基于菌紫质的光开关原型器件研究

本文分析和讨论了细菌视紫红质的饱和吸收特性及互补抑制特性,在此基础上进行了细菌视紫红质光开关的实验研究。研究证明了被激发到M态的细菌视紫红质分子对紫光有较大的吸收,而处于基态的分子则对黄光有较大吸收。随着入射黄光强度的增加,菌紫质对黄光的吸收呈饱和吸收特必,时菌紫质对紫光呈较大吸收,而较强的紫光照射将会使此饱和吸收阈值增加,使得菌紫质对黄光的吸收又增大,从而黄光和紫光表现出互补透射特性。利用紫光和黄光控制菌紫质分子在M态和基态上的分布,我们实现了对不同的波长光和选通或者关闭,即光开关模型。     

光计算

研究了基于细胞视紫红质(简称BR或菌紫质)变种材料:D96N的3种光逻辑操作,在633 nm激发光照射下,菌紫质分子会被激发到M态.处于M态的菌紫质对412 nm的紫光呈较大吸收,会抑制同时人射的紫光。选择合适的紫光强度,通过CCD观测被抑制的4 12 nm检测光透射强度分布,模拟了"非"、"或非"、"与非"几种基本的光子逻辑操作。     

基于细菌视紫红质光子逻辑门的实验研究

研究了基于细菌视紫红质(简称BR或菌紫质)变种材料D96N的3种光逻辑操作.在633nm激发光照射下，菌紫质分子会被激发到M态，处于M态的菌紫质对412nm的紫光呈较大吸收，会抑制同时入射的紫光.选择合适的紫光强度，通过CCD观测被抑制的412nm检测光透射强度分布，模拟了“非”、“或非”、“与非”几种基本的光子逻辑操作. 关键词： 细菌视紫红质 光子逻辑门 互补抑制     

光纤中慢光群折射率限定特性研究

粒子在基态和亚稳态之间的振荡会导致探测光吸收的降低,而探测光束在很窄的频率范围内吸收的降低,会使介质的感生折射率在同样范围内迅速变化,从而改变群折射率ng=n(ω)+ωdn/dω。本文利用光纤慢光理论,对不同条件下的群折射率限定和群速度的变化特性展开讨论。群折射率随光纤长度的增加而降低,不同离子浓度的掺铒光纤中慢光的感生群折射率均随调制频率的增加而降低,同时在不同的调制频率条件下,群折射率随入射信号光强度的增大均有一个饱和的过程。     

关于"光电子的发射率"的几种假设

1问题的提出 在光电效应的教学中，关于“光电流的饱和值im与入射光强度I成正比”的规律是否要受到“入射光频率v一定”的条件的制约问题，一直在争论不休．具体地说，若频率分别为v1和v2的红光和紫光都能使光电管的阴极发射电子，则在强度相同的红光和紫光照射下，所产生的饱和光电流im1和im2究竟哪个值更大些呢？     

机械抖动棱镜式激光陀螺出射光强度特性

针对棱镜式激光陀螺在抖动状态下出射光强度被调制的现象, 系统地研究了机械抖动对棱镜式激光陀螺中光传输轨迹和光电探测器的影响机理. 在对现有棱镜式激光陀螺性能进行分析的基础上, 应用数值模拟和有限元分析方法, 将对称型全反射棱镜纳入四棱镜陀螺的结构设计方案, 并给出了由机械抖动引起的应力双折射和光电探测器位置偏移与出射光强度的一般关系. 结果表明, 机械抖动会使棱镜产生应力双折射, 使激光光路发生改变, 同时造成光电探测器与出射光束产生相对位移, 导致出射光强度幅值产生调制. 使用全对称型的陀螺结构, 选取具有合适折射率的对称型棱镜, 减小探测器与出射光斑中心的相对位移, 可以将出射光强度调制幅值相比原先减小52.63%以上, 显著地改善出射光强度被调制的现象. 此分析结果为提高激光陀螺的可靠性提供了重要参考.     

