基于席夫碱配体和两种苯甲酸盐构筑的两例Dy_(4)配合物的合成、结构及单分子磁体性质

使用Dy(NO_(3))_(3)·6H_(2)O与席夫碱配体2-(((2-羟基-3-甲氧基苄基)亚氨基)甲基)-4-甲氧基苯酚(H_(2)L)和2个辅助配体PhCO_(2)H和2-NO_(2)-PhCO_(2)H在乙醇中反应,得到2例Dy_(4)配合物[Dy_(4)(L)_(4)(PhCO_(2))_(2)(NO_(3))_(2)(EtOH)_(2)](1)和[Dy_(4)(L)_(4)(2-NO_(2)-PhCO_(2))_(2)(NO_(3))_(2)(EtOH)2](2)。单晶X射线衍射解析表明配合物1和2均由Dy_(2)基本单元构建,形成中心对称的四核线性链状结构。配合物1和2中Dy_(2)单元中的一个Dy(Ⅲ)离子呈现七配位几何构型,另一个Dy(Ⅲ)离子呈现八配位几何构型。2例配合物均为单分子磁体,其能垒分别为110和108 K。通过理论计算对1和2的磁性能进行了分析。

等效零折射率材料微腔中均匀化腔场作用下的简正模劈裂现象

研究了零折射率材料微腔中人造原子与腔模的相干耦合现象.首先通过数值模拟的方法研究了在二维光子晶体微腔中填充阻抗匹配的零折射率材料后腔模的场分布.结果表明零折射率材料的引入使得原本以驻波场形式存在的腔模分布在整个微腔中变得近似均匀且值最大.其次,将人造原子放入腔中的不同位置并与腔模耦合,结果从频谱上观察到腔模的劈裂与人造原子在腔中的位置无关.最后,利用微波实验,通过开口谐振环等效的人造原子与一维复合左右手传输线等效的零折射率材料微腔之间的耦合验证了仿真结果的准确性.该结果为腔量子电动力学中量子点对位难的问题提供了新的方案,同时零折射率材料微腔也为今后研究原子与光子之间的相互作用提供了一个新的平台.

FeNHf磁性薄膜微结构中太赫兹波损耗的抑制

基于半导体微纳工艺设计并制备了一种FeNHf磁性薄膜的镜像四环非对称太赫兹微结构,测试了薄膜磁性能和微结构太赫兹波传输特性。结果表明FeNHf薄膜在0.5GHz时在难轴方向的磁导率为410,共振频率为1.48GHz,磁各向异性场强度为31.88Oe(1A·m^(-1)=4π×10^(-3)Oe)。通过比较基于FeNHf薄膜的微结构与相同尺寸的非磁Au薄膜的微结构的太赫兹波传输特性,发现FeNHf薄膜四环微结构的共振频率比Au薄膜四环微结构的共振频率低,这主要是由于FeNHf薄膜具有较高的等效电感值。实验和模拟结果表明,FeNHf薄膜的电导率比Au薄膜低一个量级,在太赫兹共振频率下FeNHf薄膜微结构比Au薄膜微结构具有更高的电场强度和磁场强度,其太赫兹波涡流损耗约为Au薄膜微结构的25%,因此,FeNHf磁性薄膜的镜像四环非对称太赫兹微结构具有较大的透射率和Q值,能够更好地抑制太赫兹波的损耗。

产生环形激光的光学系统设计

为了产生半径可自由调控的聚焦环形激光且确保离焦后光束强度仍均匀,本文提出一种透射-反射式组合的环形光光学系统设计方法。对于透射式系统,基于等能量分割原理,建立入射光与出射光投射高度的映射函数,优化透镜的各项参数,将入射的高斯光先整形成平顶圆形光,实现光束强度均匀化。反射式系统通过调整焦面环形光直径调控范围、工作距离等参数,结合几何光线追迹原理,计算圆锥反射镜、抛物柱面镜及动镜的各项参数,将平顶圆形光再整形成环形光。实验结果表明:当动镜半顶角为16°时,所设计系统能够实现聚焦环形光半径在15~30 mm范围的自由调控,尺寸误差不超过0.05 mm,离焦后强度均匀度达到84%。该设计方法无需更换系统镜片即可兼顾强度均匀性和尺寸自由度,可操作性好,产生的环形光加工精度和效率更高。

移相干涉测量中的抗振技术综述

移相干涉术是一种高灵敏度的非接触式光学测量方法。该方法在光学表面测量、形变测量等许多方面被广泛应用。然而环境振动对该方法的测量结果可能产生不可忽视的影响,包括造成条纹抖动、干涉图模糊等现象。为了解决这个问题,提高移相干涉测量结果的稳定性,干涉测量中的抗振技术应运而生。本文将抗振技术分为主动与被动两大类,主动抗振旨在隔振,即削弱传播至干涉系统的振动信号强度;被动抗振旨在消振,即消除振动对干涉测量造成的影响。被动抗振技术种类繁多,本文从帧数和实时性两个方面出发,将已有的被动移相干涉抗振技术进行分类介绍并对比,并对移相干涉测量抗振技术的发展方向进行了阐述。

