铌酸锶钡光折变表面电磁波实验

在实验中观察到扩散和漂移机理下在光折变晶体铌酸锶钡（SBN）与空气的界面形成的光折变表面电磁波. 这种表面电磁波形成的条件是：入射光束与界面成55°角入射，信号光与背景光比值越大越有利于形成表面电磁波，外加电场越大表面电磁波就越强. 关键词： 表面电磁波 扩散和漂移机制 SBN     

阴极荧光在表面等离激元研究领域的应用

表面等离激元以其独特的光学性质广泛应用于纳米尺度的局域电磁场增强、超高分辨成像及微弱光电探测.阴极荧光是电子与物质相互作用而产生的光学响应,利用电子束激发金属纳米结构能够实现局域等离激元共振,并在亚波长尺度实现对共振模式的调控,具有超高空间分辨的成像特点.阴极荧光探测通常结合扫描电子显微镜或透射电子显微镜而实现,目前己被应用于表面等离激元的探测及共振模式的分析.本文从阴极荧光物理机理出发,综述了单一金属纳米结构和金属耦合结构的等离激元共振模式阴极荧光研究进展,并总结了阴极荧光与角分辨、时间分辨以及电子能量损失谱等关键技术相结合的应用,进一步分析了其面临的关键问题,最后展望了阴极荧光等离激元研究方向.     

用扫描近场光学显微镜技术研究金膜表面等离体子共振

表面等离体子波(SPW)可与入射光横磁波极化能量耦合并被共振激发,这种现象被称为表面等离体子共振现象(SPR)。主要利用扫描近场光学显微镜(SNOM)技术和表面等离体子共振现象技术相结合,来研究金膜表面等离体子共振。设计并建立了结构独特的新型Kretschmann型表面等离体子共振现象耦合装置,同时又设计了具有厚度梯度的表面等离体子的制备方法。在此基础上,测量了改变入射角条件下的表面等离体子共振曲线,测得该装置的等离体子共振角灵敏度为1°。并且对金膜表面进行表面等离体子共振条件下的扫描近场光学显微成像。实验结果表明,在共振时金膜表面的扫描成像比不共振时清晰,而且增加了很多细节。应用表面等离体子共振现象技术将可以明显提高扫描近场光学显微镜的信噪比、分辨力等性能。     

多溴代二苯胺热力学性质的密度泛函理论研究

在B3LYP/6-31G*水平上对209个多溴代二苯胺(PBDPA)系列化合物进行了全优化和振动分析计算, 得到各分子在298.15 K, 101.3 kPa标准状态下的热力学参数. 设计等键反应, 计算了PBDPA系列化合物的标准生成热(ΔfHÖ)和标准生成自由能(ΔfGÖ). 研究了热力学参数SÖ与溴原子的取代位置及取代数目(NPBS)之间的关系, 结果表明: PBDPA系列化合物的SÖ, ΔfHÖ和ΔfGÖ与NPBS之间有很强的相关性(R2≥0.984). 根据异构体标准生成自由能的相对大小, 从理论上求得异构体的相对稳定性. 以Gaussian 03程序的输出文件为基础, 采用统计热力学程序计算了PBDPA化合物在200 K至1000 K的摩尔恒压热容(Cp,m), 并用最小二乘法求得Cp,m与温度之间的相关方程, 发现Cp,m与T, T－1和T－2之间有着很好的相关性(R2＝1.000).     

新型光纤信号调制器

在对光纤回波损耗研究的基础上，设计了一种基于多光束干涉效应的新型光纤信号调制器。实验中，利用两光纤端面间的多光束干涉作用，通过压电陶瓷控制两光纤端面的振荡距离，从而在输出端得到被调制过的光信号。这种光纤信号调制器主要针对信号振幅调制，调制比约为10％，信噪比约为60dB，带宽约为200kHz。该调制器展现了一种新颖的设计思路，可应用于光纤传输信号的调幅及光纤光源交流和脉冲信号的输出等。     

NSOM和TSM中探针-样品间剪切力作用机制的研究

利用粘有光纤探针的石英调谐音叉，可实现近场扫描光学显微镜（NSOM）和调谐音叉剪切力显微镜（TSM）光纤探针尖端与样品（T-S）间距离的控制。研究了石英调谐音叉控制T—S间剪切力作用的机制，建立了音叉T-S系统的振动方程，理论分析了音叉电流I和T—S间距d的关系，建立了T—S间剪切力作用机制模型。实验测量了不同环境和不同样品下的I-d曲线，实验结果与理论分析相吻合。揭示了nm尺度下，由于毛细凝聚作用在T—S间耦合的H2O和C—H化合物分子所形成的粘滞阻尼是导致T—S间剪切力作用的主要原因。     

Light–matter interaction of 2D materials:Physics and device applications

In the last decade, the rise of two-dimensional(2D) materials has attracted a tremendous amount of interest for the entire field of photonics and opto-electronics. The mechanism of light–matter interaction in 2D materials challenges the knowledge of materials physics, which drives the rapid development of materials synthesis and device applications. 2D materials coupled with plasmonic effects show impressive optical characteristics, involving efficient charge transfer, plasmonic hot electrons doping, enhanced light-emitting, and ultrasensitive photodetection. Here, we briefly review the recent remarkable progress of 2D materials, mainly on graphene and transition metal dichalcogenides, focusing on their tunable optical properties and improved opto-electronic devices with plasmonic effects. The mechanism of plasmon enhanced light–matter interaction in 2D materials is elaborated in detail, and the state-of-the-art of device applications is comprehensively described. In the future, the field of 2D materials holds great promise as an important platform for materials science and opto-electronic engineering, enabling an emerging interdisciplinary research field spanning from clean energy to information technology.     

表面等离激元的聚焦与波导增强

近年来,表面等离激元学(plasmonics)已经形成一个新的学科热点.电子在金属与介质界面的集体振荡行为形成一种元激发——表面等离激元（surface plasomon polariton,SPP）.由于其具有特殊的耦合与传播性质,与SPP相关的器件设计与应用成为目前纳米光子学领域的国际前沿研究方向.文章介绍了利用微纳加工技术制备的SPP纳米结构,以及利用近场光学表征手段对SPP聚焦、波导、共振增强现象研究的进展.     

金属纳米圆盘等离激元共振的阴极荧光表征

阴极荧光是材料在受到电子束激发时产生的光学信号，具有微区激发和超高空间分辨的特点.本文首先介绍了阴极荧光的物理机理，描述了传统的实验探测手段和实验装置，随后利用阴极荧光光谱技术研究了金纳米圆盘在电子束激发下的局域表面等离激元共振模式，并结合数值模拟说明了本征电磁模式随着圆盘半径的演化以及对发光偏振特性的影响.