波状结构二维光子晶体近场亚波长成像的研究

研究了波状结构二维光子晶体(2DPC)在红外波段的负折射近场成像,对其等频面进行了分析,指出波状结构二维光子晶体无法实现负折射远场成像的原因在于缺少与入射介质等频面相匹配的光子晶体圆形等频面,所用的矩形等频面使波状膜层二维光子晶体不可避免地具有各向异性特征,进而将成像限制在近场范围内。采用时域有限差分(时域有限差分)方法模拟了不同厚度的波状结构二维光子晶体近场成像效果,当厚度为两倍栅格常量时,单光源的成像分辨力为0.28λ,达到亚波长分辨效果。分辨力随着光源逐渐远离近场范围而降低,而像点的位置基本不随光源距离和光子晶体厚度的变化而改变。双光源的成像模拟进一步验证了波状结构二维光子晶体的近场亚波长成像能力,分辨力达到0.35λ,但成像质量受光子晶体厚度变化的影响较大。     

亚像素多重分形方法在图像处理中的应用

提出了一种用亚像素多重分形原理求取图像奇异性的新型算法,降低了单纯依靠整数像素位置灰度级梯度信息计算边缘测度所产生的误差。该算法结合CCD成像机理给出在亚像素位置的灰度级梯度分布规律,利用多重分形理论将实际图像分割成一系列具有不同奇异性指数的分形集合,对应着从边缘到纹理各层面的图像内容。模拟计算了投影小波中心点改变单位距离对边缘测度的影响程度,得出亚像素分割梯度的方法可以增加计算结果鲁棒性的结论。此方法用于标准图像的分割中,选用5×5亚像素数目提取的最奇异性集合与索贝尔(Sobel)算子(默认阈值为36.7920)提取的边缘的峰值信噪比为9.3981 dB。应用于复杂路面的裂纹提取中,其结果更符合人类的视觉观测。     

一种基于光纤光栅的毫米波副载波光纤通信方案

提出了一种采用光纤光栅滤波器获得具有一定间隔双波长成分的光脉冲光谱实现毫米波副载波光信号产生的方法。利用逆工程算法,设计了一种变迹叠栅(Moiré)光纤光栅滤波器,给出了相应的模拟结果;并在实验上初步制作了相应的光纤光栅滤波器,验证其可行性。同时基于所设计的光纤光栅和波分复用技术,提出了一种频移键控光纤无线通信系统Radio Over Fiber系统,为下一代的高速大容量的光纤无线通信系统系统提供一种可行的备选解决方案。     

乙醇溶剂中2-巯基苯并噻唑吸附于铁表面的SERS光谱研究

利用共焦显微拉曼系统研究了乙醇溶剂中2 巯基苯并噻唑(HMBT)在不同pH条件下吸附在ORC法粗糙化处理所得铁表面的SERS光谱。结果表明2 巯基苯并噻唑分子在酸性和中性溶液中通过环外S或环内N原子吸附于铁表面,而在碱性溶液中分子失去氢原子,并通过静电相互作用吸附于铁表面上。     

采用显微拉曼光谱技术检测激光微加工质量

本文简要介绍了准分子激光微加工的原理;分析比较了几种微检测技术的特点和用途;提出了采用显微拉曼光谱检测准分子激光微加工质量的新技术,并在有机玻璃和光刻胶制成的齿轮上分别进行了探索。研究结果表明:显微拉曼散射技术确实可以成为一种新的检测微加工质量的有效手段。     

酞菁铜旋涂薄膜的形貌与光谱学性质研究

采用旋涂法制备了2,9,16,23-四-异丙氧基酞菁铜(CuPc(OC3H7-i)4)薄膜,利用AFM、UV-Vis和FT-IR对薄膜的表面形貌和光谱学性质进行了表征。薄膜表面结构是由约为216nm×55nm×4nm的清晰纳米畴组成,旋涂膜中酞菁铜分子是处于一种无序的状态,其Soret带吸收与氯仿溶液相比位置不变,而Q带的聚集体和单体的吸收峰红移约20nm。     

新型混合脂质体的制备及其与药物的分子识别研究

设计、合成了含核酸碱基的双亲化合物N6-十四酰基-9-辛基腺嘌呤三甲基溴化铵;用目标化合物和卵磷脂制备混合脂质体受体。分别研究了受体与巴比妥酸、核黄素药物在混合脂质体亲脂区通过互补氢键进行的分子识别。紫外可见光谱研究表明,底物巴比妥酸在258nm的吸收峰,核黄素在222nm,264nm的吸收峰随时间的延长而逐渐降低,这种减色作用归因于脂质体内的巴比妥酸和核黄素在亲脂区分别与双亲化合物上的腺嘌呤形成了氢键。     

