利用表面等离子体波共振效应(SPRE)对角度与共振波长关系的研究

本文利用了Kretchmann模型的表面等离子体波共振效应 ,研究了共振波长对入射角变化的敏感性 ,从而为研制一种新的角度传感器提供了依据。

基于表面等离子体共振效应的荧光太阳集光器制备及其性能

金属纳米颗粒的表面等离子体共振效应能够对特定波长入射光的吸收或者散射增强,正因为其独特的光学性质,金属纳米颗粒被尝试应用于荧光太阳集光器。本文利用全无机钙钛矿CsPbBr_(3)量子点、Au纳米颗粒和硫醇-烯聚合物制备荧光太阳集光器。研究发现,掺杂适量Au纳米颗粒可以通过表面等离子体共振效应提高全无机钙钛矿CsPbBr_(3)量子点荧光太阳集光器的外量子效率。当Au纳米颗粒的掺杂浓度为2.0×10^(-6)时,荧光太阳集光器的外量子效率为12.3%,相比未掺杂Au纳米颗粒的荧光太阳集光器的外量子效率提升了78.2%。进一步提高Au纳米颗粒的掺杂浓度,荧光太阳集光器的外量子效率下降。荧光发射谱和荧光寿命谱测试结果显示,当Au纳米颗粒的掺杂浓度超过2.0×10^(-6)时,过高的Au纳米颗粒掺杂浓度导致CsPbBr_(3)量子点与Au纳米颗粒之间发生非辐射能量转移,荧光太阳集光器荧光量子产率(η_(PL,LSC))下降导致了外量子效率下降。

介质型压缩光栅导模的共振效应

导膜共振是在光栅应用中容易遇到的一种反常现象，产生导膜共振的条件是入射波能激发起某种沿光栅表面传播的表面波，介质膜压缩光栅的结构具有产生导膜共振的条件。

晶体表面结构和负离子配位多面体生长基元(英文)

本文讨论了晶体表面结构和负离子配位多面体结晶方位的关系。指出了晶体表面结构 ,显示了负离子配位多面体在晶体生长过程中的结晶轨迹。因此 ,运用负离子配位多面体生长基元理论模型 ,晶体的生长机制可以通过对晶体表面结构的分析得以解释。

负离子配位多面体生长基元与晶体表面结构(Ⅲ)

本文用负离子配位多面体生长基元理论模型讨论了多型性晶体表面螺旋结构的形成 ,提出在多型性晶体中配位多面体呈层状分布 ,配位多面体的面为层的边界 ,上、下层负离子配位多面体不是呈镜象对称的 ,在三方晶系和六方晶系的晶体中是沿晶轴a、b错开 ,上、下两层负离子配位多面体体呈交叉对应 ,从而达到稳定平衡。晶轴c与负离子配位多面体高次对称轴平行 ,配位多面体往界面叠合是绕着c轴转动的 ,其叠合轨迹为螺旋或同心环结构。从多型性晶体螺旋结构的规律性可以看出 ,晶体生长基元为负离子配位多面体 ,由于负离子配位多面体的面与呈现螺旋结构的晶面平行 ,所以生长速率慢 ,是一个显露面积大的稳态面。螺旋结构只是在该面族上显露。

负离子配位多面体生长基元与晶体表面结构 (Ⅱ ) 异质同构晶体表面结构 :金刚石 (C)与闪锌矿 (ZnS) ;刚玉(Al_2_O3)与赤铁矿 (Fe_2O_3) ;碘化镉 (CdI_2 )与氯化镉 (CdCl_2 )

本文研究了几种异质同构晶体的表面结构与晶体中负离子配位多面体结晶方位之间的关系 ,提出了晶体中各族晶面上结构花纹与负离子配位多面体在各族晶面上的显露是互相对应的关系 ,异质同构晶体中的负离子配位多面体的结构形式、联结方式和结晶方位是完全相同的。故晶体的表面结构花纹亦完全一致 ,而且晶体的结晶形貌也是十分相似的。

负离子配位多面体生长基元与晶体表面结构(Ⅰ)水晶(SiO_2),闪锌矿(ZnS),碘化镉(CdI_2)

本文用负离子配位多面体生长基元理论模型研究了水晶（ＳｉＯ２）、闪锌矿（ＺｎＳ）和碘化镉（ＣｄＩ２）晶体表面结构的形成，指出晶体的表面结构是负离子配位多面体在晶体表面的迭合轨迹，把晶体的表面结构与内部结构由表及里的有机联系起来。

利用基元分布的模型表面纹理合成方法

提出一种利用基元分布的模型表面纹理合成方法,以解决在模型表面合成近似规则纹理时无法保持纹理元素完整性和纹理结构连续性的问题.算法首先通过分析二维样本纹理,提取单个基元并且构建样本纹理的连通关系;然后利用已构建的连通关系在模型表面生成新的基元分布,该分布与样本纹理的基元分布具有一定外观相似性;最后采用局部纹理映射将基元放置模型表面,以获得模型表面纹理合成结果.实验结果表明:该算法灵活可控,不仅可以自适应的控制合成基元的大小、位置以及方向,以产生高质量的合成结果,而且极大地提高了模型表面纹理合成的速率.

