磁场和量子点尺寸对方形杂质量子点中电子性质的影响

利用二维有限差分方法,计算了含有H_2~+杂质的方形量子点的基态能和杂质束缚能。讨论了磁场和杂质位置对不同尺寸的量子点中电子基态能量和束缚能的影响,得出了方形量子点系统的量子尺寸效应。     

基于量子级联激光器和长光程气室的甲烷传感器

根据中红外光谱吸收原理,利用甲烷(CH₄)气体分子在7.5 μm处的基频吸收特性,设计了一种基于量子级联激光器(QCL)和新型多反射长光程气体吸收气室(MPC)的甲烷气体传感器。该仪器使用了可进行热电冷却、工作在脉冲方式下、中心波长为7.5 μm的QCL,通过在室温条件下调节其注入电流(500 mA～1.6 A调节范围),其出射光波长可以扫过CH₄(1 332.8 cm-1)气体吸收线。同时使用了一种紧凑型MPC(40 cm长,800 mL采样容积),使得系统有效总光程达到16 m。此外,系统中使用了参考气室,并加入了空间滤波光学结构以满足MPC对入射光束的要求,配合差分吸收光谱检测原理,有效地改善了光束质量,降低了由光源波动引起的噪声,提高了仪器的检测灵敏度。通过对不同浓度的甲烷气体进行多次检测,该仪器的稳定性能良好,按信噪比为1计算,可实现对甲烷气体的检测下限为1 μmol·mol-1。     

光学异常透射研究进展

光学异常透射(extraordinary optical transmission, EOT) 现象于1998 年首次报道,表 现为当光通过亚波长金属孔阵列时,得到的透射率在特定波长位置会比经典的小孔透射理论预言 的数值高若干个数量级。该现象首次显示了金属亚波长结构中表面波引起的异常光学效应,是表 面等离激元光学(plasmonics) 进入活跃发展期的一个标志性事件。本文将从产生机理和相关器 件应用两方面,对EOT 的研究进展进行简要阐述。首先介绍EOT 产生机理的宏观Bloch 模式 解释和微观表面波解释,以及这两种解释的最终统一;然后介绍EOT 在传感、纳米偏光器、滤 波、光开关和分子光谱增强等领域的应用;最后是对EOT 相关研究的展望。     

DLA光源质量对光栅-外腔谱合成系统光束质量的影响

在二极管激光阵列(DLA)光栅-外腔谱合成系统中,由于DLA存在子单元光束发散角、“smile”效应的位置偏差及指向性偏差等因素的综合作用,将导致合成光束的光束质量降低。综合考虑DLA子单元光束发散角、“smile”效应等因素对谱合成系统中光束传输特性的影响,建立了DLA光栅-外腔谱合成系统的光传输模型,进而对谱合成系统中DLA子单元光束发散角、“smile”效应的位置偏差及指向性偏差等因素对合成光束的光束质量影响进行了定量分析。结果表明,DLA光源质量会明显影响合成光束的光束质量：DLA子单元光束发散角和“smile”效应引入的指向性偏差越大,合成光束的光束质量就越差;“smile”效应引入的位置偏差在合束方向上对合成光束的光束质量没有影响,而在非合束方向上引入的位置偏差将会明显降低合成光束的光束质量。在实际工作应用中,需要采取措施提高DLA光源质量,以减小对合成光束的光束质量影响。     

改进的基于积分时间定标的红外焦平面阵列非均匀性校正算法(英文)

红外焦平面阵列各探测元响应的非均匀性降低了图像的质量和温度分辨率,定标类和场景类校正算法为解决该问题提供了可行的途径.传统的基于黑体定标的校正算法由于其简单有效而被广泛使用,但是其缺点在于依赖黑体及其相关控温装置.本文提出了一种改进的基于积分时间定标的两级校正算法.在保持入射辐射不变的情况下,首先通过改变积分时间得到系列响应数据,然后利用最小二乘法估计出两点校正所需的初始校正系数,并对不同积分时间下的响应数据进行初校正,最后估计出一点校正系数.实验结果证明该方法具有计算量小、校正准确度高的优点,可取得优良的校正效果,并易于在硬件平台中实现.     

