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。

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．

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 .

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。

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。

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 .