无衍射特殊光束的产生与三维表征

无衍射光束(如贝塞尔光束、艾里光束)因具有无衍射、自愈合的特性, 在很多领域都有广泛的应用. 本文提出使用纯相位型空间光调制器对光场的复振幅进行调控, 从而可以产生多种复杂模式的无衍射光束, 如强度可独立调控的多个零阶贝塞尔光束, 两个高阶贝塞尔光束干涉生成的花瓣状无衍射光束, 具有多个主瓣的加速光束等特殊的无衍射光束. 通过在待测焦场附近放置一个平面反射镜, 使其沿光轴快速扫描光场, 并由数字相机同步拍摄反射回来的一系列二维光场强度分布信息, 可实现对无衍射光束三维光场强度分布的快速测量和表征. 本实验方法和技术可以快速产生各种复杂的特殊光场并获得其精确的三维可视化重建效果, 在光学显微、光学俘获、光学微加工等领域有潜在的应用价值.     

吡咯俘精酸酐的图像光存储特性

对一种新型可用于可擦重写光存储的有机光致变色材料——吡咯俘精酸酐，测定了它的光致变色双稳态吸收光谱，呈色态的吸收峰在635nm，无色态的吸收峰在385nm。利用其双稳态特性，在吡咯俘精酸酐／PMMA薄膜上实现了图像光存储。所存储的图像对比度高，用普通相机在自然光下即可直接读出。在膜上存储的图像在室温下暗处保存6个月未见消退，估计此条件下保存期可以年计。     

光致变色双呋喃俘精酸酐的合成及其在平行图象存储中的应用

通过两步Stobbe缩合反应合成了一种双杂环俘精酸酐化合物, E,E-3,4-二[1-(2,5-二甲基-3-呋喃基)乙叉]-3,4-二氢呋喃-2,5-二酮(双呋喃俘精酸酐). 通过X射线单晶衍射, 对目标产物的分子结构进行了研究, 结果表明在该化合物中, 2个反应中心的距离分别是0.3394和0.3406 nm, 有利于光环合反应. 研究了该化合物在不同溶剂中的光致变色性行为, 并对目标产物在平行图象光信息存储中的应用进行了探索.     

碳酸钙微粒光致旋转的实验和理论研究

理论分析了由于光束轨道角动量和自旋角动量传递以及微粒的特殊形状导致微粒旋转的机理.实验建立了单光束激光光镊装置,不仅可以捕获并移动直径为微米量级的微小粒子,而且利用圆偏振光与微粒之间角动量的传递,实现了对具有双折射特性的碳酸钙微粒的光致旋转.实验中发现微粒的旋转不仅取决于光束的偏振态,还与微粒本身的形状有关,解释了实验中观察到的几种旋转现象.碳酸钙微粒旋转的最高转速达到12转/秒,转速与激光功率成正比.     

菌紫质高密度偏振全息光数据存储实验研究

实验研究了基因改性菌紫质BR_D96N薄膜在不同偏振光记录下的全息存储特性，比较了不同 偏振态记录光和读出光对衍射像光强及信噪比的影响. 实验结果表明，与其他偏振全息记录 相比，正交圆偏振光记录可实现衍射光偏振状态与散射噪声偏振状态的分离，得到高信噪比 的衍射像，同时还具有高的衍射效率. 以 He_Ne 激光器（633nm，3mW）为记录和读出光源 ，用空间光调制器作为数据输入元件，CCD作为数据读出器件，采用傅里叶变换全息记录的 方法，在 BR_D96N 薄膜样品60μm×42μm的面积上进行了正交圆偏振全息数据存储，达到 了2×10⁸bit/cm²的存储面密度，并实现了编码数据的无误读出与 还原. 关键词： 菌紫质 偏振全息 光致变色 光致各向异性 高密度光存储     

功率谱密度法标定光镊的三维光阱刚度

采用四象限探测器和功率谱密度法,搭建了一套快速标定光镊三维光阱刚度的测量系统.实验中,用四象限探测器记录微粒做受限布朗运动时的位置信息,用功率谱密度法标定光阱刚度,测得了直径0.97μm SiO2小球和直径1μm PMMA小球的光阱刚度与激光功率的关系.结果表明:对于SiO2小球,当激光功率为50~120mW时,光阱刚度与激光功率成正比;对于PMMA小球,当激光功率为80~130mW时,光阱刚度与激光功率成正比.该光镊系统可用于生物、物理等微观领域研究的高准确度测力系统.     

共轭读出法消除光致变色材料全息记录中的相位畸变

采用有机光致变色材料-吲哚俘精酰胺/PMMA薄膜作为可擦写全息记录介质,建立了一种能消除全息光存储中相位畸变的光路.此光路采用参考光的相位共轭光再现全息图,能有效消除物光路中由于光学元件失调和记录材料缺陷引起的相位畸变,是全息光存储中提高再现像像质的一种有用光路.     

吡咯俘精酸酐的光致各向异性研究

将有机光致变色化合物—吡咯取代俘精酸酐掺杂于PMMA中形成薄膜.在紫外光照射下,薄膜由无色态转换为呈色态.用650 nm线偏振激光照射薄膜,在由呈色态转变为无色态时产生光致各向异性.对633 nm的探测光具有正单轴晶体特性,光轴方向平行于激发光振动方向,光致二向色性率(D_⊥-D_∥)可达0.2,光致双折射率(n_∥-n_⊥)可达2×10^-3.实验还测量了光致各向异性与曝光量的特性曲线,发现最佳曝光量为13～20 J/cm²;理论分析了其原因.这些结果为俘精酸酐材料在光信息处理方面的应用提供了实验数据.     

菌紫质同线偏振全息记录时再现光偏振方向对衍射效率的调制

当用相同偏振方向的物光和参考光在菌紫质薄膜上记录光栅时,再现光的偏振方向会影响其衍射效率.采用琼斯矩阵方法对此进行了理论分析,结果显示,再现光的偏振方向对衍射光的光强产生余弦调制;当再现光的偏振方向平行或垂直于记录光的偏振方向时,衍射光仍为线偏振光,其他情况下衍射光均变成椭圆偏振光.再现光偏振方向对衍射效率峰值的调制为正向余弦调制,对衍射效率稳定值的调制为反向余弦调制(与前者在相位上相差π).加入辅助紫光可抑制光栅的饱和,从而使得再现光偏振对衍射效率稳定值的调制由反向余弦调制变为正向余弦调制,并且提高了衍 关键词： 菌紫质 光致各向异性 衍射效率 琼斯矩阵     

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