基于超表面材料的扇出衍射光学元件

提出一种基于电介质纳米砖阵列的扇出衍射光学元件的设计和实现方案,其纳米砖的深宽比低至1.5。这种扇出衍射光学元件被一束波长为633 nm的入射光束照射时,可以在远场中得到均匀的4×4点阵,发散角为32°×32°,且数值模拟与实验结果吻合良好。基于超表面材料的扇出衍射光学元件具有连续、精确的相位操纵能力和较高的偏振转换效率,并且仅需一步光刻制造工艺,可以广泛应用于工程光学的各种领域,例如光学传感,激光雷达,激光加工等。     

卫星角反射器有效衍射区域的研究

本文基于角反射器的几何结构模型,采用矢量形式的折反射定律,推导了在不同入射条件下有效衍射区域的数学表达式.通过数值模拟的方法分析了有效衍射区域的变化规律,以及该规律对远场衍射光强空间分布的影响.结果表明,随着光束入射角的增加,有效衍射区域逐渐减小,进而导致角反射器衍射强度发散程度增加.光束方位角的引入不会改变有效衍射区域的形状和衍射强度的总能量,而只会使其各自分布旋转方位角的大小.在不考虑大气效应的情况下,根据不同入射条件对应的衍射强度分布,并结合速差补偿理论,提出了一种全新的角反射器口径设计方法.     

快速边界识别算法用于达曼光栅掩模数据生成的研究

针对达曼光栅的数据写入问题,提出了一种快速边界识别算法（FBIA）用于复杂二元光学图形掩模的CIF格式数据的生成。该算法首先识别出达曼光栅图形的边界点,然后按照左手原则对边界点进行排序并构成闭合曲线。针对闭合曲线中可能出现的“孤岛”,该算法可自动识别并依据其数量对图形重新分割取点。结果表明FBIA算法具有搜索快、效率高等优点,可广泛应用于各种二元位相型元件CIF格式掩模板数据的生成。     

星载激光测高仪海洋表面回波计算的理论模型

不同地表目标的模拟回波波形对测高仪系统参数设计具有重要意义,而海洋回波参数在Tsai之后很少被研究。根据菲涅耳衍射理论、海洋表面镜面反射性质以及海洋表面波高和斜率的统计规律,推导出与Tsai结果不同的近天顶方向入射时星载海洋测高仪探测器输出的回波解析表达式和回波总光子数;并用该推导结果建立了适用于激光测高仪亚毫弧度量级发散角的回波解析式。将模拟波形与地球科学激光测高系统(GLAS)真实海洋回波做对比,其能量、脉宽、振幅和形状都非常接近,误差均小于6%;分析得出海洋测高仪回波与测高系统参数和海平面上方平均风速有关,以GLAS参数为例,在风速大于12m/s的条件下将很难收到有效海洋回波。该结论对海洋激光测高仪的系统设计参数及海平面上方风速的反演提供了重要的理论依据。     

中国对虾红腿病的电镜研究

中国对虾(Penaeus orientalis kishinouye)红腿病是近年来我国华东一些对虾养殖场发生和流行的一种新病害,本文报导应用电镜等技术研究病虾的游泳足、中肠、心脏、血细胞、鳃等组织细胞的病理以及病原菌内外部微结构和SMZ处理后菌体微结构的变化,结果表明病虾血淋巴涂片能看到少量细菌,血细胞数明显减少,其游泳足的真皮层沉积着放射状或树枝状的桔红色素颗粒,在其超薄切片中可见许多寄生细菌集聚或散布于肌细胞间质中,在中肠、心脏和鳃丝等组织的细胞质中亦有不少寄生细菌集聚(图1～     

A hyperlens-based device for nanoscale focusing of light

To resolve the problem of missed evanescent waves in a beam focusing system,a hyperlens-based beam focusing device is proposed in this letter.This device can convert the evanescent waves into propagating waves,and then a super-resolution spot is formed at the center of the hyperlens.The working principle of the device is presented,and the way in which the material and structural parameters of the hyperlens affect the resolution and transmission is analyzed in detail.A multibeam focusing device is optimally designed,and the simulated results verify that a nanoscale spot with a diameter of 15.6 nm(corresponding toλ0/24,whereλ0 is the working wavelength in vacuum)is achieved,which is far less than the diffraction limited resolution with a value of 625 nm(1.7λ0).The device is expected to find numerous applications in optical data storage and nano-photolithography,among others.     

基于超表面材料的光波相位精密操控新技术

近年来,基于超表面材料的研究发现了很多新的光学现象,其中几何相位调制是最具吸引力的方向之一。笔者介绍了超表面材料用于光波相位精密操控方面的研究,包括电磁响应的各向异性、电磁共振等机理研究、以及一系列新概念光器件。研究表明,基于金纳米棒超表面材料制造的计算全息片,能够在波长为630 nm~1 050 nm的宽带范围内高效工作,且在波长825 nm处的衍射效率超过80%;基于硅材料超表面材料制造的光分束器,能够在远场形成衍射角为59°×59°的4×4个均匀点阵,且其衍射效率在波长为1 530 nm~1 565 nm的范围内超过50%;基于硅材料超表面材料制造的偏振分离器,其在纳米棒长轴方向的反射率高达98.5%,在短轴方向透过率达到94.7%,且仅需通过调节纳米棒的宽度,就可以在波长为1 460 nm~1 625 nm的宽带范围内任意选择峰值反射波长。研究结果表明,基于几何相位调制机理的超表面材料在具备连续、任意、精密、高效的相位操控等优点的同时,在制造上却仅需要简单的二台阶微纳光学工艺条件,可用于打造新一代高性能、芯片级的光电子元器件,在光纤通信、军事国防、工业及消费电子等领域得到重要应用。     

超表面图像显示技术研究

提出了一种通过超表面实现超高分辨率灰度图像的存储和显示方法。利用金属纳米砖阵列的偏振分光特性,结合马吕斯定律,将图像的灰度信息转换为纳米砖阵列中纳米砖的方向角排布,从而实现精确、连续的灰度调制。实验结果表明,可在该超表面的反射近场处观测到清晰的灰度图像,分辨率高达90 714ppi。这种基于超表面的图像显示技术设计方法简单灵活,且超表面具有体积小、重量轻、结构紧凑、易于集成等优势,因此可广泛应用于高密度光信息存储,高端产品防伪,信息加密等领域。     

部分相干激光匀束器的设计及应用

传统激光匀柬器的设计是假设输人场为完全相干的，但对于准分子激光器等输出为部分相干场的光束匀滑并不适用。利用部分相干场的传输及衍射理论．开展了这一类激光器匀滑的方法研究。推导出部分相干场与完全相干场下激光匀束器的目标像面的关系式，总结出这一类器件的设计方法。仿真结果表明，上述方法设计的匀束器在全相干场下像面出现激烈的振荡，但在部分相干场下得到了理想的平滑输出强度分布。介绍了部分相干激光匀束器在新一代光刻机照明系统、材料加工、激光医疗中的应用前景。     

突破衍射极限的超级透镜技术及其应用研究

基于超材料的超级透镜能让携带物体高频信息的倏逝波分量参与成像,从而实现对小于半个工作波长的超精细结构的分辨。分析了几种典型的超透镜,如近场、远场和双曲超透镜的工作原理和研究进展,并对超透镜技术在实时生物成像、高密度光存贮、光刻等方面的应用前景进行了分析和总结。