基于铁磁薄膜可调谐太赫兹微结构的研究

通常的太赫兹微结构主要采用Au薄膜制备金属结构,很难利用微结构中Au薄膜性能对太赫兹波进行实时调控。本文设计并制备了基于高磁导率软磁FeNHf薄膜的太赫兹开口三角形结构,通过外磁场调控微结构中软磁薄膜磁化强度方向,系统研究了外磁场调控下微结构中的太赫兹波传输特性和电磁共振模式。软磁Fe NHf薄膜具有磁各向异性的特点,外磁场可以调控磁化强度M方向分别垂直和平行于太赫兹波磁场的方向,采用太赫兹时域光谱系统测试微结构的太赫兹透射特性,通过时域有限差分的方法,分析了基于软磁薄膜微结构的太赫兹场电磁场分布和调制机理。实验结果表明,外磁场可调控开口三角形太赫兹微结构的谐振频率,在1.3THz频段,调谐率约为5.7%,调制深度约为15%。

Er^(3+)、Pr^(3+)共掺杂AlN薄膜的发光特性和能量传递机理

采用离子注入的方法在氮化铝(AlN)薄膜中实现Er^(3+)和Pr^(3+)的共掺杂,以阴极荧光光谱仪为主要表征手段,对其发光特性进行研究.对于Er^(3+)单掺杂的AlN薄膜,在410nm和480nm可以观察到Er^(3+)较强的发光峰,在537nm、560nm、771nm和819nm可观察到Er^(3+)的较弱的发光峰;对于Pr^(3+)单掺杂的AlN薄膜,Pr^(3+)的最强发光峰位于528nm,在657nm和675nm可以观察到Pr^(3+)的较弱的发光峰;而对于Er^(3+)和Pr^(3+)共掺杂的AlN薄膜,在494nm观察到与Pr^(3+)相关的新跃迁峰.根据实验现象,对AlN薄膜中Er^(3+)和Pr^(3+)之间的能量传递机制进行了深入分析,结果表明Er^(3+)的4F7/2→4I15/2能级跃迁与Pr^(3+)的3P0→3H4能级跃迁之间发生了共振能量传递,从而使Pr^(3+)产生了494nm新的发光峰.

稀土离子掺杂AlN薄膜发光材料的研究进展

纤锌矿结构氮化铝(AlN)是一种典型的直接宽禁带化合物半导体,稀土离子掺入后可作为发光材料应用在显示、照明等众多领域。对稀土掺杂氮化铝薄膜的制备方法,结构损伤、发光特性、器件研究等进行了综述,并着重总结了影响发光性能的因素。最后对该研究方向进行了展望。

红光发射GaN∶Eu材料与器件研究进展

第三代宽禁带半导体材料氮化镓(GaN)以其优异的电学和光学性能受到了产业界和科研界的重视。稀土离子Eu掺杂GaN材料,既具备了稀土元素优异的光学性能,又充分发挥了半导体材料的优势,可用于制备新型红光LED器件。因此,对GaN:Eu材料的制备方法,发光机理及器件研究进展进行了总结,并对其未来发展趋势进行了展望。

自旋-玻色系统中纠缠态的量子Fisher信息量演化

基于典型的自旋-玻色模型,研究了具有类欧姆频谱的玻色场环境对量子参数估计精度的影响。原子受外场驱动时,采用二阶含时量子主方程和超算符方法得到了N个独立原子系统量子Fisher信息量的演化结果。计算结果表明:随着纠缠的原子数目增多,量子Fisher信息量增大,量子Fisher信息量的衰减也大大加快。在某些特征时间内,可以获得比标准量子极限更好的测量精度。在频谱幂指数较大的超欧姆玻色环境中,量子纠缠态Fisher信息量的衰减可以在一定程度上被抑制。

Eu^3+,Dy^3+共注入AlN薄膜结构和发光特性研究

采用离子注入方法在氢化物气相外延法生长的AlN薄膜中注入了不同剂量的Dy^3+和Eu^3+,制备了Dy^3+单掺、Dy^3+和Eu^3+共掺的AlN样品.对于Dy^3+单掺杂AlN样品,X射线衍射和拉曼散射实验结果表明随着Dy注入剂量的增加,样品的压应力也增加,形成了比较明显的损伤层;但当注入剂量由5×1014at/cm2增加至1×10^15at/cm2时,压应力增加不明显,接近于饱和.对于Dy^3+和Eu^3+共掺的AlN样品,阴极荧光实验表明,AlN中Eu^3+和Dy^3+之间可能存在能量传递,能量传递途径为在声子辅助下从Dy^3+的4F9/2→6H15/2至Eu^3+的7F0→5D2的共振能量传递.此外,计算发现改变Dy^3+和Eu^3+离子的注入剂量比能实现发光色度坐标和色温的有效调控.