紫外可见漫反射吸收光谱研究铁硅分子筛的晶化过程

本文通过紫外可见漫反射吸收光谱法研究了铁硅分子筛的晶化过程。通过对比不同晶化时间的铁硅分子筛的紫外可见吸收谱图,我们认为在未完全晶化的无定型物质中存在一种四配位的铁-硅氧结构的铁物种。这种铁物种的结构和完全晶化后分子筛中的骨架铁物种结构类似。进一步的研究发现,随着晶化的完全,这种铁-硅氧结构中铁-氧配键键长在慢慢变短。     

X光高分辨探测用CsI(Tl)晶体的蒙特卡罗模拟研究

提出了一种基于CsI(Tl)闪烁晶体和面阵CCD器件、采用光纤和光纤面板进行光耦合及传输、以扇形束线阵扫描方式实现对X光高分辨探测的方案。CsI(Tl)晶体的尺寸大小将直接影响到晶体的发光效率及X光的高分辨探测,据此开展了蒙特卡罗模拟研究。模拟研究了X射线能量、X射线源到探测晶体的距离(源距)、CsI(Tl)晶体的厚度与X射线能量分布、全能峰效率与CsI(Tl)闪烁晶体转换效率之间的关系。结果表明,当X射线能量为120~450 keV,CsI(Tl)晶体尺寸厚度为0~1.5 cm变化时,全能峰效率的变化范围为31.34~96.74%,CsI(Tl)闪烁晶体的转换效率的变化范围为12.8~97.43%。可见,X射线的能量及CsI(Tl)闪烁晶体尺寸的厚度,是决定X光高分辨探测的重要参量,这对优化X光高分辨探测用CsI(Tl)晶体的尺寸设计具有一定的参考价值。     

深空光通信中的图像信标捕获技术

为实现深空光通信链路建立过程中精确的对准,提出了一种深空光通信系统扩展信标的捕获方案。该方案以可视地球图像作为信标,在航天器上存储一幅信标图像作为参考图像,采用天线扫描的方式在各点对所瞄准的区域成像,利用像素扫描的方式,使参考图像和实际探测图像进行相关,在天线扫描完成以后,找出相关性最大的位置,即可认为在该点捕获到地球图像。在计算两图像相关系数的过程中,由于傅里叶梅林变换幅度谱具有伸缩及旋转不变性,因此利用傅里叶梅林变换即可消除两图像相关系数因为旋转和伸缩的影响。利用蒙特卡罗方法随机产生1000个视场,仿真结果表明,3σ内正确捕获到信标图像的概率为99.6%,表明这是一种可行的方法。     

基于高双折射光纤布拉格光栅的自动增益控制掺铒光纤放大器

掺铒光纤非均匀展宽引起的空间烧孔现象导致单波长激光并不能完全控制放大器增益,提出了一种新颖的自动增益控制掺铒光纤放大器的结构:即采用高双折射光纤布拉格光栅产生抽运光,其写制光栅的波峰对应的波长分别为1549.3 nm和1549.83 nm,波长间隔为0.53 nm。通过调整偏振控制器,就实现了单激光或双激光的增益控制。这种设计增益控制范围为40 nm(1530~1570 nm),当输入功率在-40~-15 dBm的动态范围内,双激光增益控制的掺铒光纤放大器的平均增益和噪声系数分别约为22.22 dB和8.69 dB,而它们的漂移分别被钳制在0.69 dB和1.51 dB。系统性能测试表明:双激光控制掺饵光纤放大器在稳定性方面比单激光有着明显的优势。     

纳米氧化锌的IR及其薄膜的UV光谱研究

采用溶胶-凝胶浸渍提拉法制备了纳米氧化锌薄膜。ZnO为六方晶系纤锌矿型,薄膜表面均匀致密,粒径尺寸约为10nm,400℃焙烧后的粉体在451cm-1处出现Zn-O伸缩振动,较体相材料向低波数移动了约29cm-1,膜中ZnO粒子的带边吸收位于363nm,其吸光度值与膜层数间的较好线性关系说明可以将氧化锌溶胶中的纳米粒子较好地转移到基片上。     

共聚物Pluronic P103对牛血清白蛋白荧光光谱的猝灭

应用静态荧光光谱研究了嵌段共聚物PluronicP103对牛血清白蛋白(BSA)荧光光谱的猝灭。研究表明,PluronicP103对BSA的荧光有猝灭作用,动态猝灭是引起BSA荧光猝灭的主要原因。发现嵌段共聚物PluronicP103在水溶液中的蔟集状态影响其与BSA的相互作用,以胶团形式存在的PluronicP103对BSA的猝灭作用更强。     

牛血清白蛋白对Pluronic聚合物胶团形成的影响研究

用吡啶作为荧光探针研究了嵌段共聚物PluronicF108胶团形成以及牛血清白蛋白(BSA)对嵌段共聚物胶团形成的影响。研究表明,BSA阻碍嵌段共聚物的胶团形成,BSA与嵌段共聚物疏水链段的疏水相互作用是其阻碍嵌段共聚物胶团形成的主要原因。     

