菲涅耳深区散斑强度统计特性及演化

利用直透光波和高斯散斑场的叠加理论和基尔霍夫近似研究了菲涅耳深区散斑的构成,给出了菲涅耳深区散斑场及其强度概率密度和对比度的表达式.利用原子力显微镜测量的随机散射表面高度分布数据模拟菲涅耳深区不同散射距离处散斑,并计算绘出其强度概率密度和对比度曲线.理论与模拟相结合研究这两个统计函数的特征和直透光强所占比例的影响,以及它们随散射距离的演化规律.     

随机散射屏的原子力显微镜形貌分析及其光散射特性

用原子力显微镜对三种不同粗糙度的随机散射屏的表面形貌进行了测量分析,发现它们在短程范围内具有明显的分形特征.对于粗糙度较大和较小的散射屏,分形特征分别以无规则的 高度调制和无特征大小的小颗粒的形式存在.用自仿射分形表面模型对散射屏的统计特性进 行了描述和拟合.光散射测量发现,散射光强在远轴区域按负幂函数下降,理论分析证明这 源于表面的分形结构;在近轴区域有散射亮环存在,用自仿射分形表面模型尚不能给出理论解释. 关键词： 随机散射屏 光散射 自仿射分形表面     

频闪云纹倍增技术的研究

本文提出了一种研测面内振动的技术——频闪云纹倍增技术.它可用商品化的低密度云纹栅获得高灵敏度的测量结果.     

强散射体产生的像面散斑对比度与随机表面及成像系统关系的研究

在对4f光学成像系统中强散射体形成的像面散斑的统计特性的研究中, 首先通过散斑场光波复振幅的一般形式和双重指数函数近似求出散斑光强的系综平均, 然后利用散斑场光波复振幅的实部和虚部的旋转变换法求出散斑光强的方差, 最后得出了散斑对比度与随机表面统计参量和系统参量的直接表达式. 本结果与现有文献中包含随机表面相关面积或散射粒子数目的隐含表达式相比具有明显的改进, 并对标定随机表面的散斑对比度法具有重要意义. 关键词： 随机表面 像面散斑 对比度     

The autocorrelation of speckles in deep Fresnel diffraction region and characterizations of random self-affine fractal surfaces

This paper studies the correlation properties of the speckles in the deep Fresnel diffraction region produced by the scattering of rough self-affine fractal surfaces. The autocorrelation function of the speckle intensities is formulated by the combination of the light scattering theory of Kirchhoff approximation and the principles of speckle statistics. We propose a method for extracting the three surface parameters, i.e. the roughness w, the lateral correlation length ξ and the roughness exponent α, from the autocorrelation functions of speckles. This method is verified by simulating the speckle intensities and calculating the speckle autocorrelation function. We also find the phenomenon that for rough surfaces with α= 1, the structure of the speckles resembles that of the surface heights, which results from the effect of the peak and the valley parts of the surface, acting as micro-lenses converging and diverging the light waves.     

菲涅耳衍射区和夫琅和费衍射区的动态部分相干光散斑场特性

研究了菲涅耳衍射区和夫琅和费衍射区动态部分相干光散斑的特性.利用部分相干光互强度传播的理论，得出了在部分相干光照明时，由运动散射体产生的动态散斑光强时空交叉的自相关函数的一般形式，并由此得出了散斑沸腾和平移的一般规律.通过适当选择光源和调整光路参数，在实验上得到了菲涅耳和夫琅和费衍射区的部分相干光散斑，对夫琅和费面上的动态部分相干光散斑的平移和沸腾现象进行了定性研究；采用光子计数及数据自动采集的方法，对部分相干光散斑随时间的演化及动态部分相干光散斑的沸腾进行了定量测量.这些实验结果与理论结果相符合. 关键词： 部分相干光动态散斑 时空交叉相关函数 沸腾     

利用原子力显微镜研究KTiOAsO4晶体的铁电畴

利用原子力显微镜研究了KTiOAsO4晶体的铁电畴,发现了这一实验方法的诸多特点,如放大倍数高,可以得到晶体表面的定量信息等,得到了KTiOAsO4晶体铁电畴的原子力显微镜照片,并结合化学腐蚀光学显微法的实验结果进行了研究,最后对铁电畴的机制与消除进行了理论讨论。     

应用于神经通路研究的微机电系统探针与低功耗低噪声单集成芯片系统

针对神经内海马区谷氨酸化学递质与神经电生理信号的并行双模检测需要, 设计了8通道电化学递质与电生理双模并行检测传感芯片微系统, 系统组件包括:基于SOI(Silicon-on-insulator)工艺衬底制备的微机电系统MEMS(Micro-electro-mechanical system)神经信息检测探针、低噪声颅内神经电小信号放大器、低功耗中速SAR(Successive approximation register)-ADC(Analog/Digital Converter)模/数转换器、精简低能耗OOK(On-Off-Keying)/FSK(Frequency-Shift-Keying)调制射频发射器.本微型神经信息传感芯片系统具有体积小、抗干扰、化学递质与电生理信号并行检测、灵敏性好、线性度高等特点.对电生理裸探针的4个电生理位点表面沉积铂黑, 电极阻抗优化为35.0 kΩ;通过酶固定技术在谷氨酸检测位点上纳米定向修饰酶复膜结构(Pt-mPD-GluOx)以形成具有特异选择性的生物识别点, 实现神经化学递质谷氨酸的检测;在6～35 μmol/L谷氨酸浓度范围内线性度是0.97, 单位面积灵敏度是0.0069 pA/(μmol/L), 电流响应误差<3.0 pA, 表明此探针可以实现特异选择功能.同时, 基于数模混合180 nm的ASIC(Application specific integrated circuit)芯片制造工艺(SmicRF180 nm 1Poly6M)制造的神经电生理传感后端信息调理单芯片, 其内部关键测试指标:微弱小信号低噪系电压放大器(等效输入噪声电压≤0.7 μV rms, 增益>70 dB, 电源/共模抑制比>100 dB等)、SAR-ADC(有效量化位数是12 bits, 功耗1.2 mW, 最大转换速率1 Msps, 信噪比为60.9 dB)、ASK/FSK调制的射频发射器(功放PA 4～5 dBm, 输出功率满足10 m辐射距离).此微型神经信息感知处理芯片集成检测系统, 可为海马区神经通路的研究提供便携、普适性的无线可穿戴设备.     

沉积工艺对二氧化锆薄膜生长特性影响的研究

利用反应离子束溅射、反应磁控溅射和电子束蒸发在K9基底上沉积ZrO2薄膜，并用原子力显微镜对薄膜表面形貌进行测量。通过数值相关运算，对不同工艺条件下薄膜生长界面进行定量描述，得到了薄膜表面的粗糙度指数、横向相关长度、标准偏差粗糙度等参量。由于沉积条件的不同，薄膜生长具有不同的动力学过程。在反应离子束溅射和反应磁控溅射沉积薄膜过程中，薄膜生长动力学行为均可用Kuramoto-Sivashinsky方程来描述，电子束蒸发制备薄膜的过程可以用Mullins扩散模型来描述，并发现在沉积薄膜过程中基底温度和沉积过程的稳定性对薄膜表面特征影响很大。