用表面等离子波相位检测法测量液体折射率

表面等离子体波（ＳＰＷ） 检测技术近年来已被应用在生物传感领域。它通过探测介质的折射率变化来探测生物反应。理论分析表明，利用ＳＰＷ 相位检测的方法可以实现高分辨率的液体折射率测量。在优化测量参数的基础上，使用低频差横向塞曼激光器为光源，进行了验证实验，实验结果与理论相符合。

电子耗空对喷焰尘埃等离子体离子波不稳定性的影响

在离子波不稳定性增长率的计算过程中增加对自洽尘埃电荷数的考虑,以考察电子耗空效应对尘埃等离子体离子波不稳定性增长率的影响.通过比对多个算例的计算结果发现:随着尘埃数密度的增大,电子耗空的加剧可以导致不稳定性增长率减小;喷焰释放早期的离子波不稳定性增长率可以更低;无论是尘埃数密度还是中性分子数密度单独增大,均可以导致离子波不稳定性增长率的减小.这表明现有理论方法中隐含的假设不是恒成立.

表面电磁波与表面等离子波

表面波(SW)是一种沿两媒质之间界面传播的电磁波。1899年A.Sommerfeld最早提出,TM型表面波可沿一根具有有限电导率的无穷长圆柱导线传输。1909年Sommerfeld又用Maxwell方程组处理了非辐射型表面波。表面等离子波(SPW)发生在金属与电介质的界面,自1957年以来为人所知,界面两侧呈消失态。SW与SPW的区别在于,SW发生于两电介质之间,而SPW仅在电介质与导体(例如金属膜)之间的界面上传播。也可认为SPW是SW的一种,它要求界面两边的介电常数一正一负,这可由一边用电介质而另一边用金属来满足。金属中的大量自由电子被当作高密度电子气体,其纵向密度起伏形成SPW可经由金属而传播。SPW的电磁场在界面上最大,在垂直表面的两个方向上指数地减小,这情况与SW相同。1991年黄志洵和曾诚提出了一个新的普遍化特征方程,用来描述圆波导壁电导率为有限值而内衬电介质层的情况。据此可以给出3类传播模式:内模,界面模和表面模。很明显,界面模即SW,表面模即SPW。使用由黄曾方程导出的近似式,可以算出TMs1u1模和TEs1u1模的衰减常数。近年来发展了一门新学科——以金属表面衰减全反射为基础的ATR光谱学,它是由体电磁波(VEMW)通过谐振激发造成SPW的技术,其实施是通过Otto方式(棱镜-空气-金属)或Kretschmann方式(棱镜-金属-空气)。本文讨论了棱镜SPW技术在确定金属膜介电常数ε和厚度d方面的应用。

太阳风中非线性离子波研究的解析方法Ⅰ

本文从MHD方程组出发，推导了太阳风磁化等离子体中非线性静电离子声波孤立于传播的非线性控制方程，从而得到了扰动位势的解析解。讨论了各种等离子体参数情况下孤立于形成的条件。

太阳风中非线性离子波研究的解析方法Ⅱ

本文从MHD方程组出发，推导了太阳风磁化等离子体中非线性静电离子声波孤立子传播的非线性控制方程，考虑电子捕获效应，使用解析方法得到了扰动位势的精确解，应用得到的精确解讨论了各种等离子体参数情况下孤立子形成的条件。

新颖的高灵敏度双金属层结构表面等离子波传感器的研究与优化设计

为了克服传统的表面等离子波传感器中金膜与玻璃棱镜基底附着力不足的缺陷,在金膜与棱镜之间增加一层银膜,从而有效地增加了金属膜与玻璃棱镜的附着强度,并增加了设计的自由度,通过基因算法对两金属层厚度优化设计,使得现在的设计不仅结构更加稳定,而且探测的灵敏度和线性度比起原有设计都得到有效提高。

