BaTiO3／SrTiO3超晶格界面应变驰豫的研究

我们用全外反向掠入射衍射，研究了BaTiO3/SrTiO3(BTO/STO）超晶格（SLs）的界面应变和应变驰豫行为。在总厚度超过临界厚度的情况下，应变驰豫机制依赖于SLs中的单层厚度。当其小于临界厚度时，SLs整体驰豫；大于临界厚度时，SLs在其两组元界面上分层驰豫。但SLs总水平应变量均随着单层厚度的减小而增大。最小能量原理计算已支持上述结果。

一种实现CCD亚像元位移分辨率的新方法

基于 CCD子窗口内四个像限的光积分量随目标位置而变化的机理 ,可从摄取的 CCD数字图像提取目标的位移信号 ,本文提出一种新的方法可实现目标位移探测的亚像元分辨率。理论及实验结果表明 ,对于直径为 1μm的球体而言 ,在± 40 0 nm的范围内 ,光积分量的变化同球体的位移关系具有良好的线性度。物方和像方位移分辨率分别可达 1nm和 1/ 3 0个像元宽度 ,可满足光镊系统位移测量要求。

利用复式原胞实现二维光子晶体中的完全带隙

为了实现二维光子晶体的完全带隙，采用不同结构的复式原胞，构成了一种复式光子晶体．用多重散射的方法，分别计算了不同占空比和内部参数，以及当光沿不同方向入射时s偏振波和p偏振波的透过谱．从理论上论证了在这种复式原胞的光子晶体中，只要选择合适的内部参数和占空比，就可以在二维复式光子晶体中达到三维光子晶体效果，即获得到完全带隙．

微区光谱技术在细胞生物学中的应用

建立了能精确测量基于单细胞水平的细胞透过率的微区透射反射光谱仪,应用此装置测量了衣藻细胞和白血病人未加药处理以及药物处理后４８小时的白细胞的透过率曲线．测量结果表明:１)衣藻细胞的吸收峰值与叶绿体的吸收峰值相一致,说明衣藻细胞中吸收光能的细胞器主要是叶绿体;２)两种白细胞的透过率存在明显的差异,说明药物使癌细胞发生了改变．这对于研究怎样有效提高光合作用效率以及临床医学研究中细胞鉴别和药物筛选具有重要的指导意义．

二维非晶光子材料的缺陷态

应用多重散射方法计算了二维介质柱构成的非晶光子材料的缺陷态。在非晶光子材料中抽掉不同位置的圆柱会产生频率不同的缺陷模 ,但缺陷模的能量都是非常局域的 ,能量基本上集中在以缺陷波长 1/ 3为半径的圆内。这表明非晶光子材料中形成的缺陷模不仅具有周期性光子晶体的缺陷模的强局域化特征 。

随机表面散射光场的格林函数法与基尔霍夫近似的比较

从简谐光波满足的亥姆霍兹方程出发 ,将由格林定理得到的介质分界面上的积分方程转化为以表面上的光波及其导数为未知量的线性方程组 ,并对其进行数值求解 ,实现了光场的数值计算 .同时 ,由透射光场的格林函数积分得出了基尔霍夫近似下光场的表达式 .通过类比推导夫琅和费面上散斑场自相关函数的方法 ,提出了产生随机表面及其导数的傅里叶变换方法 .在此基础上 ,对采用基尔霍夫近似进行自仿射分形随机表面的散射光场数值计算的精确程度进行了研究 .发现在随机表面粗糙度比较小时 ,基尔霍夫近似的精度比较高 ;在粗糙度相同的情况下 ,表面的分形维数越小 ,基尔霍夫近似的精度越高 .

光子晶体中双通道之间能量的转移

从理论和实验上分析了光子晶体中双通道之间能量的转移 .在双通道之间引入复合型光子晶体波导 ,通过调节复合型波导的内部参数 ,使其满足一定的条件 ,就可以实现双通道之间能量的完全转移 ,从而实现了光的定向传输 .在实验中 ,测得了输出端的透过谱 .

双层介质球体所受光作用力的分析与计算

计算了双层介质球体的光作用力。结果表明 ,双层结构内外层相对折射率和相对厚度的变化都将影响光作用力的大小。特别是当内层折射率大于外层折射率时 ,减小内层半径可得到一较小区域 ,在此区域光镊系统刚度将得到有效提高 ,可实现对双层介质球体的稳定束缚 ;而当内层折射率小于外层折射率时 ,随内层半径的减小 ,介质小球可能有两个稳定平衡点出现。

激光分子束外延BaTiO_3薄膜最顶层表面原子平面与薄膜生长机理

用激光分子束外延技术在SrTiO3 (0 0 1)衬底上外延生长了高质量的BaTiO3 薄膜 ,薄膜的生长过程由反射式高能电子衍射仪 (RHEED)原位实时监测 ,表明薄膜具有二维层状生长模式 .薄膜的晶体结构和表面形貌分别由X射线衍射和原子力显微镜表征 ,显示该薄膜为完全c轴取向四方相晶体结构 ,其表面具有原子尺度光滑性 .采用角分辨X射线光电子谱技术 (ARXPS) ,研究了BaTiO3 薄膜表面最顶层原子种类和排列状况 .结果表明 ,BaTiO3 薄膜表面最顶层终止在TiO2 原子平面 .在此基础上 ,进一步在原子水平上探讨了BaTiO3 薄膜的层状外延生长机理 .

