光子晶体中二能级原子的受激辐射的特性

光子晶体是一种折射率空间周期变化的新型光学微结构材料．光子晶体中光子带隙的存在使光子晶体环境中的微观物理过程变得异常而有趣,如光的局域化,光子－原子束缚态,自发辐射抑制等等．受激辐射是量子光学中的一个基本物理过程,对光子晶体激光的研究具有重要意义,然而这方面的理论研究得很少（仅见Ｍ． Ｋｏｎｏｐｋａ, Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ａ６０（５）, ４１８３（１９９９）．本文采用全量子理论分析光子晶体中单个二能级原子的受激辐射．讨论的原子能级间跃迁频率在光子带隙内且接近带隙边缘,光子晶体中的色散关系采用　　　　…     

单原子量子调控研究取得进展

近日．在美国光学学会期刊《光学快讯》（Optics Express）（17（23）,21007—21014,2009）上刊登了中国科学院武汉物理与数学所波谱与原子分子物理国家重点实验室詹明生和王谨研究组关于激光囚禁单个原子阵列并使单原子在空间旋转的实验工作报道。     

快速热氮化SiO_xN_y薄介质膜的电荷特性与光学性质

对于快速热氮化（ＲＴＮ）的ＳｉＯｘＮｙ薄膜（ＲＴＮＦ），本文不仅采用Ｂ－Ｔ处理高频Ｃ－Ｖ测试研究了它的电荷特性，而且还借用椭圆偏振谱技术和俄歇电子能谱分析研究了它的光学性质和微结构组分，同时还讨论了电学特性与光学性质间的相关性．实验结果表明：氮化后再氧化退火是减少ＲＴＮＦ中固定电荷的有效途径，结合Ｂ－Ｔ处理高频Ｃ－Ｖ测试技术仍适用于这种薄膜中碱金属可动离子密度的测量．研究结果还给出：类似于禁带中央界面陷阱密度，该薄膜折射率随氮化时间呈现出“回转效应”变化关系．测试分析结果并初步提出一个直接与膜的微结构组分     

实现RADON-WIGNER展示的新结构

RADON－W！NGER变换是将信号的WINGER分布函数在相空间按各个角度投影．它和时间一频率或空间一频率联合表象有着密切的关系，并广泛地应用在线性频率调制信号（FM）的分析和综合，分形信号的研究，信号在渐变折射率介质（GRIN）中的传播等信息处理领域．RANDON－WIGNER展示是将一个一维信号所有角度的RANDON－WIGNER变换在二维平面连续地体现，它是RADON－WINGER变换的具体表现，同样有着重要的应用．分数傅里叶变换是近年来光学领域一个新的研究方向．它的数学定义是Namias为了求解量子力学中的薛定愕方程而引入…     

微光机电系统技术的研究与应用(下)

二 光学研究和应用 微光学平台是微光机电系统技术应用的一个典型例子,它主要用于光学测量和实验。传统的光学系统平台体积大,系统中的元件是先分开制造然后组装而成,装配量很大,成本很高。而微光学平台体积小,系统中的元件可集加工在单一芯片上,对准精度高．可成批生产,成本低。这些优点使微光学平台相对于传统的光学系统有很大的优势。所以．该方面的研究是微光机电系统研究的最基本部分。研究包括各种微铰链（图７（ａ））、微反射镜（图７（ｂ））、微衍射透镜（Ｆｒｅｓｎｅ１,多阶二元微透镜（图７（ｃ））、微折射透镜（图７…     

带可调谐光源的光谱成像装置

本发明提供一种带一个光谱可调谐窄带光源的光谱成像装置．其所带的光源中包括一个光学参量振荡器（OPO），人们可在用该光源照射目标的同时，对该光源中的光学参量振荡器进行波长调节。在本发明的一个理想结构中，该光源中的光学参量振荡器是用一个Q开关YAG激光器抽运的．     

基片表面的倾斜度对光学势阱的影响

为了研究原子光刻实验中基片对汇聚激光场的影响,基于几何光学,采用数值仿真的方法,研究了基片表面的倾斜度对光学势阱的影响。结果表明,当基片表面相对于激光驻波中轴线正倾斜时,基片表面会形成一个无光场区,使光学势阱为0,且在z方向上光学势阱会发生一个零值突变;当基片表面相对于驻波中轴线负倾斜时,基片表面永远存在光场,在z方向上光学势阱不会发生零值突变,且光学势阱相对于z=0会出现对称现象。该研究结果对激光汇聚原子沉积实验具有指导意义。     

蚕丝光学器件的研究进展

蚕丝具有优异的光学特性,在光学器件领域具有广阔的应用前景。介绍了蚕丝光波导、蚕丝光学传感器和蚕丝光学微结构3种蚕丝光学器件的研究进展。其中蚕丝光波导和蚕丝微结构重点介绍了制备方法和性能研究进展,蚕丝光学传感器重点介绍了其在生物医学、环境监测和工业检测等传感领域的应用进展。3种蚕丝光学器件的研究都展示了该方向的理论研究价值和实际应用价值。未来的研究应该继续深入研究蚕丝的光学性能,以及蚕丝光学器件的制备方法和性能优化,实现蚕丝在光学器件领域的更广泛的应用。     