太阳风中非线性离子波研究的解析方法Ⅲ

本文是文[1]的继继续与深入，基于所导出的太阳风磁化等离子体中非线性静电离子声波孤立子传播的非线性控制方程，考虑电子捕获效应，使用解析方法得到了扰动位势的精确解，并讨论了等离子体参数变化对孤立子形成的影响。与以前结果比较，区别于以前的等离子体背景情况，发现在适当的等离子体背景下控制方程允许有45度附近方向传播的大振幅离子孤立波．但大振幅孤波主要是在垂直于磁场方向如太阳风方向附近形成，这与Heliosl，2卫星观测结果相吻合。

基于表面等离子波耦合的流体波导光栅耦合器

提出了一种由金属光栅和流体光波导结构组成的,基于表面等离子波耦合的光栅耦合器。利用光栅的衍射效应,将金属光栅与介质分界面之间产生的表面等离子波耦合到流体光波导中,并且能够沿着流体光波导稳定地向前传播。通过采用基于有限时域差分算法的FDTD Solutions软件对光栅耦合器进行了参数优化及特性分析,通过优化使该结构在650 nm波长下的耦合效率达到56%。此外,由于该结构对TE偏振光和TM偏振光的选择比达到70∶1,因此具有偏振器的功能。同时由于TE偏振光耦合频谱的频带宽度仅为20 nm,该结构还具有窄带滤波的作用。此外,还研究了光栅结构参数、入射角以及流体折射率对耦合频谱的影响。

离子波、电子波解与孤立子

从电磁学的角度考察孤立子 ,给出KdV方程 ,得到孤立子在相互作用过程中具有保持形状不变等基本性质 ;

表面等离子波仿真研究

先介绍表面等离子波的基本概念、理论发展和模型构建,然后在Kretschmann模型配置下,即介质—金属—介质情况,激励表面等离子波。利用解析方法和数值仿真得到表面等离子波谐振情况,并对金属厚度、介电常数、入射介质、分析物等参数进行灵敏度分析,得到一些基本规律。

利用棱镜结构高效率地耦合出表面等离子波

表面等离子波是指在金属和介质表面传播的电磁波,在垂直界面方向上呈指数衰减,提出了一种棱镜结构用以耦合出由K retschm ann结构产生的表面等离子波,使反射、吸收能量转化为透射光。棱镜结构在数值模拟中可以被简化为多层介质结构,利用传输矩阵方法模拟了高斯光束入射到这种结构中的传播情况,形象地得到了产生表面等离子体共振和表面等离子波耦合的结果。模拟结果显示提出的棱镜结构达到了接近70%的耦合效率,可以应用于偏振分光器件;并且利用这种结构还可观察到高斯光束分裂现象。

填充比对金属光栅与介质光栅激发表面等离子波的不同影响

采用严格耦合波理论求解了不同填充比的金属光栅与金属平面覆盖介质光栅在角度调制下的共振衰减反射谱,以及它们在表面等离子体共振时的空间场分布,并对结果进行了对比分析。通过数值计算分析了金属表面等离子体波(Surface plasmon polariton,SPP)波矢的有效折射率N_(eff)与光栅填充比的关系,结果表明对于Au金属光栅结构,SPP的N_(eff)随着光栅填充比增加并无明显变化;而对于金属平面覆盖介质光栅结构,SPP的N_(eff)随着介质光栅填充比的增大单调递增。