基于哈特曼探测器的光波相位三维显示方法

相位是描述光波状态的重要参数,但却无法直接观察。本文基于哈特曼探测器的波前快速探测功能,研究了光波相位三维显示的方法,并研制出相位三维显示系统。首先,利用Zemax软件对系统的光源、准直透镜等光学参数进行优化设计;然后,基于模式法波前重构理论,根据探测的Zernike多项式离焦量和像散项系数,实现了对3个不同类型镜片的相位三维显示,并给出相应屈光度的测量方法;最后,实验验证了光波相位的三维显示和屈光度测量的有效性,-2.00 D的近视镜测量值为-2.07 D,1.00 D的远视镜测量值为0.91 D,0.50 D的散光镜测量值为0.56 D。实验结果表明,此系统能够较准确地测量屈光矫正镜的屈光度,并实现相位的三维显示。本文设计的基于哈特曼探测器的相位三维显示方法具有更好的环境适应能力,便于研究者直观观测光的相位分布。

单层1T-CoI_(2)中Kitaev作用的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理计算,本文对单层1T-CoI_(2)的原子、电子结构和磁性进行了理论研究.使用广义布洛赫条件结合自旋螺旋方法计算了单层1T-CoI_(2)自旋螺旋的能量色散关系E(q),计算结果表明单层1T-CoI_(2)的基态呈现螺旋反铁磁,体系中含有键相关的各向异性作用,即Kitaev作用.计算了含有自旋-轨道耦合作用(spin orbital coupling,SOC)和不含有SOC的色散关系,分别将色散关系映射到HeisenbergKitaev模型,成功分解了多近邻海森伯作用参数J、Kitaev作用的K和非对角项Γ.单层1T-CoI_(2)以Heisenberg作用为主导,同时存在着较强的Kitaev相互作用,其中Γ_(1)达到了1.09 meV.可预测Kitaev作用在具有1T结构过渡金属三角格子中具有普遍适用性,表明单层1T-CoI_(2)是Kitaev的备选材料,并且为探索其他二维磁性材料的Kitaev作用奠定了理论基础.

电控量子点分子的时域量子关联退相干

本文以与光腔耦合的电控量子点分子为研究对象,分析了量子点的时域量子关联退相干特性。基于可测量的Leg-gett-Garg不等式,研究光电混合系统的时域量子关联。测量不等式的违背性可以作为动态演化过程中时域量子关联的存在证据。调控电子隧穿强度和光腔频率失谐有利于增强时域量子关联。发现,在空间量子关联值为零的区域内,不存在时域量子关联。当空间量子关联值较高时,量子点动力学演化存在Leggett-Garg不等式测量的最大程度违背现象。与之相反,在时域量子关联为零的时间段内,空间量子关联仍然存在。本文采用开放量子系统动力学方法研究环境效应对时域量子关联的影响。量子点的自发衰变和光腔泄漏抑制了时域量子关联。这些结果可用于混合量子系统的量子信息处理技术。

β-Ga_(2)O_(3)晶体本征缺陷诱导的宽带超快光生载流子动力学

利用超快瞬态吸收光谱,针对氧化镓(β-Ga_(2)O_(3))晶体中本征缺陷诱导的载流子俘获和复合等动力学进行研究.实验发现,由本征缺陷诱导的宽带吸收光谱具有很强的偏振依赖性,特别是从不同探测偏振下的瞬态吸收光谱中可以提取出两个缺陷态吸收响应.该缺陷诱导的吸收响应归因于从价带到本征缺陷(镓空位)不同电荷态的光学跃迁,利用基于单缺陷的多能级载流子俘获模型拟合得到缺陷俘获空穴的速率远快于俘获电子,且缺陷态的吸收截面相较于自由载流子吸收截面大至少一个数量级.本文的研究结果不仅能明确本征缺陷与光生载流子动力学之间的关系,而且为β-Ga_(2)O_(3)在超快宽带光电子器件中的应用提供科学指导.

