光子学与光子技术对中西部科技经济发展的影响

对光子学与光子技术领域的发展动态和发展趋势进行了系统综述。指出：①光子学与光子技术的发展必将导致若干重大学科群的形成；②光子学与光子技术领域的突破性进展必将导致中西部地区区域经济步入新的发展阶段。

皮秒分辨荧光光谱测量的延时分幅扫描单光子计数技术

介绍并分析了我们创建的一套以雪崩光电二极 (APD)为探测手段的皮秒分辨延时分幅扫描单光子计数荧光光谱测量装置 ,该装置具有高信噪比和高灵敏度 ,可对 5 pw的荧光信号快速响应。创新性地采用了延时分幅扫描技术 ,最大限度地发挥光电探测器优越性 ,将系统的时间分辨率提高了 16 7倍。

基于纳米多孔阳极氧化铝传感基底的反射干涉光谱技术灵敏度研究

为了明确以多孔薄膜为传感基底的反射干涉光谱技术在信号强度、检测灵敏度和判断准确性方面的特性,本研究结合实验和仿真计算,定量分析了影响灵敏度的各种条件及其作用机理。首先制备了孔径相同(80 nm)、2种孔深不同(9μm、11μm)的纳米多孔阳极氧化铝薄膜。实测表明它们对填充液的反射干涉光谱检测灵敏度分别达到了5.60×10^(3) nm/RIU、8.00×10^(3) nm/RIU。其次,构建了以纳米多孔阳极氧化铝为传感基底的反射干涉光谱物理模型,仿真结果显示当待测样品的折射率变化范围为1.00~1.60时,对于孔径为80 nm、孔深为9μm的传感基底,其灵敏度为6.20×10^(3) nm/RIU,当孔深增加为11μm时,灵敏度为8.30×10^(3) nm/RIU。实验与仿真结果具有高度一致性,孔径相同时,孔深越大,灵敏度越高。该研究方法与结果,对于以纳米多孔阳极氧化铝为传感基底的反射干涉光谱技术在原位监测生物化学药物单分子特性及其相互作用性质等方面有促进作用。

细菌视紫红质用于光子逻辑门的研究

本文对基于细菌视紫红质变种材料 D96N的三种基本光逻辑操作进行了研究 .随着入射黄光强度的增加 ,菌紫质对黄光的吸收呈饱和吸收特性 ,此时紫光的照射将会使此饱和吸收阈值增加 .在黄光和紫光对样品的共同作用下 ,透射光强度会被调制 ,调制的程度取决于这两束光的相对强度以及被调制光波长 .通过观测被调制的 52 5nm检测光强度 ,我们模拟了几种基本的光子逻辑运算 :“非”、“或”和“与”运算 .

Kerr介质中多模光场与多个等同二能级原子系统任意N_j度简并任意N~Σ光子相互作用

建立了“Ｋｅｒｒ介质中的多模光场与多个等同二能级原子系统任意 Ｎｊ度简并任意 ＮΣ光子相互作用”模型；给出了多模 Ｋｅｒｒ偶相干态、多模 Ｋｅｒｒ奇相干态的具体解析表达式．

基于BR的非线性特性光子开关的研究

本文介绍了实现光子开关的材料 BR分子的重要特性 ,从理论上分析了 BR分子材料光学特性 .从实验上观测了 BR分子材料在 40 0 nm和 632 nm光照射下的相互抑制作用 ,并分析了

基于单分子成像技术研究λ-DNA分子穿越微米通道端口的电动力学特性

操控单个DNA分子,将其有效引入、导出微纳通道是实现DNA生物芯片功能的前提条件.本文利用单分子荧光显微成像技术系统地实时观察分析λ-DNA单分子在电场力驱动下进入/穿出50μm通道端口处的电动力学特性及规律.研究发现:λ-DNA分子能够顺利进入trans端口并穿出cis端口,外加电场强度存在最大(Emax)和最小(Emin)阈值,只有场强E满足:Emin≤E≤Emax时, λ-DNA分子才能进入trans端口并顺利穿出cis端口;当电场强度小于最小阈值场强时, DNA分子不能进入trans端口;当电场强度大于最大阈值场强时, λ-DNA分子虽可能从trans端口进入通道内部,但不容易从cis端口穿出,而是在迁移至通道内cis端口附近时,运动方向反转、往复、甚至旋转等新现象,并且易于粘附到管壁上;随着场强增大,反转位置距cis端口越大.基于微流体电动力学理论,对λ-DNA分子在微通道端口的不同运动状态的物理机制进行了初步分析.本研究结果对研制基于微纳通道系统的基因芯片实验室及DNA分子传感器具有一定的实际指导意义.