三子镜稀疏孔径望远镜结构的设计与分析

设计三子镜稀疏孔径望远镜原理样机机结构。根据系统参数和工作环境,光机结构选择铝合金材料。确定三个子镜支撑及其微调结构,次镜的支撑结构为三翼式。运用有限元建模,分别分析在重力和温度载荷下各光学镜面的面形误差,并对系统进行模态分析。结果表明,主次镜以及两个校正镜在重力和温度载荷下产生的倾斜误差和面形误差均在设计要求的范围内,且系统的一阶固有频率为342.08Hz,动态刚度良好。三子镜稀疏孔径望远镜满足设计指标,能够达到工作要求。

基于伽玛分布随机相位板的彩色图像加密方法

在光学信息安全加密系统中,相位密钥的性能直接决定了系统的加密强度。针对该系统,提出了一种随机尺寸分割的结构化相位密钥设计方法,该方法的优势在于增加了密钥的随机性,同时能够缩短密钥的数据长度,便于使用非对称算法进行加密。介绍了该算法的基本框架以及数据编码方案。在上述算法中,使用了不同的结构化函数填充子模板,将设计出的相位模板与白噪声的随机模板进行了统计特征的比较,结果表明本文方法设计出的模板与白噪声的随机模板在加密效果方面效果相当。

基于单幅干涉图的溶液浓度变化量测量

溶液浓度变化量的测量在材料、生物医学等领域具有重要的研究意义。为快速、非接触地测量溶液浓度的变化量,在马赫曾德干涉仪基础上构建测量光路,采用虚光栅莫尔条纹法处理含有浓度变化信息的单幅干涉图,借助对干涉图中溶液区域外部干涉条纹的分析,解决了常规虚光栅莫尔条纹法难以处理条纹密度分布不均匀的干涉图的问题。实验定量测得了NaCl溶液浓度变化量的分布情况。

移相干涉仪的改进方法与实现

通过安装视频采集软件,从监视窗口记录相移过程.再从捕获视频中选出一组相移干涉图,经过相位计算,可得到波面分布.介绍了数据处理流程,编写了相关程序.将本方法与Zygo干涉仪MetroPro的计算结果进行了比较,φ_p和φ_(RMS)偏差分别为0.005λ和小于0.001λ.Zernike多项式拟合结果也验证了该方法的准确性和有效性.

用于超快宽带激光防护的共轭扭曲并苯高性能光限幅材料（英文）

高性能的光限幅对激光防护应用来说非常重要。虽然光限幅相关的研究持续了几十年,但是绝大多数的已知光限幅材料无法兼顾低限幅阈值、高线性透过率和宽带、超快响应。从实验和理论上报道一种基于共轭扭曲并苯分子的多功能光限幅材料。研究结果显示,借助等效三光子吸收,该材料能够在480~700 nm的光谱范围内实现光限幅并具备快速的响应能力。此外,样品还同时具备低限幅阈值(0.15 J/cm^2)和极高的线性透过率(532 nm时92%)。该光限幅材料集以上所有优点于一身,在用于人眼和光子器件的超快激光防护领域具有巨大的前景。

N型稀磁半导体Ge_(0.96–x) Bi_xFe_(0.04)Te薄膜的磁电性质研究

GeTe基稀磁半导体材料因具有可独立调控载流子浓度和磁性离子浓度的特性而受到广泛关注.本文利用脉冲激光沉积技术制备了该体系的单晶外延薄膜,并通过高价态Bi元素部分取代Ge元素的方法实现了材料中载流子类型从空穴向电子的转变,即制备出N型GeTe基稀磁半导体.测量结果表明,无论是室温还是低温下的Hall电阻曲线皆呈现负斜率,说明体系中载流子是电子;并且当Bi掺杂量达到32%时,电子浓度为10^(21)/cm^3.变温输运性质的测量证明体系的输运行为呈现半导体特征.通过测量低温10 K下的绝热磁化曲线,在高Bi掺杂体系中观测到了明显的铁磁行为,而低于32%Bi掺杂量的体系中未观察到.这一结果说明,高掺杂Bi的替代导致载流子浓度的增加,促进了载流子传递Ruderman-Kittel-Kasuya-Yoshida相互作用,使得分散的Fe-Fe之间产生磁耦合作用,进而形成铁磁有序态.

相位模板的随机尺寸分割方法

在光学信息安全加密系统中,相位密钥的性能直接决定了系统的加密强度。针对该系统,提出了一种随机尺寸分割的结构化相位密钥设计方法,该方法的优势在于增加了密钥的随机性,同时能够缩短密钥的数据长度,便于使用非对称算法进行加密。介绍了该算法的基本框架以及数据编码方案。在上述算法中,使用了不同的结构化函数填充子模板,将设计出的相位模板与白噪声的随机模板进行了统计特征的比较,结果表明本文方法设计出的模板与白噪声的随机模板在加密效果方面效果相当。

B,C,N与Pd共掺杂钛酸钡电子结构

采用基于密度泛函理论的广义梯度近似(GGA)方法研究了(B,Pd)、(C,Pd)以及(N,Pd)共掺对BaTiO_3带隙和磁性的影响。三种掺杂方式极大改变了BaTiO_3费米面附近态密度分布,费米面附近态密度主要来源于Pd_4d和X_2p(X为B、C、N)的贡献。(B,Pd)掺杂体系的磁性主要来源于Pd_4d轨道,(C,Pd)、(N,Pd)掺杂体系的磁性主要来源于C_2p或N_2p轨道。结果表明,B/C/N与Pd共掺杂,可有效调节BaTiO_3的带隙和磁性。