玻色—爱因斯坦凝聚（BEC）及其光学性质的研究

本文（１）扼要地回顾了ＢＥＣ研究的历史；（２）着重介绍了用激光冷却和捕陷技术实现碱金属原子ＢＥＣ的实验；（３）结合我们的工作综述了对ＢＥＣ的性质，特别是光学性质的理论研究状况。     

超冷原子气体中激光脉冲群速度降低到17 m/s

１９９９年国际光学界的一个最新发现是美国的Ｌ．Ｖ．Ｈａｕ等人的研究小组在超冷（纳开尔文）钠原子气体中测量激光群速度，发现群速度降低到了１７ｍ／ｓ。本文介绍了Ｈａｕ等人实现这个实验的原理及其过程。     

金刚石膜表面微结构红外增透性能研究

CVD金刚石是一种性能优异的红外光学窗口材料，但其在红外波段的理论透过率仅能实现约71%。通过表面亚波长结构设计可进一步增强CVD金刚石膜的光学透过性能。该研究首先通过理论模拟，建立了金刚石微结构特征与光学增透之间的定量关系。基于此为指导，探讨了在具有微结构硅片表面，采用MPCVD方法复制生长出具有微结构的金刚石自支撑光学级薄膜，用于提升金刚石膜在红外波段的透过率。采用扫描电镜（SEM）观察了原始硅片和金刚石表面及微结构形貌，通过拉曼散射光谱评估了金刚石的生长质量及形核层影响，采用红外光谱仪测试了金刚石红外透过率。结果显示，单面构筑微结构后，金刚石膜在8~12 μm波段的透过率可从70%提升至76%，说明表面微结构能显著提升金刚石膜的光学透过性能。非金刚石形核层以及表面微结构的完整性不足可能是导致实验结果与理论模拟结果具有一定偏差的主要原因。     

计算光学成像:何来，何处，何去，何从？

计算光学成像是一种通过联合优化光学系统和信号处理以实现特定成像功能与特性的新兴研究领域。它并不是光学成像和数字图像处理的简单补充,而是前端（物理域）的光学调控与后端（数字域）信息处理的有机结合,通过对照明、成像系统进行光学编码与数学建模,以计算重构的方式获取图像与信息。这种新型的成像方式将有望突破传统光学成像技术对光学系统以及探测器制造工艺、工作条件、功耗成本等因素的限制,使其在功能（相位、光谱、偏振、光场、相干度、折射率、三维形貌、景深延拓,模糊复原,数字重聚焦,改变观测视角）、性能（空间分辨、时间分辨、光谱分辨、信息维度与探测灵敏度）、可靠性、可维护性等方面获得显著提高。现阶段,计算光学成像已发展为一门集几何光学、信息光学、计算光学、现代信号处理等理论于一体的新兴交叉技术研究领域,成为光学成像领域的国际研究重点和热点,代表了先进光学成像技术的未来发展方向。国内外众多高校与科研院所投身其中,使该领域全面进入了“百花齐放,百家争鸣”的繁荣发展局面。作为本期《红外与激光工程》——南京理工大学专刊“计算光学成像技术”专栏的首篇论文,本文概括性地综述了计算光学成像领域的历史沿革、发展现状、并展望其未来发展方向与所依赖的核心赋能技术,以求抛砖引玉。     

130nm以下光刻禁止光学空间周期的系统性研究

禁止光学空间周期“Forbidden Pitch”是光学临近效应修正（0PC）中必须要面对并解决的问题之一．它主要出现在1．1～1．4倍（曝光波长／数值孔径）的范围内．由于在此范围内空间图像对比度的削弱,这种效应会导致图形的线宽明显小于其他空间周期．目前业界常用的规避手段主要是通过采集大量的数据校正光学临近效应修正模型,但随着半导体进入深亚微米时代,数据的采集量、置信度越发重要和关键．因此,成功地采用光学临近效应修正技术的关键和前提是建立一套成熟的相关工艺．本文着重研究空间光学和光刻工艺技术的相互关系．我们发现在禁止光学空间周期附近的光学表现与有效高斯模糊息息相关．较长的有效光酸扩散长度将显著地消弱光刻表现,进而影响禁止光学空间周期的图形表现．     

原子磁导引

８０年代中期以来,激光冷却和捕陷中性原子技术的长足进步,使得制备极低温度的原子气体成为可能,一门新兴的学科分支一冷原子物理学迅速崛起．一般将温度Ｔ＜１ｍＫ的原子称为冷原子（ｃｏｌｄ　ａｔｏｍ）;将Ｔ＜１～１０ｕＫ的原子称为超冷原于（ｕｌｔｒａｃｏｌｄ　ａｔｏｍ）．在这样低的温度下,原子的质心运动速度已很低,对应的ｄｅ　Ｂｒｏｇｌｉｅ波长（　ｄｅ）已很长,因此原子体系具有很多新的物理性质,出现许多新的物理现象．例如,原子光学（一个原于物理和光物理交叉的新领域,在这个领域中,人们类似光物理中处理光（…     