球形壳核量子点中杂质能谱及其非线性光学吸收性质的研究

量子点是一种新型的低维半导体材料,其非线性光学效应是人们关注的重点。本文主要针对球形壳核量子点中的非线性光学吸收特性展开讨论,拟运用了有限差分方法求解球形壳核量子点中杂质态的能级与束缚能。进一步采用密度矩阵法和迭代法获得系统光吸收系数表达式,分析形壳核量子点中的非线性光吸收系数影响因素。研究结果表明:球形壳核量子点中电子的9个低能级都会随着量子点半径R的增大而降低。在考虑加入杂质时,能级会降落得更快,并且引起能级排序之间的变化,从而导致束缚能级排序的变化。对于固定的径向量子数而言,我们发现相邻能级之间的能级间隔会增加,这导致了吸收峰谱线发生蓝移。此外,总的光吸收系数的强度随入射光强度的变化明显发生改变。当入射光强度增大时,不管是否考虑杂质,总的吸收系数在急剧地减少。当入射光强度达到一定值时,吸收峰达到饱和。当入射光强度超过这个临界值,吸收谱线会被分裂成两个吸收峰。     

菌紫质光致变色吸收特性的二能级理论研究

采用二能级模型(B态和M态)简化菌紫质(bR)光循环过程,建立了菌紫质光致变色吸收特性的数学方程,数值计算了bR膜对570nm单光束和对570nm与412nm双光束的吸收特性.计算表明,bR膜的光吸收特性与入射光波长、入射光强、摩尔消光系数、光密度和M态寿命有很大的关系.bR膜用于光存储时,读出光强和M态寿命是影响bR读出使用时间的两个重要因素.570nm与412nm双光束作用于bR膜时,可以实现以光控光操作,但由于570nm黄光的透过动态范围要比412nm紫光的透过动态范围大得多,因而在实际应用中应以黄光作为信息光,紫光作为控制光.基于bR膜对黄、紫光束的吸收特性,可以将其应用于亮背景滤除、反象器、图象相减、光寻址空间光调制器等光信息处理领域.     

辅助紫光提高菌紫质全息衍射效率的实验和理论研究

由于菌紫质样品的饱和吸收特性，在全息记录中，当记录光强大于样品的饱和光强时，全息光栅透过率随记录光相位差的分布远离余弦型，因此衍射效率的稳定值很低.菌紫质样品在红光和紫光共同作用下存在着双光束互补抑制效应，紫光可以抑制红光的透过率，提高红光的饱和光强，使记录区域由非线性区移至线性区，从而使全息光栅透过率随记录光相位差的分布变为余弦型，可以有效地提高全息衍射效率.实验证明，辅助紫光大大提高了菌紫质样品全息衍射效率的稳定值.根据此原理，建立了三光束全息光存储系统，在红光记录全息图的同时加入辅助紫光，可以使全息图衍射效率及衍射像的像质得到提高. 关键词： 菌紫质 全息存储 衍射效率 饱和吸收     

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     

基于胆红素荧光增强效应的锌离子探针特性研究

锌离子Zn^2+对胆红素BR有着显著的荧光增强效应,基于该荧光特性,利用紫外可见光吸收和稳态荧光光谱技术提出了一种BR作为荧光探针用于Zn^2+浓度检测的新方法,特别是首次采用在波长663和600nm处的稳态荧光强度比值方法系统地研究了其与锌离子浓度在0~90μmol·L^-1范围内变化的关系,与常用的单波长荧光强度探测方法比较,有效地避免了探针浓度变化及激发光强度变化等非目标因素的影响。实验研究结果发现BR荧光探针对Zn^2+的识别行为在0~20μmol·L^-1范围内,探针BR的荧光强度比值I663 nm/I600 nm与Zn^2+的浓度之间具备线性增长关系,尤其是0~10μmol·L^-1有非常好的线性关系,线性相关系数r=0.999 87,同时Zn^2+检测限为0.1μmol·L^-1。在20~90μmol·L^-1范围内,荧光强度比值I663 nm/I600 nm趋于饱和。研究发现对实时检测人体内的Zn^2+具有很好的应用前景。     