Ag纳米线四聚体中的局域表面等离子体共振腔模态变化

利用贵金属纳米线之间的相互作用可诱导局域表面等离子体共振效应,从而增强纳米结构中电场的分布,这在增强荧光特性和提升传感器的灵敏度等方面都有着非常重要的意义.本文设计了几种基于贵金属Ag的四聚体纳米结构,包括圆柱形和四棱柱形Ag四聚体结构,并通过改变其排列方式与棱柱纳米线的旋转角度,对其电场分布以及电场强度X分量对旋转角的依赖关系进行了理论模拟研究,探讨了吸收谱共振峰位与模态体积变化关系的物理机制.结果表明在Ag纳米线四聚体结构中,圆柱形结构中的电场增强效果不明显,棱柱形结构中的电场被大大增强,棱柱形四聚体间隙内产生了明显的电偶极子共振模式,极化的等离子体共振腔说明了形貌对于热点的产生起着决定性作用,在改变四聚体纳米线的组合方式以及四棱柱的旋转角度后,未旋转的非对称四聚体结构的局域表面等离激元共振特性最为理想,高于对称四棱柱结构的共振强度.因此,我们的结果对于利用局域表面等离子共振效应增强电场强度提供了结构模型和理论参数.

铑电极在紫外区的表面增强拉曼散射机理

采用波长为 32 5nm的He Cd激光为激发光源 ,首次在粗糙铑电极上获得了高质量的表面增强拉曼信号。基于在紫外区获得SERS信号这一进展 ,以电磁场理论为基础 ,分别从定性和定量的角度对此新的实验结果做了理论分析。分析表明 ,在紫外区获得的铑的SERS信号主要源自于有着特定形貌的铑纳米粒子所引起的避雷针效应及微弱的表面等离子体共振效应的共同作用。对铑纳米粒子的表面平均SERS增强因子的计算结果与实验值较为一致 ,约为两个数量级。我们同时比较分析了在可见光及近红外区有着极佳SERS增强效应的银基底在采用 32 5nm激发光时却得不到任何SERS信号这一实验结果 。

基于表面等离子体共振效应的显示技术

表面等离子体共振构件中,调制层材料的实部与共振波长存在单调函数关系,调制层材料的虚部与共振强度存在单调函数关系.基于该两种现象可以设计出新型的显示器件.首先从理论上分别提出了波长和强度可控的显示单元,而后提出了波长和强度可联合调控的显示单元,进一步研究了具有8×8个显示单元的器件,并给出仿真结果.研究表明,基于表面等离子体共振效应的显示器件可以直接控制每个显示单元的颜色和亮度,而无需通过三基色合成,具有分辨率高、对比度高、平面显示、高亮度、响应快等突出优点.然而,如果需要设计成实用的显示器件,尚需深入研究调制层材料和工艺等.

合成甲醇基元过程瞬态动力学的模型化(Ⅰ)——基元过程序列结构

采用动态原位红外测试技术和TPD、TPSR方法,系统地研究了合成甲醇有关物种H_2、CO、CO_2和CH_3OH在铜基催化剂上的吸附与反应特性,判识了反应过程中在催化剂活性表面上的吸附态中间物的类型。在实验信息的基础上,提出了在催化剂活性表面上可能的基元过程序列结构。

激光诱导材料表面着色研究进展

概述了三种激光着色机理:氧化膜干涉着色,以纳秒激光为主要着色方式,具有成本低、工业应用成熟等特点;周期性结构衍射着色,除了传统的超快激光诱导条纹结构着色,近些年发展起来的多光束干涉着色,丰富了周期性结构的种类,又大大提高了着色效率,更加适用于工业应用;等离基元金属纳米结构着色,通过调节纳米结构的间距、纳米结构尺寸等参数,可以对单个纳米结构实现显色控制,因而可以打印出具有纳米尺度像素大小的超高分辨率彩色图案。根据各种着色机理,概述了激光着色在防伪标记、激光隐写、彩色全息图等领域的应用,并提出了激光着色面临的重复性和稳定性的共性问题,提出了下一步的研究方向,包括从理论上对工艺技术进行研究,提高模型与实际效果的一致性,优化工艺方式得到输入和输出的定量关系,提高着色效果和加工效率等。