大尺寸气孔微结构光纤在光纤光栅中的应用

将微结构光纤分为光子晶体光纤和大尺寸气孔微结构光纤两种。详细介绍了大尺寸气孔微结构光纤。其包层的气孔硅结构（或者聚合物硅结构）影响了包层模式的空间分布以及包层模式的有效折射率，使其表现出与传统光纤不同的光学特性。基于这种微结构光纤的光纤光栅对外部折射率的变化显示了很好的稳定性。偏振特性（对长周期光纤光栅）可以大大加强。基于聚合物硅包层的长周期光纤光栅显示了优良的温度调谐性能。     

原子全息术：并非幻想

量子力学中的一个最超乎直觉的结论是粒子具有波动行为。这种波动特性看来不仅对基本粒子（如绕核旋转的电子），而且对于自由粒子束也存在，正如在电子光学、中子学及原子光学中的许多实验所显示的。干涉效应为粒子的波动行为特性提供了无可争辩政证据。在最近五年里，此种效应已广泛应用于中性原子微粒。研究人员正开始用光学中已成熟的各种手段来揭示这些粒子束的波动持性。全息术是最复杂的也是很普遍的光学成像技术。这种技术已得到广泛应用用于如光刻技术。东京大学和大皈的日本电气公司基础研究实验室已证实中性原子束也可产生全息图…     

金属原子吸附对GaN（0001）表面光学性能的调制

基于第一性原理计算，研究了实验中常用的金属（Ni、Ru和Au）等三种原子对GaN（0001）表面光学性质的调控。结果表明，电子从吸附原子中转移到GaN（0001）表面，Ni和Ru的吸附降低了GaN（0001）表面的功函数。在GaN（0001）表面的带隙中引入了杂质能级，使载流子跃迁的势垒高度降低，进而调节其光学性 。可以看到在低光子能量区所有光学曲线的主峰红移，而在高光子能量区所有光学曲线都出现收缩现象，所有光学曲线上特征峰的数量和位置都发生了明显的变化。此外，吸附金属原子后，GaN（0001）表面对可见光甚至红外光的吸收增强了，适用于较长波光的探测。     

累量域波达方向估计的稳健性

本文提出了一种用于等距线阵的四阶累量域波达方向（ＤＯＡ）估计算法，并着重研究了算法的稳健性（Ｒｏｂｕｓｔｎｅｓｓ）．该算法利用了空间累量阵中的所有非冗余累量元素，并将相位相同的累量元素做平滑处理，Ｔｏｅｐｌｉｔｚ化后形成新的虚拟协方差矩阵，方向估计基于此阵．分析表明，该算法对阵列误差有较强的容差性，加之累量对高斯噪声的自然盲性，因而算法具有稳健性．该算法的另一个特点是可以提供虚拟扩展孔径（扩展近两倍），从而提高了算法的估计性能和分辨能力．仿真实验验证了分析结果，表明了算法良好的性能．     

用电流扫描法在Si(111)-7×7表面上实现单原子操纵

本文提出用电流脉冲法在Ｓｉ（１１１）－７×７表面进行单原子操纵,用恒电流扫描的方法在Ｓｉ（１１１）－７×７表面形成纳米级沟槽结构．通过分析Ｓｉ（１１１）－７×７表面的原子结构模型指出,当线扫描的方向平行于Ｓｉ（１１１）－７×７表面的基矢方向,并且原子操纵后形成的沟槽的边界处于基矢方向上原子空位的连线时,所得到的沟槽才具有原子级平直的边界．这是在Ｓｉ（１１１）－７×７表面可能得到的最稳定的人造原子级结构,并在实验中实现了这种结构．本文对原子操纵的机理也进行了分析．     

用于微型卫星的空间遥感全景成像系统

近些年来,许多微米（质量在10-100kg范围内）和纳米（质量在1－10kg范围内）发射卫星的成功开发、研制和发射都证实了微纳卫星技术的发展。近来,该技术相对于过去几十年有了很大进步,这些卫星也逐渐更多地应用到太空发射,例如空间科学、地球观测、飞行构造和空间监测等科学领域,这些领域的应用也对微／纳卫星的大小、质量、能耗量及生产成本提出了很高的要求。因此,目前的研究都致力于专用的集成硬件的发展。在空间卫星的硬件中,空间光学成像有效载荷和微型姿态传感器的发展在空间监测和空间科学应用中有着极为重要的作用。 本文给出了用于记录卫星周围宽广范围像的全景成像镜头模块的发展,光学模块的一个最关键的要求就是它能够覆盖宽视场,并能够分辨真伪,为星象跟踪仪、地平仪和相关追踪设施提供信息。光学模型必须能够为卫星提供一切有用的遥感信息。本文提出的模型的关键技术包括空间遥感成像系统,该空间遥感系统将与光学成像集成得到一个紧凑、低功耗的装置,一起用于微／纳卫星的卫星监测系统与姿态控制系统。