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。     

GeSe2非晶半导体薄膜中光致结构及性能变化

运用X射线衍射分析、红外光谱分析、扫描电镜分析和透射光谱分析，研究了GeSe2非晶半导体薄膜经514.5nm波长的氩离子激光辐照后的结构及性能变化。实验结果表明，经热处理和激光辐照后，薄膜的光学吸收边均移向短波长处，这种移劝随着辐照激光强度和辐照时间的增加而增大，并且在退火薄膜中是可逆的，扫描电镜分析结果表明，薄膜在激光辐照后有微晶析出，这种微晶的析出量随着辐照激光强度的增强而增加。     

野生型细菌视紫红质薄膜光谱响应特性的实验研究

细菌视紫红质 (Bacteriorhodopsin ,简称BR)是嗜盐菌细胞膜内的一种光敏蛋白质。BR薄膜材料具有优异的光循环特性和光致变色特性 ,在光信息处理领域中有广阔的应用前景。文章通过紫外 可见光光纤光谱仪测试野生型细菌视紫红质 (BRWT)在经过 5 32nm的YAG激光的泵浦激励后 ,薄膜对探测光的吸收光谱变化情况来着重讨论BRWT的光谱响应特性。采用的样品基态 (B态 )最大吸收波长均为 5 6 2nm ,光密度分别为OD(WT1) 562nm=2 0 4 ,OD(WT2 ) 562nm =1 37。实验结果表明 ,在 5 5 0～ 6 5 0nm波长范围内 ,两个BRWT分子膜对探测光随着探测时间的延长均出现吸收增强的现象。利用双e指数曲线拟合方法分析出 5 5 0～ 6 5 0nm吸收增强的变化过程分为快过程和慢过程 ,其对应的时间常数BRWT1分别约为 11ms和 6 0s ,BRWT2 分别约为 2 4ms和 35s。     

基于标准CMOS工艺的UV/blue光电探测器

基于UMC 0.18μm CMOS工艺,提出一种适合紫外/蓝光探测的探测器,该器件由栅体互联的NMOS晶体管和横向/纵向光电二极管构成.其中,浅结的光电二极管由UMC工艺中Twell层(浅P阱)和Nwell层形成,以增强其对紫外/蓝光的吸收,栅体互联的NMOS晶体管可以放大光电流,提高探测器的灵敏度和动态范围.仿真结果表明,本文设计的紫外/蓝光探测器具有低的工作电压和暗电流,对300~550nm波长范围的光具有高的响应度和宽的动态范围.在弱光条件下(光强小于1μW/cm2),响应度优于105 A/W,随着光强增大,响应度逐渐降低,但总体仍超过103 A/W.     

Optically addressed direct-view display based on bacteriorhodopsin

First experimental results from a direct-view display made from bacteriorhodopsin (BR) are presented. A dielectric mirror in direct contact with the photoactive BR layer forms the core of the BR display. The dielectric layer both decreases the light intensity necessary for writing and protects the observer from transmitted laser light. By illuminating the BR display with a suitably filtered light source from the rear we achieve the result that the information appears to the observer with an intensity contrast of more than 70:1, accompanied by a significant color shift. The combination of both enhances the visibility of and the ability to discern the information significantly. On the BR display the information appears in yellow on a dark purple-red background.     

Gold-bead scanning near-field optical microscope with laser-force position control

We have developed a scanning near-field optical microscope with an optically trapped metallic particle that has a small diameter compared to the wavelength of visible light. In this microscope we employed spot illumination to enhance the intensity of light scattered from a probe particle so we could reduce the diameter of the probe particle to 40nm. We detected slight irregularities of the surface of the cover glass near 10-nm depth. Also, we observed gold colloidal particles on the surface of the cover glass.     

光致变色菌紫质薄膜的动态光学响应特性

用二能级光致变色模型,理论分析了菌紫质薄膜在570nm单光束和570nm与412nm双光束作用下光致变色的动态光学响应特性.计算表明,M态寿命越长,入射光强越大,则透过光的响应越快,入射光透过率饱和值越大.在双光束的作用下,可以用570nm的黄光调制412nm紫光的透射光强,实现以光控光操作.根据计算结果分析了bR膜在运动探测应用中的特点.