蛋白石——新型的光子晶体

本文介绍蛋白石、宝石蛋白石的"颜色变彩"效应、光子晶体、以及蛋白石和反蛋白石光子晶体的研究现状。蛋白石可以分为非晶态蛋白石(蛋白石-AG和蛋白石-AN)和微晶蛋白石(蛋白石-C和蛋白石-CT)。蛋白石-AG中的Si O2球或蛋白石-CT的鳞球组成二维平板,以及球体与球体胶结物的折射率差异是贵蛋白石产生光学衍射的基础。衍射造成的蛋白石特有的"颜色变彩"表现为:蛋白石中的每个色区中都是一种纯的光谱颜色,和当样品或光源微小移动或转动时颜色的瞬变。光子晶体是一种新型的光学材料,指具有光子带隙特性的人造周期性电介质结构。蛋白石类物质是常用和廉价三维光子晶体材料,受到广泛关注。光子晶体正在与量子材料的结合,并在光学、光电子、微米波技术、量子工程、生物光子学、声学等领域有着巨大的应用前景。     

各向异性光子晶体中二能级原子和自发辐射场间的纠缠

应用 Von Neumann熵 和 Schmidt number K两种纠缠度量讨论了各向异性光子晶体中二能级原子和自发辐射场间纠缠度的演化性质. 研究发现,原子-光场纠缠度的演化与原子上能级和光子晶体能带带边的相对位置有关,当原子上能级处于光子晶体禁带内,原子-光场纠缠度将保持稳定,当原子上能级处于光子晶体能带中,原子-光场纠缠度先增大后衰减到零. 纠缠度的大小还与原子的初态有关. 可以通过控制原子的初态和原子上能级与带边的相对位置来控制原子-光场纠缠度的演化特性.     

感应读出方式紫外光子计数成像技术的研究

搭建了感应读出方式紫外光子计数成像系统,详细介绍了该系统的组成、工作原理和分辨率性能测试.紫外光经过减光和滤光后入射微通道板,产生的光电子在微通道板内倍增后形成电子云,由呈高阻特性的半导体Ge薄膜收集后,通过电荷耦合感应到Ge膜衬底背面的位敏阳极.阳极输出的信号经过电荷灵敏前置放大器、整形放大器后由计算机进行数据采集和处理,最后得到不同位置的光子计数图像.通过分辨率板,测得了该系统分辨率为150 μm,并通过对比试验和分布式RC网络理论模型分析了Ge膜电阻及其衬底厚度对系统性能的影响.该系统在生物超微     

Archimedes 32,4,3,4结构光子晶体中与偏振无关的自准直分束器

通过等频图分析并结合时域有限差分法法模拟, 在Archimedes 3²,4,3,4结构排列的二维光子晶体中同一频率下同时实现了电磁波两种偏振态的自准直. 研究发现,在该结构光子晶体中引入缺陷,当线缺陷宽度改变时, TE和TM两种偏振态光束的分束效果将会随之变化.由此通过控制缺陷宽度,分别实现了两种偏振态光束的50% ∶50%分束以及90°大角度光折弯,分束和折弯的效率都较为理想,为未来设计基于光子晶体的新型光子学器件提供了一种新的思路.     

二维GaAs 基光子晶体微腔的制作与光谱特性分析

研究了以InAs量子点为有源区的二维GaAs基光子晶体微腔的设计与制作,测试并分析了室温下微腔的光谱特性.观察到了波长约为1137 nm,谱线半高宽度约为1 nm的尖锐低阶谐振模式发光峰.我们比较了不同刻蚀条件下光子晶体微腔的发光谱线,结果表明空气孔洞截面的垂直度是影响光子晶体微腔发光特性的重要因素之一.通过调节干法刻蚀工艺,改变空气孔半径与晶格常数的比率,可以在较大范围内调节谐振模式发光峰位置,达到谐振模式与量子点发光峰调谐的目的.     

输出近百纳焦耳脉冲能量的光子晶体光纤锁模激光器

设计并搭建了一种支持百纳焦耳量级的单脉冲能量输出的锁模光纤激光器.激光器基于σ型腔结构,采用掺Yb偏振型大模场面积光子晶体光纤作为增益介质,利用半导体可饱和吸收镜实现自启动锁模.激光器内没有色散补偿机理,使其工作在全正色散锁模状态.通过在谐振腔内引入多通长腔使激光器的重复频率降低至11.1 MHz,直接获得了平均功率为1.08 W,单脉冲能量为 97 nJ,脉冲宽度为4.17 ps的稳定锁模脉冲输出,经腔外色散补偿,脉冲宽度压缩至740 fs.     

ICESat-2激光雷达噪声光子标识及分布特点研究

利用PhotonLabeler实现对星载光子计数数据的噪声光子标识研究,并分析常见场景噪声光子分布特点,最后生成了一套光子计数噪声标识产品。本研究结果包括：太阳辐射会引起大量噪声出现;海洋区域的噪声光子会受到风浪、水深、海岸线、水中杂质等因素的影响;冰川情况下光子分布多受到积雪厚度、积雪密度、冰盖厚度、冰盖密集度及冰盖表面的粗糙程度等一些外来因素的影响;冬季情况下,噪声光子数目明显少于夏季,分析得出冠层高度及植被覆盖率等因素会引起大量噪声光子出现;多数情况下,弱光束对地表反演能力低于强光束,强光束可以捕获更多的光子点云数据。     

Vaisala AviMet系统中跑道视程RVR计算因子分析

对跑道视程RVR(Runway Visual Range)算法及其计算因子照度阈值(E)和灯光光强(I)的估值方式进行了归纳,对Vaisala AviMet系统在RVR数值计算中E和I的估值方式是否符合国际民用航空组织ICAO(International Civil Aviation Organization)公约《国际航空气象服务》进行了研究,通过对3个机场Vaisala AviMet系统的RVR历史数据进行演算、反推、比对等方法,最终推断出Vaisala AviMet系统中跑道视程RVR计算因子E和I的实际估值方式,并得出以下结论:Vaisala AviMet系统在进行RVR计算时,照度阈值E的估值并没有依据ICAO Doc 9328的推荐公式;无论塔台输出的灯光光强等级实际为多少,Vaisala AviMet都采用灯光光强等级为10%,对应I值为1000cd的固定值进行RVR计算。     

青蛤贝壳韧带的结构色及微结构

采用XRD、热失重分析、反射光谱及高分辨FE-SEM对青蛤贝壳韧带的矿物组成,结构色及微结构进行系统研究,结果表明:1)青蛤韧带由78%文石矿物,18%的蛋白质及少量的水组成,文石矿物呈纤维状,纤维的直径约138 nm,相邻纤维中心的间距约164 nm;2)韧带可呈现蓝,黄色结构色;3)韧带具有明显的层状结构特征,生长层的厚20μm~40μm,同一生长层中文石纤维长轴定向排列,而相邻层纤维长轴的定向不一致,并呈现一种新的结构类型“-交叉棱柱层”结构。再者,青蛤韧带中的文石纤维构成了一类特殊的2D准周期光子晶体。