学频域有一组界面声子与二组受限声子存在,而且最低频率的两个界面声子在一定条件下能转变为受限模式.通过比较界面声子与受限声子的色散及声子势发现两者有很大不同,且计算电声散射速率可以发现由这两种声子引起的散射率是可比拟的.     

The Radial-Azimut ha1 Inst ability of an Isothermal Magnetized Accretion Disk

The radial-azimuthal instability of an isothermal magnetized accretion disk is examined in this paper. We find that the azimuthal perturbation enhances the instability of the magneto-acoustic and non-axisymmetric modes. The magnetic field induces and enhances the instability of magneto-acoustic modes, but stabilizes the non-axisymmetric modes in the outer disk. The viscous modes are always stable. The instability of magneto-acoustic modes are dominant in this disk.     

由光子晶体局域模对称关系分析其简并性

使用平面波展开法计算了二维正方格子介质柱光子晶体在改变中央介质柱半径的情况下谐振腔的模式，根据所计算的局域模式场分布的对称关系，研究了二维光子晶体谐振腔模式的简并性.结果表明：具有C4v对称群光子晶体谐振腔，存在着二重简并偶极模和二重简并六极模，同时也存在非简并单极模和四极模，二重简并模的90°旋转态与其形成简并对.模式的简并与非简并可以直观地通过考察模式场分布的对称关系而得到.     

包含左手材料的四层平板波导中的光导模

研究一个芯子层是左手材料,其他三层由传统材料构成的四层平板光波导系统,利用图解法对各种TE偏振的导波模式的解进行详细分析.研究表明,四层左手材料光波导既能支持振荡导模,也能支持表面导模,与三层左手材料光波导相比较,此四层波导的导波模式呈现一些新的特性.对于中间传统材料层存在振荡场的情形:芯子层支持振荡导模的光波导中存在基模,并且高阶振荡导模出现模式缺失的性质;芯子层支持表面导模的光波导可以支持基模和多个高阶模式,并且存在模式兼并的性质.对于中间传统材料层存在衰减场的情形,此四层波导结构可等效为三层左手材料光波导.这些新的光波导传输性质对各种光波导器件的制作有潜在的应用价值.     

Mode classification and loss mechanism in air-core Bragg fibers

With an equivalent mode-solving model, the mode spectra in air-core Bragg fibers are systematically studied by using an improved full-vector finite-difference method. All supported modes are classified into four categories, namely, guided modes, cladding modes, leaky modes and PML modes, among which the leaky modes can be further subdivided into radiation-like and evanescence-like leaky modes. To ensure that the modes are solved accurately and efficiently with this model, the strategy for choosing model parameters is suggested. Benefiting from this convenient mode solver, the characteristics of cladding modes are observed in details, and potential applications are suggested. Moreover, the rapid loss of a hybrid mode at lower frequencies is explained by an evanescence-like leaky mode induced cutoff, which is different from that of TE₀₁ mode due to the failure of band gap confinement.     

含左手材料光纤的表面模特性

在弱导条件下,利用Maxwell方程组,对纤芯是左手材料,包层是右手材料的光纤表面模进行了研究,得到了TE (TM)、 EH和 HE表面模的色散方程,.根据色散方程,画出了相应表面模和含左手材料光纤导模的色散曲线.比较这些色散曲线,发现了含左手材料光纤表面模一些新的特性.