无源液晶光学器件的低成本驱动电路设计

为了实现多路无源液晶光学器件的驱动,设计开发了低成本、低复杂度及幅频可调的多路驱动电路。首先,为了便于控制液晶器件,在PC机和驱动板之间采用USB数据传输方式进行控制信号的传输。其次,驱动板卡采用母板加多子板模式,每个子板可输出32路驱动信号,其可依据实际需求灵活选取子板数目,从而降低成本。母板与子板均采用STM32作为主控芯片,子板通过SPI接口与母板进行数据传输。每个子板通过2个SPI接口将数据分组分发给DAC芯片,每个DAC芯片可控制16路数模转换,最终实现192路模拟信号的输出。最后,进行制板和测试。结果显示,输出模拟电压与灰度值符合线性比例关系,其绝对误差在0.010 V左右,符合10 bit、1024级电压灰度值调制精度。该驱动板卡可以实现多路驱动信号的输出,满足多路无源液晶光学器件驱动控制的需求。

Ge掺杂GaN晶体双光子诱导超快载流子动力学的飞秒瞬态吸收光谱研究

本文利用飞秒瞬态吸收光谱技术,在近红外波段对Ge掺杂GaN(GaN:Ge)晶体进行了超快载流子动力学研究.在双光子激发下,瞬态吸收动力学呈现出双指数衰减,其中慢过程寿命随着泵浦光强增加而增加.瞬态吸收响应随着探测波长而单调增强,并在约1050 nm处由空穴吸收占据主导.利用简化模型模拟载流子动力学发现,GaN:Ge中碳杂质形成的深受主能级对空穴有很强的俘获能力,并且引起了缺陷发光.在较适中的载流子注入下,n型GaN中的载流子寿命可以通过控制缺陷浓度和载流子浓度来共同调控,使其可应用于发光二极管和光通信等不同的领域.

渐进多焦点眼用镜片子午线的双向拟合设计

介绍了渐进多焦点眼用镜片的结构。提出了一种双向拟合设计渐进多焦点眼用镜片子午线的方法,采用两条多项式曲线从镜片视远点和视近点双向拟合,获得满足设计要求的子午线。在此基础上,选择与子午线正交、满足设计要求的曲线簇作为轮廓线,计算镜片上各个点的矢高数据,从而获得整个面形。设计结果表明,与只采用一条高阶多项式曲线描述子午线的方法相比较,双向拟合设计镜片子午线的方法可以灵活地调节子午线上光焦度增加的速率,从而控制镜片视远区、视近区以及渐进通道的光焦度和像散,设计满足眼镜佩戴者个性化需求的渐进多焦点眼用镜片,即当镜片参数相同时,双向拟合子午线不同,可以获得相应视觉需要的渐进多焦点眼用镜片。将设计的镜片进行实际加工,并检测加工结果,结果表明,加工获得的镜片性能与设计结果一致。

Eu^(3+),Tm^(3+)共掺GaN薄膜的发光特性和能量传递机制

采用离子注入的方法制备了Eu^(3+),Tm^(3+)离子共掺杂GaN薄膜。通过温度依赖光致发光光谱研究了GaN:Eu^(3+)薄膜中Eu^(3+)的发光特性,发现了三类具有不同温度依赖特性的Eu^(3+)发射峰。利用阴极荧光光谱探究了GaN:Eu^(3+),Tm^(3+)薄膜的光谱性质,发现随着Tm^(3+)剂量的增加,Eu^(3+)发射强度以及Tm^(3+)的I_(480)/I_(806)强度比值均发生降低,分析表明存在Eu^(3+)→Tm^(3+)离子的能量传递,并通过计算分析证明其能量传递机制主要为电偶极子-电偶极子相互作用。通过改变Eu^(3+)、Tm^(3+)离子在GaN薄膜中的剂量比例,实现了材料发光颜色的有效调控。

Eu^(3+)离子注入β-Ga_(2)O_(3)单晶的应力变化和发光性质研究

采用离子注入法制备了不同剂量的β-Ga_(2)O_(3)∶Eu^(3+)样品,并在空气中进行了退火处理,成功实现了Eu^(3+)的光学激活。通过拉曼和X射线衍射表征了β-Ga_(2)O_(3)晶体随Eu^(3+)注入剂量的应力变化趋势,发现随着Eu^(3+)剂量的增加,晶格应力先增加后减少,并对其内在机理进行了分析。利用阴极荧光光谱对晶体的发光性质进行了表征,主要观察到峰值位于380 nm附近、宽的缺陷发光峰以及峰值位于591 nm、597 nm和613 nm的Eu^(3+)发光峰。通过高斯拟合发现,该380 nm发光峰主要由360 nm、398 nm和442 nm三个子峰构成,分别与自陷激子和施主-受主对有关。此外,Eu^(3+)发光峰位置与强度受到基质局域晶体场的影响。