加载环形等离子体束的圆柱波导中慢等离子体波高频特性的数值研究

等离子体相对论微波发生器(PRMG)可以产生宽带高功率微波输出,同时又具有良好的频率可调谐性,因此在雷达、通信、电子对抗和物体探测等诸多领域均具有良好的应用前景。PRMG通常采用加载环形等离子体束的圆柱波导作为其波束互作用区,工作模式为慢等离子体波TM_(01)模(下称P-TM_(01)模)。P-TM_(01)模的色散特性及其变化规律对PRMG输出性能有着重要影响。利用全电磁粒子模拟程序对加载环形等离子体束的圆柱波导中P-TM_(01)模的色散特性和场分布进行了粒子模拟和分析,获得等离子体束密度n_(p)、径向厚度Δr_(p)和径向位置r_(p)以及外加引导磁场强度B_(z)和波导半径r_(w)等参数对P-TM_(01)模的色散特性和场分布的影响规律。主要研究结果包括:(1)一定范围内,n_(p)和Δr_(p)的变化对色散特性影响较大,r_(p),B_(z)和r_(w)的变化对色散特性影响较小。值得关注的是,由于波导中环形等离子体束的存在,随着波导半径r_(w)的增加,相同纵向波数k_(z)对应的P-TM_(01)模的频率没有降低而是略有提高。因此,在实际应用时,可以适当加大波导径向尺寸以提高器件功率容量;适当降低磁场,则有利于提高器件的紧凑性。(2)P-TM_(01)模的纵向电场的方向不随径向位置变化,径向电场的方向在等离子体束内外两侧相反,外侧的场分布与同轴波导中TEM模相似。(3)主要物理参数变化时,场分布基本特点不会改变。但随着纵向模式数N和k_(z)相应增加,电场能量向等离子体束收拢,不利于波束相互作用和电磁场的耦合输出。因此为了PRMG的高效运行,束波互作用的共振点最好落在k_(z)相对较小的区域。上述研究结果对PRMG的设计和优化具有一定的理论参考价值。

等离子体波改变太阳成分

日冕是由炽热而稀薄的等离子体构成的光晕,围绕着太阳向外延伸,通常被太阳表面或光球层的强光所掩盖,但在日蚀期间可见。日冕中的化学元素含量与太阳其他部分不同。意大利国家天体物理研究所(INAF)的Mariarita Murabito及其同事进行的测量表明。

HL-3装置上离子回旋波加热对中子产额的影响

离子回旋射频(Ion Cyclotron Range of Frequencies,ICRF)波加热是托卡马克装置上至关重要的辅助加热方式之一。托卡马克装置中国环流三号(HL-3,原名HL-2M)拟安装加热功率为6 MW的ICRF加热系统。本工作利用TRANSP程序,模拟并研究了ICRF加热的频率和功率对聚变中子产额以及快离子分布的影响。研究结果表明:ICRF的频率和功率对中子产额有显著影响,固定ICRF频率时,中子产额与加热功率成正比关系,而在固定ICRF加热功率的情况下,中子产额的增加幅度显著依赖ICRF的频率,在研究参数范围内,30 MHz的ICRF对中子产额的增加具有最显著的增强作用。快离子分布的模拟结果显示,在考虑ICRF加热后,中性束和ICRF的协同加热机制能够将快离子加热至最高1 MeV,有效地提高了中子产额。此外,基于中子相机诊断的概念对中子信号进行了仿真。结果表明,中子相机能够有效地测量到由ICRF加热导致的中子产额高低和分布剖面的变化,这为将来优化中子相机诊断系统设计和测量中子空间分布提供了一定的参考。

火星弓激波上游离子回旋波的观测研究

离子回旋波广泛分布于火星弓激波上游,在卫星坐标系下其频率接近当地质子回旋频率,准平行于背景磁场方向传播,与在火星外逸层太阳风拾起新生H离子有关。该文基于磁流体理论,对MAVEN探测器观测到的离子回旋波进行事例分析,通过对等离子体密度扰动、速度扰动以及磁场扰动的参数拟合,发现该离子回旋波事件可用斜传播的快磁声波与平行传播的阿尔文波的叠加来解释。该文有助于进一步理解火星上游所观测到的离子回旋波相关扰动的物理本质,对其中等离子体物理过程的重新建模和数值模拟具有指导意义。