我国同步辐射小角X光散射装置

小角X光散射是当X光照射到物质上时发生的在原光束附近小角度范围内的电子相干散射,凡是存在纳米尺度的电子密度不均匀区的物质均会产生小角X光散射现象,因此它是表征纳米、多孔材料结构的理想手段。普通X光源产生的X光强度弱,限制了小角X光散射的应用,采用同步辐射为X光源,则可以大大提高X光强度。目前我国已建立同步辐射小角X光散射站,本文对其装置进行了介绍。     

利用纳米GaP固体材料的拉曼光谱计算其微结构参数

利用纳米GaP固体材料拉曼光谱的类横向光学模峰移(ΔωTO)对其均方根键角畸变(Δθ)和平均键畸变能(Uθ)进行了计算。计算结果表明:当成型压力增加时,纳米GaP固体材料的Δθ和Uθ均增加;而将纳米GaP固体材料在325℃进行1h热处理后,其Δθ和Uθ并没有明显的变化。     

表面增强拉曼光谱对免疫球蛋白IgG分子与银基底作用的研究

采用高灵敏度的表面增强拉曼光谱(SERS)技术,以具有强SERS信号的金纳米粒子标记抗体,以此SERS标记免疫金溶胶为探针,结合扫描电镜技术,研究免疫球蛋白羊抗小鼠IgG分子与银基底的相互作用。我们发现,羊抗小鼠IgG分子可直接与银基底通过疏水作用或形成Ag-S键而牢固结合。为消除这种非特性吸附,本文以小牛血清白蛋白(BSA)封闭银基底,取得了较好的效果。     

过渡金属表面γ-氨丙基三甲氧基硅烷膜的研究

本文对在过渡金属铁、镍电极表面制备得到的γ-氨丙基三甲氧基硅烷(γ-APS)膜进行了研究。实验中对硅烷膜用X-射线光电子能谱(XPS)、现场表面增强拉曼散射光谱(SERS)和原子力显微镜(AFM)进行了表征。X-射线光电子能谱(XPS)的结果发现存在两个N1s峰,表明γ-APS膜中的氨基有两种存在方式:自由氨基和质子化氨基。实验中还发现现场表面增强拉曼散射光谱(SERS)是研究金属/γ-APS体系中界面层结构非常有效的手段,SERS结果表明硅醇羟基和氨基发生了竞争吸附,且γ-APS分子在外加电位等条件的影响下吸附状态会发生一定变化。原子力显微镜(AFM)的表征结果在微观上显示电极表面的γ-APS膜上形成了一种较规则的微孔结构,这种结构可能与基底的性质有关。     

常压化学气相沉积技术生长ZnO∶H薄膜的光学性质

采用常压金属有机物化学气相沉积技术(APMOCVD),以二乙基锌(DEZn)为Zn源,去离子水(H2O)为氧源,N2作载气,在外延ZnO薄膜的反应气氛中通入少量氢气,在cAl2O3衬底上生长出了ZnO∶H薄膜。用X射线双晶衍射和光致发光谱对ZnO∶H薄膜的结晶性能和光学性质进行表征。结果表明,ZnO∶H薄膜(002)和(102)面的Ω扫描半峰全宽分别为46.1 mrad和81.4 mrad,表明该薄膜具有良好的结晶性能；室温下,ZnO∶H薄膜具有较强的紫外光发射(380 nm),在低温10 K光致发光谱中观测到位于3.3630 eV处与氢相关的中性施主束缚激子峰(I4)及其位于3.331 eV处的双电子卫星峰(TES)。采用退火的方法,通过观测I4峰的强度变化,研究了氢在ZnO∶H薄膜中的热稳定性。发现随着退火温度的升高,I4峰的强度逐渐减弱,表明在高温下退火,氢会从ZnO薄膜中逸出。     

原子间相互作用对双模原子激光压缩性质的影响

研究了由单模压缩相干态光场与Ξ型三能级原子玻色爱因斯坦凝聚体(BEC)相互作用系统中耦合输出的双模原子激光的压缩特性,重点讨论了玻色爱因斯坦凝聚体原子间相互作用对原子激光压缩性质的影响,并讨论了原子激光压缩对光场初始压缩因子的依赖关系。结果表明:由光场诱导的双模原子激光呈现周期性的压缩,原子间的相互作用和光场初始压缩因子对原子的压缩性质具有重要影响。原子间的相互作用影响原子激光压缩的振荡频率而不会影响其压缩深度,而初始光场的压缩因子则对原子激光压缩深度产生调制作用,且初始光场的压缩因子越大,则原子激光压缩的时间越短。