Numerical solutions of Green''''s integral equation for the diffraction of femtosecond laser pulses through a subwavelength aperture

In this letter, we propose a method for the numerical calculations of the femtosecond laser pulse passed through a subwavelength aperture. The time-dependent laser pulse is decomposed into a series of monochromatic simple harmonic waves. For the light field of the harmonic wave with a single frequency, the numerical calculation is made based on the solution of the Green's integral equation set of the electromagnetic waves. Such numerical solution is iterated for all the waves with different frequencies, and all the numerical solutions are transformed into the light fields in the time domain by inverse Fourier transform. The light intensity distributions transmitted the subwavelength aperture are calculated and the results show the propagation of the light field is along the direction of the medium interface.     

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。     

弱散射体产生的菲涅耳极深区散斑场相位涡旋演化的实验研究

实验提取了弱散射体产生的菲涅耳极深区的散斑场.发现当散射距离一定时,弱散射体光场的相位分布特征随散射体的粗糙度的变化而变化;对于某一弱散射体,相位分布特征随散射距离的变化而变化;当弱散射体的粗糙度大到一定程度时,才产生相位涡旋现象;散射体表面上存在相位涡旋;弱散射体产生的相位涡旋的密度随散射屏粗糙度的增大而增大,还随散射距离的增大而增大.研究结果对于认识弱散射体的相位及相位涡旋分布特征随粗糙度和散射距离的演化具有重要意义,而且对于认识散斑场随散射距离的演化有一定的帮助.     

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.     

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。     

纳米尺度下狭缝的近场传输特性研究

利用有限时域差分法论分析了纳米尺度下狭缝的近场衍射,获得纳米尺度下单缝和三缝的近场衍射光强分布.通过模拟计算纳米尺度下狭缝近场衍射的一般规律,讨论了狭缝宽度和缝间距变化对近场衍射分布的影响,并纳米尺度下狭缝的近场传输特性进行了解释.     

散斑光场干涉特性的研究

给出一种新的实验方法观察散斑光场的干涉条纹.实验中用强度关联测量可以观测到非相干光的鬼干涉、鬼成像和亚波长干涉,而我们在实验中直接用强度测量的方法来观察散斑光场的相干性,直接将强度叠加得到了类似双缝干涉的图样,并给出了理论解释,理论分析的结果和实验得到的图像相一致.     

散斑场相位涡旋及其传播特性的实验研究

用CCD记录散斑场和参考光的干涉图样, 利用傅里叶变换法实现了散斑场复振幅以及相位分布的实验提取, 在复振幅实部零值线和虚部零值线切点处出现一种新的相位奇点, 与两条零值线交点处的传统相位奇点周围单调螺旋变化的相位分布不同, 绕切点一周的相位具有先增大后减小几乎呈对称性分布的特性, 为了解释这种新的相位奇点,提出了准孪生相位涡旋的概念. 在理论研究散斑场强度的纵向自相关函数的基础上, 实验观察散斑场相位涡旋的传播, 发现在光强纵向相关长度范围内的不同传播距离处的观察面上, 复振幅实部和虚部随机变化而涡旋的 关键词： 相位涡旋 散斑 干涉     

高斯相关随机表面光散射散斑场相位奇异及其特性的理论研究

通过对二维高斯相关随机表面在远场平面上产生的散斑场及其相位的计算模拟, 发现在某一平面上除了实部零值线与虚部零值线有传统相交之外, 还有相切和重合的情况.切点和重合线也可以形成相位奇异, 并且其周围相位分布与传统的实部零值线与虚部零值线相交形成的奇点周围相位的螺旋变化不同, 呈现出对称性和不连续性的特征. 随着光波的传播, 在不同的观察面上散斑场复振幅的实部零值线和虚部零值线的相对位置经历了由相切到重合再到相交的演变过程, 相位奇异现象也随之发生变化. 关键词： 相位奇异 相位跃变 散斑场