教师专业素质对提升大学物理课程质量的作用

文章针对理工科大学物理课程的教师应该具备的专业知识、先进的教学理念以及新型教学手段的运用等方面,探讨了教师的专业素质对提升大学物理教学质量所起的关键作用.结合教学实践中的具体实例,分析了教师的物理与数学基础、科研能力、量纲分析等专业知识对于物理教学的积极作用;强调教师应多渠道更新教学理念,掌握基本的教学技能,具备运用先进教学技术的能力.

光子晶体的发展历程与前景

1987年,一个新的概念,光子晶体的概念,震动了世界。1991年,这个概念成为现实,世界上第一块完全禁带光子晶体诞生了。光子晶体使人类自如地控制光的流动的梦想即将成真,具有极其巨大的应用价值和极其广阔的应用前景。光子晶体正处于蓬勃发展期,其未来充满挑战和希望。

变色魔术师—自然界中的光子晶体

美丽神奇的自然光子晶体早已存在于大自然中,但人类对其较为清晰的了解则是始于1987年光子晶体概念提出以后;自然光子晶体以其亮丽色彩装点着自然界,同时它们也具有重要的生态意义和科研价值。

光子晶体与复杂性研究

根据光子晶体的特性,分析了光子晶体中的简单性及复杂性、随机性,同时对光子晶体概念及光子晶体在简单性及复杂性、随机性研究方面的意义及作用进行了探讨。

人造光子晶体与自然光子晶体

结合人造光子晶体和自然光子晶体的特性,论述了人造光子晶体在科学技术领域的作用与意义,同时论述了自然光子晶体在人类了解和利用自然界方面的作用与意义。

基于荧光成像分析的双光子直写离焦主动补偿方法(特邀)

针对双光子直写大面积微纳结构中的离焦问题,提出一种基于荧光成像分析的焦点主动补偿方法。首先利用光刻胶荧光信号在光刻胶与基底介质界面处快速变化的特点,结合相应的图像处理方法分析相机捕获的荧光图像,高效地判断出物镜焦平面与基底平面间的倾角。随后,通过空间位置旋转变换关系得出加工区域内每一个加工位点的补偿值,以及补偿过程中这些位点与激光焦点在三维空间中的相对运动速度。最后,由纳米压电平移台执行相应的位置与速度即可实现对离焦的主动补偿。进行大范围微纳米线、尺度渐变微纳米结构阵列和尺度渐变复杂几何结构的双光子直写加工实验,结果表明提出的方法能有效地解决双光子直写中的离焦问题,最小补偿倾角达到4.62×10^(-4)rad。在预期300 nm高度的大面积微纳米线阵列加工中,离焦补偿精度标准差达到23 nm。同时,提出的方法能够实现尺度渐变的微纳结构的高精度加工,获得的尺度渐变双针结构的最小特征结构高度为12 nm、半峰全宽为79 nm。提出的方法简单易行、不需要额外引入参考光和复杂的标定,对于降低系统技术难度和控制系统成本具有一定的现实意义。

表面增强拉曼光谱生物成像技术及其应用

基于表面增强拉曼光谱的成像分析方法具有频带窄,水溶液背景弱,稳定性好,高特异性等优势已成为生物成像领域的优良选择。拉曼成像技术拓展了拉曼光谱的应用范围,使其不再只是检测单点化学成分的手段,而进一步用于对评价区域内化学物质成分、分布及变化进行整体统计和描述。本文探讨了表面增强拉曼散射的原理及增强机制,介绍了基于表面增强拉曼光谱的拉曼成像技术,并对其在无标记成像及带标记成像中的细胞成像、活体成像,特别是其在生物医学方面的应用进行了详细论述,最后讨论了表面增强拉曼光谱生物成像技术存在的问题,展望了该项技术的研究和应用前景。

基于Ti3C2Tx-PVA被动调Q的低噪声556 nm腔内倍频黄绿光激光器

采用液相剥离法获得厚度约为3.2 nm、层数约为3至4层的碳化钛纳米片(Ti_(3)C_(2)T_(x)),结合旋涂法制备出Ti_(3)C_(2)T_(x)-聚乙烯醇(Ti_(3)C_(2)T_(x)-PVA)薄膜,并借助拉曼光谱、原子力显微镜和平衡双探测系统对Ti_(3)C_(2)T_(x)纳米片的物相组成、厚度及可饱和吸收性能进行了表征。将Ti_(3)C_(2)T_(x)-PVA薄膜作为可饱和吸收体应用于一种808 nm半导体激光二极管端面泵浦Nd∶YAG陶瓷/LBO腔内倍频的556 nm黄绿激光器中实现被动调Q。在分析布儒斯特偏振器和双折射晶体协同选频滤波机理的基础上,通过两者的协同使用,抑制了1116 nm和1123 nm处光谱腔内振荡并进一步压缩了1112 nm处p-偏振光的纵模个数。在5.1 W最高激光二极管泵浦功率下,获得了平均输出功率为86.2 mW、重复频率为745.8 kHz、脉冲宽度为46 ns的556 nm被动调Q脉冲黄绿激光输出。4 h内测得功率不稳定度和激光噪声仅为±0.39%和0.37%,光束质量评价因子为M2x=1.837和M^(2)^(y)=1.975。Ti_(3)C_(2)T_(x)-PVA薄膜被动调Q结合“布儒斯特偏振器+双折射晶体”协同选频滤波技术方案为开发高稳定性、低噪声脉冲黄绿激光提供有价值的参考。