光镊系统中微小颗粒的位移和所受力的测量

利用高稳定度的并配备了高精度位移和力测量装置的光镊系统,实现了对微米颗粒的纳米量级的位移和所受皮牛顿量级的力的定量测量.

二维LiNbO_3非线性光子晶体

制备了周期为 13 6 4 μm方形格子二维周期性极化的LiNbO3,利用二阶准相位匹配实现了波长为 1 0 6 4 μm二倍频 ,二次谐波的内部转换效率高达 4 2 % .测量了二次谐波输出功率随晶体温度及入射光入射方向的变化 ,实验值与模拟计算一致 .制备二阶准相位匹配掩模板 ,解决了在制备一阶准相位匹配掩模板中遇到周期尺寸太小、数据量大的难题 ,同时还降低了因周期太小造成的极化难度 .

低频响及低采样频率下用布朗运动分析法测量光阱刚度

布朗运动法测量光阱刚度因其简便易行而成为光镊系统参数测量的一种常用的方法 ,但是由于在低频响或低采样频率时测量结果误差很大 ,所以主要用在频响及采样频率较高的情况下 .将在功率谱分析及实验的基础上 ,讨论如何在低频响及低采样频率下 。

激光光钳法细胞膜弹性测量技术的建立和白细胞膜弹性的测量

在激光光钳装置上,利用会聚的740 nm激光束捕获住凝集素包被的1 μm小球,靠近细胞质膜,待形成稳定结合后,通过微动样品台来牵拉细胞膜,牵拉过程中形成细丝,即“膜丝”.膜丝上的张力用光钳装置上的力测定单元测得.用该法测量了白细胞的膜表面张力,外力作用下的膜变形呈多种形态.在接触面积较小的情况下形成的膜丝较细,直径小于1 μm,张力大小为7.4 pN.在接触面积较大的情况下会形成大尺寸的膜突出,张力大小约为14.0 pN,推测后者与膜骨架的变形有关.

小孔衍射和近场散射数值计算的格林函数方法

从简谐光波满足的亥姆霍兹方程出发 ,将由格林定理得到的介质分界面上的积分方程转化为以表面上的光波及其导数为未知量的线性方程组 ,并对其进行数值求解 ,实现了光场的数值计算。然后将这一方法应用于亚波长尺度的小孔衍射的光波以及自仿射分形表面产生的随机光场及其在近场区域范围内的传播的计算。在随机表面产生的光场计算中 ,提出了类比推导夫琅禾费面上散斑场自相关函数的方法产生随机表面 ,以及计算其导数的傅里叶变换方法。对光场的计算结果表明 ,在近场范围内 ,光场随离开表面的距离的增加而迅速变化 ,其传播特性完全不同于光场在远场范围内的传播特性。

用聚苯乙烯小球模拟生物组织中的光强分布

用水中周期排列的直径为 3μm的单层聚苯乙烯小球以及单个聚苯乙烯小球模拟对光敏感的生物组织 ,如绿色植物叶肉细胞、动物皮肤的表皮细胞、苍蝇蜜蜂等的复眼以及一种海蛇尾背部的光敏器官的光强分布 .通过观测聚苯乙烯小球在不同深度的光强分布 ,发现随着深度的改变其光强分布是截然不同的 .在小球的横截面上 ,光强分布不很均匀而且呈有规律的花纹图案 .在小球的外面 ,光强分布表现为独立的透镜成像分布 .周期排列的小球与单个小球在其横截面上的光强分布也完全不同 ,前者的光强分布表现出球与球之间很大的相关性 .

BaTiO3／SrTiO3超晶格Bragg衍射及其理论模拟

用X射线全外反射掠入射衍射和通常Bragg衍射，研究了BaTiO3/SrTiO3（BTO/STO）超晶格的界面应变。X射线衍射动力学理论用于模拟Bragg衍射。发现与一般半导体外延膜或超晶格不同，BTO/STO超晶格的垂直和水平晶格常数的关系不完全遵守四方畸变的规律。这种偏离可能与钙钛矿型氧化物材料的结构复杂性有关。

聚苯乙烯微粒光子晶体的反常透过特性

在实验上发现了 3μm聚苯乙烯 (PS)小球光子晶体在 35 0nm至 90 0nm波长上的透过率的周期扰动 .根据透过率曲线的周期扰动的峰谷值判断 ,这种周期性透过率特性是基于PS小球的whispering gallery mode(WGM)共振 ,而不是源于米氏散射或布拉格衍射 .实验表明 ,周期性排列小球在非带隙区域对光的传输同样有一定的影响 .