渐进多焦点眼用镜片像散的区域性优化设计

提出了一种区域性优化设计方法,旨在减小渐进多焦点眼用镜片(PAL)的像散,并且利用该方法对PAL的视近区和像散区进行优化设计。首先,采用最小二乘法寻找与叠加区域最契合的球面片。然后,将渐进表面与球面按比例叠加以减小PAL的像散。最后,使用Zernike多项式区域性拟合方法平滑叠加区域边界处的镜片表面,从而减小因表面突变产生的不必要像散。初始设计镜片样品与优化后镜片样品的测试结果显示,优化后PAL最大像散减少了14.3%,最大像散区域面积缩小了30.5%,视近区像散小于0.06 D的范围增加了30.4%。该优化设计方法在保持光焦度分布基本不变的情况下显著降低了像散,并扩大了视近区的有效视觉范围,有助于配镜者获得更好的视觉体验。

SPGD算法高精度静态像差校正方法

随机并行梯度下降(SPGD)算法广泛应用于光学系统静态像差校正,其性能指标对校正效果影响较大。由于传统的环围能量(EE)校正精度低、平均半径(MR)稳定性差,提出性能指标组合法,以实现静态像差的高精度、稳定校正。所提方法将EE与MR性能指标相结合进行像差校正,首先以EE作为性能指标对畸变图像进行校正,待能量集中于环围区域后,利用MR性能指标继续进行校正,直至能量分布均匀,校正终止。首先进行了校正仿真,结果显示:相比于EE和MR方法,性能指标组合法对静态像差的校正精度高、稳定性好。搭建实验光路,验证了所提方法的有效性。模拟和实验结果均表明,采用性能指标组合法可以获得高的校正精度且校正稳定。该方法可以应用于光学系统静态像差的校正和消除,实现其接近衍射极限的光学性能。

Ga_(2)O_(3)材料的掺杂研究进展

相比于第三代半导体材料碳化硅(SiC)和氮化镓(GaN),氧化镓(Ga_(2)O_(3))具有禁带宽度更大、击穿电场更强、吸收截止边更短、生长成本更低等优点。掺杂是一种高效优化材料物性特征的方法,可以拓宽Ga_(2)O_(3)在不同领域的应用范围。本文对近年来Ga_(2)O_(3)材料的稀土掺杂以及其他元素的掺杂进行了综述,着重分析了稀土掺杂Ga_(2)O_(3)的发光特性。最后,对Ga_(2)O_(3)的稀土离子掺杂和p型掺杂方向进行了展望。

Fe掺杂GaN晶体的超快非线性及宽带光动力学研究

利用多维度的泵浦探测技术来研究Fe掺杂氮化镓(GaN∶Fe)晶体的超快瞬态非线性光学响应和基于Fe缺陷的宽带载流子动力学机制。相位物体(PO)泵浦探测实验结果表明,载流子折射动力学曲线相较于吸收表现出明显的回复,结合超快瞬态吸收光谱实验证明这源于Fe缺陷态的宽带吸收。此外,瞬态吸收响应与载流子俘获速率均可通过Fe含量进行大幅调控,吸收幅值和载流子俘获寿命分别随着Fe含量的增加而增大和缩短。根据瞬态光学非线性结果,提出了基于Fe缺陷不同电荷态下的激发与俘获模型,结合全局分析和速率方程获得了GaN∶Fe的载流子俘获机理与重要的Fe缺陷俘获速率和光吸收截面。GaN∶Fe中可调控的载流子寿命和超宽带的吸收光谱对光开关、光限幅器件、光电探测器等光电器件的设计和开发有着十分重要的意义。

Mn掺杂MoSe_(2)及相关异质结的半金属铁磁性

本文用第一性原理方法研究了过渡金属Mn掺杂MoSe_(2)单层(Mo_(0.75)Mn_(0.25)Se_(2))的晶体结构、电子结构和磁性质,发现上下自旋电子分别呈现金属特性和绝缘特性,即体系具有半金属性.结合轨道态密度图,发现两个邻近Mn原子之间通过Mo4d和Se 4p轨道耦合.在广义布洛赫条件下,计算了单层Mo_(0.75)Mn_(0.25)Se_(2)的自旋螺旋能量与波矢的色散关系,通过海森堡相互作用(HBI)模型拟合计算值得到Mn原子间各种邻近的HBI参数J_(2)(i=1,2,3,4),发现虽然第一近邻交换耦合系数J_(2)起主导作用,但J_(2)的作用不可忽略.鉴于单层Mo_(0.75)Mn_(0.25)Se_(2)属于易氧化的二维金属材料,而单层MoSe_(2)具有绝缘性质,我们构建了异质结MoSe_(2)/Mo_(0.75)Mn_(0.25)Se_(2)/MoSe_(2),计算结果表明异质结两侧的MoSe_(2)可有效保护中间层Mo_(0.75)Mn_(0.25)Se_(2)的半金属铁磁性.该研究可深化对二维半金属铁磁性产生机制的理解,为设计稳定的二维半金属铁磁性材料提供普适方法.