基于椭偏成像光路和表面等离子体共振效应的金属薄膜参数测量方法研究

提出了一种基于椭偏成像光路和表面等离子体共振效应的金属薄膜参数测量方法,在椭偏成像光路中采用p偏振光在金属薄膜与空气界面产生表面等离子体共振效应,利用不产生表面等离子体共振效应的s偏振光消除背景光的影响,得到表面等离子体共振吸收环垂直方向的归一化反射率曲线,数值拟合获得待测金属薄膜的薄膜参数,这种方法不需要求解椭偏方程,数据处理过程简单,求解速度快。实验中,基于该方法的测量结果与标准椭偏仪的测量结果基本一致,很好地验证了该方法的有效性。

多基元聚焦空气耦合超声换能器

文中针对空气耦合超声换能器及其在表面缺陷检测中的应用开展了研究.选用1-3型压电复合材料及双匹配层结构来实现超声换能器压电材料与空气之间声阻抗的逐渐过渡,提高压电材料/空气界面的声能量透射率进而提高空气耦合超声换能器的灵敏度.在此基础上研发制作了440 kHz多基元聚焦空气耦合超声换能器,并对其性能进行了测试.其焦距、焦宽及焦深分别为41.44 mm、1.14 mm和20.30 mm,灵敏度和带宽分别为-50 dB和20.2%.测试结果表明该空气耦合超声换能器具有优良的性能,利用该超声换能器可以有效检测材料表面缺陷.

基于FBG的探针式TFBG-SPR应变传感器

本文提出了一种基于FBG的探针式倾斜光纤光栅表面等离子体共振(TFBG-SPR)应变传感器,用于同时测量温度和应变。该传感器利用SPR损耗峰作为温度传感单元,并采用倾斜光栅纤芯模式作为应变传感单元。通过观测共振峰的偏移及纤芯模式波长的变化,实现了对应变和温度变化的监测。实验结果显示,该传感器的温度灵敏度可达到-251.3pm/℃,应变灵敏度为1.3pm/με。该传感器具有高精度、良好的稳定性以及弱交叉敏感性,能够在多种场景中得到广泛应用。

金纳米颗粒的制备及其性能研究

以氢氧化铵溶液和2,6-吡啶二羧酸为还原剂,通过两步还原法还原氯金酸溶液制备出金纳米颗粒,用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)和紫外可见光谱仪(UV-VIS)对纳米颗粒进行了表征。结果表明,制备的金纳米颗粒具有尺寸小、分散性好的特点,并且具有明显的表面等离基元共振效应,使其在纳米尺度的光学领域具有潜在的应用价值。

InGaAs/InP红外雪崩光电探测器的研究现状与进展

近年来,量子卫星通信、主动成像等先进技术的应用取得了较大的进展,InGaAs/InP雪崩光电探测器作为信息接收端的核心器件起到了至关重要的作用。本文系统介绍了InGaAs/InP雪崩光电探测器的工作原理,分析了器件结构设计对暗电流特性的影响,对盖格模式下多种单光子探测电路进行了综述,同时对新型金属-绝缘体-金属结构设计的研究进展进行了介绍和展望。

近场光学方法测量大气折射率起伏

精确测量大气的折射率起伏,对于研究大气的光学性质及其在环境监测中的应用有着重要的意义。建立了用近场光学方法测量大气折射率起伏的模型:采用全内反射方法激发金属的表面等离子共振,在金属-空气-金属组成的平面波导中形成振荡的导模,选取衰减全反射曲线中变化最快的一点的角度作为入射光的角度,测量相应的反射光光强的变化,就可以得到相应空气的折射率的变化。初步数值模拟了该模型的测量精度,折射率变化的精度可以达到百万分之五。

基于薄膜光学理论的光纤表面等离子共振传感器研究

为完善光纤表面等离子共振传感器设计方法,在MATLAB环境下,基于薄膜光学理论,以金属薄膜复介电常数的虚部、实部、膜层厚度、光纤纤芯折射率、环境介质折射率为中间参量建立数值计算模型,研究讨论了各自对光纤表面等离子体共振传感头反射谱的影响。利用实验对数值计算结果进行验证。给定传感头的光纤与薄膜结构参数,在较大的环境介质折射率折变化范围内,可能观测到多个表面等离子共振点,环境介质折射率不同的有效测量范围,对纤芯折射率、薄膜厚度有着不同的临界取值要求。这可为波长调制型光纤SPR传感器测量方案优化,提供相应理论指导。