EuTiO3-δ薄膜磁性质的生长应变调控效应研究

本文系统地研究了应变EuTiO3-δ (ETO)薄膜的沉积过程、晶体结构和磁性质,该薄膜是通过脉冲激光沉积制备。由于高真空的沉积条件,沉积过程中产生了+2.48%的生长应变。此外通过XRD测试确定了ETO薄膜的外延关系为(002)ETO//(002)STO和[200]ETO//[200]STO。在此张应变的作用下,ETO薄膜在3.6 K附近出现了铁磁转变。并在低于该温度区间,发现了自旋玻璃态的现象。最终确定了低于TC温度条件下磁性主导机理仍是铁磁交换。

基于拉普拉斯方程的渐进多焦点眼用镜片轮廓线优化设计

设计渐进多焦点眼用镜片(PAL)的轮廓线u以得到近用区可视范围广且渐变通道长度变短的渐进多焦点眼用镜片。对渐进多焦点眼用镜片采取对称设计,设置子午线上u的变化曲线作为拉普拉斯方程的边界条件,并给出边界条件的具体形式。结合自然边界条件,运用分离变量法和傅里叶变换法求解拉普拉斯方程的解析解。设计实例表明:该设计方法不仅能使渐进多焦点眼用镜片拥有宽阔的近用区可视范围,还能使渐进多焦点眼用镜片的渐变通道变短。将设计数据进行实际加工,并对加工获得的渐进多焦点眼用镜片进行测试分析,结果表明设计与实际测试结果基本相符。

含超材料AZO/ZnO光子晶体近红外滤波特性的研究

基于电磁波的传输矩阵理论,对一维光子晶体在近红外波段0.85-2.30μm滤波特性进行了分析研究。由MoS_2和半导体超材料AZO/ZnO构成(AB)~N型光子晶体,其中AZO/ZnO是掺铝氧化锌层和氧化锌层交替形成的具有人工周期结构的各项异性材料,在部分近红外波段具有负的折射率。数值分析表明:此结构光子晶体在0.85-2.30μm波段具有四个光子通带;带隙随B层中填充因子h的增大发生蓝移;光子晶体透射峰的数量由光子晶体周期N决定,即周期为N时,每个通带透射峰的数量为N-1;通过改变膜层厚度能实现对透射波长的调控,如增加A层或B层厚度,透射波中心波长发生红移;而光波入射角度的增加将使透射波中心波长发生蓝移。由超材料AZO/ZnO构成的光子晶体的滤波特性为光通信波段多通道可调谐高性能滤波器的设计提供理论参考。

Eu,Mg共掺GaN薄膜的结构和发光性能研究

通过离子注入,将Eu和Mg共掺杂到金属有机化学气相沉积方法生长的GaN薄膜中,Mg的注入剂量保持为5×10^(13)cm^(-2),Eu的剂量依次为1×10^(14),5×10^(14)和1×10^(15)cm^(-2)。采用X射线衍射(XRD)、Raman散射和光致发光研究了样品的结构和发光特性。X射线衍射和Raman散射揭示了GaN:Eu样品和GaN:Eu,Mg样品内部的应力随Eu注入剂量变化展现出相同的变化趋势,在Eu注入剂量从1×10^(14)cm^(-2)提高到5×10^(14)cm^(-2)后会导致GaN晶格收缩,产生张应力;当Eu注入剂量从5×10^(14)cm^(-2)提高到1×10^(15)cm^(-2),会导致晶格膨胀,产生压应力。光致发光测试结果表明,GaN:Eu,Mg样品中Mg的存在能够减少Eu周围的本征缺陷,抑制黄光发射,增强GaN基质与Eu^(3+)之间的能量传递,导致与Eu相关的发射峰强度整体增强,且Mg的存在并不改变Eu相关的发光峰峰位,也没有引入新的发光峰。随着Eu/Mg剂量比的增加,发光强度增强倍数呈现先增加后减小的趋势,且在Eu/Mg剂量比为10∶1时,此时Eu发光得到最大程度的增强,为GaN:Eu发光强度的6.6倍。

GaN∶Eu^(3+)材料发光特性的调控研究进展

GaN∶Eu^(3+)作为红光发射材料,在GaN基单片集成全色显示器件应用方面具有很大的潜力。目前的研究重点是如何进一步调控和优化GaN∶Eu^(3+)材料的发光特性,促使其迈向实用阶段。本文主要从生长调控,Mg^(2+)、Zn^(2+)、Si^(4+)元素共掺调控,其他稀土元素共掺调控等方面综述了GaN∶Eu^(3+)材料发光特性的研究进展,比较各调控方法的应用潜力,指出GaN∶Eu^(3+)材料今后的研究重点,并对该领域的发展趋势进行了展望。