基于局域发射光谱的LEAD装置螺旋波等离子参数测量

发射光谱法是常见的用于诊断等离子体的光学诊断技术,然而,这项技术并不能在空间上分辨等离子体。为了以低成本得到高空间分辨率的等离子体参数,发展了局域发射光谱法。这是一种将光纤伸入等离子体中以采集光纤前端等离子体光谱学信息的高空间分辨率光学诊断技术。介绍了局域发射光谱法技术的原理,并在大型线性等离子体实验装置LEAD上用蚊香形射频天线激发了氩等离子体,并在不同的射频功率和径向位置下对比了局域发射光谱法测得的等离子体光强和朗缪尔探针测得的等离子体电子密度,同时观察到了在射频功率500 W左右等离子体从感性耦合放电模式到螺旋波模式的跳变。结果表明:局域发射光谱法测得的光强与实验室现有的朗缪尔探针测量的电子密度之间较强的正相关,证明了用光强表征电子密度的可靠性,和LEAD装置上现有的朗缪尔探针在不同的等离子体模式的诊断上互补。

6G无线通信THz电子学、光子学、等离子体波器件及应用的新进展(续)

移动通信技术已成为现代智能信息网络发展的带动的重要技术之一。继sub-6 GHz和毫米波频段的5G移动通信成为当今移动通信的发展主流之后,预计以亚THz/THz频段的6G移动通信将于2030年到来。综述了用于未来6G无线通信的THz电子学、光子学、等离子体波器件及应用的新进展。综述并分析了当今THz器件与电路以及典型应用的关键技术的发展现状与趋势,包含真空电子领域的行波管、碰撞雪崩渡越时间(IMPATT)二极管、THz谐振隧穿二极管(RTD)、THz肖特基势垒二极管(SBD)、THz CMOS、THz SiGe BiCMOS、THz InP HEMT/InP HBT、D波段GaN HEMT、光子学辅助的太赫兹波技术、石墨烯为代表的二维材料器件与电路。THz器件的应用创新重点包含四个方面:通道测量与建模、多输入多输出(MIMO)天线阵列、智能可重构反射阵列以及通信局域网络架构和实验平台。

6G无线通信THz电子学、光子学、等离子体波器件及应用的新进展

移动通信技术已成为由现代智能信息网络发展带动的重要技术之一。继sub-6 GHz和毫米波频段的5G移动通信成为当今移动通信的发展主流之后,预计以亚THz/THz频段的6G移动通信将于2030年到来。综述了用于未来6G无线通信的THz电子学、光子学、等离子体波器件及应用的新进展。综述并分析了当今THz器件与电路以及典型应用的关键技术的发展现状与趋势,包含真空电子领域的行波管、碰撞雪崩渡越时间(IMPATT)二极管、THz谐振隧穿二极管(RTD)、THz肖特基势垒二极管(SBD)、THz CMOS、THz SiGe BiCMOS、THz InP HEMT/InP HBT、D波段GaN HEMT、光子学辅助的太赫兹波技术、石墨烯为代表的二维材料器件与电路。THz器件的应用创新重点包含四个方面:通道测量与建模、多输入多输出(MIMO)天线阵列、智能可重构反射阵列以及通信局域网络架构和实验平台。

使用电子回旋波共振等离子体源辅助中频磁控溅射沉积氧化铌薄膜

中频磁控溅射虽相较于电子束蒸发成膜质量更好,但不可避免仍然存在一部分颗粒物,将严重影响光学薄膜的质量和光学特性。研究了使用电子回旋波共振(ECWR)等离子体源作为辅助设备与中频磁控溅射相配合沉积的氧化铌薄膜,进行了等离子体诊断和薄膜表征。结果表明:在相同条件下,ECWR等离子体放电的氧化效果明显优于传统的感应耦合等离子体放电。ECWR等离子体源能够在较低压强的纯氧环境下稳定产生高密度等离子体,无须通过氩气作“引子”来激发维持氧气的稳定放电,展示了电子回旋波共振放电结构的优越性。沉积得到的非晶氧化铌薄膜光滑均匀且透射率达91%,能有效消除中频磁控溅射产生的颗粒物问题。通过透射率波峰位置对比发现纯氧ECWR放电样片出现红移,原因是其放电得到的薄膜均匀而致密,使光学禁带宽度向低能方向漂移出现带隙窄化。研究结果还揭示了离子源高密度、低能量特性与薄膜表面和光学特性之间的关系,为精密光学薄膜应用提供了新的解决方案。