结构简洁的光学变焦距手机镜头设计

通过利用ZEMAX光学工程设计软件设计了一款适用于手机的2倍内置式光学变焦距镜头。镜头仅由4片非球面的塑料透镜和1片BK7的红外滤光片构成,能够达到285 lp/mm的空间频率,可匹配1.75μm的COMS图像传感器,全视场RMS半径均小于艾利斑半径,全视场最大畸变小于3%,MTF值在1/2奈奎斯特频率处的大部分视场大于0.5,总长度小于9.2 mm。整个变焦距系统结构紧凑,分辨率高,成本低,可满足手机镜头光学变焦的要求。

基于丝网印刷技术的碳纳米管场发射冷阴极制作

制备了一种新型碳纳米管浆料,并总结了一套阴极制作工艺.实验表明,质量比约为10%的纯化碳纳米管、5%的纳米金属粉末和有机材料混合形成的印刷浆料,其阴极具有较好的发射均匀特性.在浆料制备过程中通过加入表面活性剂使碳纳米管分散更加均匀.用丝网印刷技术制作阴极,并用机械刀刻的办法制作阴、栅两极之间的沟槽,经烧结后分析阴极膜的电阻率和粘附性随阴极材料组分和制作工艺的变化关系,确定较为合适的升温曲线及丝网目数,阴极碳纳米管的均匀性、导电性的提高改善了发射均匀性.该阴极开启场为2.5V/μm,在电场强度为3.3V/μm下,阳极电流为5.6μA,场发射电流稳定,波动小于5%.

激光高分子聚合物纳米制造技术及应用进展(特邀)

激光高分子聚合物纳米制造技术是当前国际精密制造领域研究的热点技术.基于双光子、多光子非线性效应以及光激发-光抑制机制,激光制造技术打破了光学衍射极限的限制,能够实现纳米精度的三维立体复杂结构的无掩模快速制造,有力地为相关领域的纳米结构制造需求提供了解决方案.本文简单回顾了激光高分子聚合物纳米制造技术的发展历程,详细阐述了激光技术实现纳米精度制造的原理及其相应的技术特点,介绍了其在微纳光学、光信息存储、仿生材料、生物医学诊疗等多个领域的新发展及应用情况,展望了激光高分子聚合物纳米制造技术未来面临的主要挑战.

单细胞凝胶电泳其及光学图像分析(英文)

采用单细胞凝胶电泳检测DNA损伤度 ,运用光学图像处理软件对彗星试验得到的参数进行图像分析 ,结果表明 :该方法快捷 ,灵敏度高 ,能够较好地应用于DNA损伤度的修复、细胞遗传。

假根羽藻外周天线三聚体超快荧光动力学研究

通过对稳态、瞬态吸收谱以及瞬态荧光发射谱的测量分析得出：在三聚体内存在以下六个特征叶绿素分子Chlb628、Chlb646、Chlb654、657、652、Chla666、664、Chla677、680、674、Chla683、682（下标为吸收峰，上标为发射峰）．在波长为655nm、666nm、680nm、683nm时分别采用时间相干单光子技术（TCSPC）记录其荧光动力学谱．根据荧光产生的物理学机制，对这些荧光动力学谱的分析采用的是分子同时接受能量与耗散能量的指数模型，得出在离体的外周天线三聚体内，Chlb654、657、652、Chla666、664、Chla677、680、674和Chla683、682分子在接受Chlb628分子的传能时，大部分经过了Chlb646分子，传能时间发生在97～157ps的时间间隔内，可见Chlb646分子在外周天线三聚体中是连接Chlb和Chla传能的主要分子；Chlb654，657，652…→Chla666 646…→Chla677,680,674…→Chla683,682分子依次传能的时间在10ps左右，这种传递过程可归结为是处于激发态分子首先经过内转换后再将能量以Foerster共振机制的形式传给了其它分子；大量小于1ps的传能过程是叶绿素分子之间以激子共振的方式进行直接传能；Chlb654,657,652、Chla666,664、Chla667,680,674和Chla683,682分子以时间常量分别为1．44ns，1．43ns，636ps，713ps发射荧光回到基态．