基于Tracepro的微棱镜反光膜正入射无效光分析

为了提高反光膜的逆反射率,对正入射时微棱镜反光膜的无效光特性进行了研究.利用几何光学原理对单个角锥的无效光出射方式进行了分析,得到了单个角锥无效光的出射特性.在单个角锥的基础上,进一步分析了角锥阵列中无效光的传播特性,发现部分无效光能完成逆反射.分析了无效光在角锥阵列中的反射机理及无效光反射率随角锥阵列底厚变化的规律,利用Tracepro软件进行了仿真验证,得到单一无效区逆反射率变化曲线及小阵列逆反射率变化曲线.仿真结果证明了分析的正确性及底厚对无效光的重要影响,并给出了合理设计角锥棱镜阵列形状及底厚的建议,为提高微棱镜逆反射率、合理设计角锥棱镜底厚提供了理论依据.     

变折射率方形孔径平面微透镜阵列的聚焦和散焦特性

为提高变折射率平面微透镜阵列的填充率,利用光刻工艺和离子交换技术制备了填充率近达100%的方形孔径平面微透镜阵列,并对其透镜元及相邻透元间间隙构成的角落区域的成像进行了理论和实验研究.根据变折射率介质光线追迹法,利用MATLAB软件模拟,发现在透镜元区域和角落区域成像特性相反.成像系统测试表明:由于透镜元区域和角落区域的折射率分布变化规律不同,透镜元与角落区域对物体分别成倒立实像和正立虚像;透镜阵列可实现聚焦和散焦功能;角落区域得到充分的离子交换使得间隙足够小,形成了从该区域中心向外逐渐增大的新型梯度折射率模型.     

视场拼接复眼成像系统结构及装调方法

提出了以高分辨率、小视场的子眼镜头为中心,曲面阵列化排布多个分辨率较低、视场大的边缘阵列子眼镜头的人工仿生复眼的结构形式.基于物方视场空间应该保证无缝拼接并尽量缩小重合区域的原则,分析并得到子眼镜头在X方向和Y方向上视场角与复眼系统总体视场角的数学关系式,推导出了边缘阵列子眼镜头的周期阵列数n的数学模型,确定了子眼镜头在曲面上的阵列排布方式.依据曲面阵列排布形式设计了子眼镜头曲面固定本体,提出了利用自带光源的自准直经纬仪及计算机图像处理技术的装调方法.在实际装配和调整过程中,完成了中心子眼镜头和边缘第一阵列子眼镜头的安装,利用该系统采集图像数据,结果表明:物方视场空间的实际重合区域与理论设计一致.     

Mode characteristics of nano-width rectangle resonator

A new method based on Maxwell's equations,ABCD ray matrices,and total internal reflection is proposed to theoretically analyze the characteristics of eigenmodes confined in nano-width rectangle resonators.Using this method,mode wavelengths and indices of transverse and longitudinal modes are obtained.Another method based on the finite difference time domain technique and Pad′e approximation is used to numerically calculate resonant wavelengths,mode field distributions and quality factors.The results of two methods show that the resonant wavelengths obtained from both methods are very close,and the maximum relative error is less than 2%.The mode indices of transverse and longitudinal modes obtained agree well with mode field distribution patterns calculated by finite difference time domain techniques.     

Waveguide modulated non-local optical interaction of semiconductor microdisks

The non-local optical interaction of two semiconductor microdisks with a waveguide bridged at radial direction is proposed and studied by three dimensional finite-difference time-domain （FDTD） electromagnetic simulations. The strong and weak optical interactions between two microdisks are observed and ascribed to the internal coupled modes with different coupling ratios. The vertical radiation losses and the related mode quality factors are modulated by waveguide length and present oscillation characteristics for the resonant modes. In addition, the optical leakage of coupling system is affected by the etching depth of disks due to tile emission of minor components of electric field.