全息高分子纳米复合材料研究进展

全息高分子纳米复合材料(holographic polymer nanocomposites, HPNC)是基于相干激光聚合诱导相分离原理制备的具有周期性有序结构的高分子纳米复合材料,属于多维度、跨尺度的新概念信息材料.不仅通过微米/亚微米尺度的周期性有序相分离结构存储光波的振幅、相位等全部信息,还通过引入的纳米粒子、液晶、发光分子等存储其他信息,具有信息存储容量大、光调制能力强的特点.在高端防伪、裸眼三维显示、增强现实、高密度数据存储、全息传感等高新技术领域具有重要应用价值.本文重点概述HPNC的高性能化与多功能化研究进展,并展望了HPNC的发展方向.     

物光和参考光双加密的数字全息系统

实现了物光和参考光双加密的数字全息加密方法, 并从理论模拟和实验上分别验证了该方案, 其安全性远高于仅加密一束光时的情况. 使用双随机相位加密法加密了原始图像, 并使用随机相位片编码了参考光. 加密后的图像由CCD接收后再使用计算机处理. 此外, 在实验上检测了该系统的信噪比和容错性, 并计算得到系统的密钥长度高达6.3´10¹⁴.     

光与未来生活

光带给我们生命,光带给世界美丽.人类在追问光的本性过程中,发展了光基技术,提高了我们的生活质量,改变了我们的生活方式.人类认识世界的每一次飞跃都不开光学的进步.人类从认识光,到利用光,再到驾驭光,这一过程推动着人类文明向前发展. 基于光学全息等技术的真三维高清显示,不需要戴眼镜就能直接观看,色彩更丰富,立体效果更逼真,真正做到身临其境.这种技术还可用于医疗培训、军事仿真和态势感知中.     

光谱烧孔介质中位相编码的时域全息

光谱烧孔(spectral holeburning)可望使存储密度比光盘提高10~3倍以上而引起各国科学家的重视。它在原来三维空间存贮基础上增加了频率维,突破了三维空间光斑衍射的极限对存储密度的限制。永久光谱烧孔(penistent holeburning)介质中的全息光存储已被证明在超快速光学数据处理和存储领域的光明应用前景。 对于非均匀展宽的吸收光谱烧孔介质,光学信息的存入有两种方法:一种是用单一波长激光进行烧孔写入信息,改变激光波长可以写入多个信息;另一种是全息方式存储,多个信息一次被写入非均匀线宽内。存贮密度取决于非均匀线宽与均匀线宽之比。时域光存贮基于三脉冲光子回波(three-pulse photon echo),即按照与参考光的一定时间延迟关系将携带二进制信息数据脉冲串写入介质,读出过程则是分析相对于读出光同一延迟时刻的光子回波信号的瞬态特性。     

全息测量三维振动位移的反射物光法

全息测量多维(二维或三维)位移的基本方法是多张全息图法。在三维静位移方面,虽然出现了一些单张全息图法,但不是对实验仪器和技术条件要求过严,就是精确度降低。至于三维振动位移的实际测量(只用一张全息图),至今尚很少报道。作者提出了一种单张全息图法——反射物光法,保持了多张全息图法的优点,而空间布置又极简单,实验证明可用来测量三维振动位移。除了一束物光直接射向干板外,还有两束物光分别由两面镜子(其所在平面皆与干板平面相交)反射到同一块干板上。这样制成的全息图,便能再现出物体的三个全息像。从同一观察点观察这三个像的结果,相当     

全息图的历史

1965年11月，由埃米特·利斯（Emmett Lelth）和朱瑞斯·厄帕特尼克斯（Juris Upatnieks）在“全息摄影带来了什么？”的摄影展中展示的那张全息图，是世界上首批真正的全息图之一。     

制造科学——先进制造技术的源泉

通过阐述先进制造技术中若干共民生的理论,方法及其发展方向,从全息制造,制造中的计算机几何,制造过程及系统的数学描述,建模,仿真和优化,计算智能和制造智能等４个方面对制造科学体系进行了初步探讨。     

氧化和还原处理对Fe:LiNbO_3晶体光折变效应的影响

光折变晶体是当前高科技领域,尤其是在国防、航天、通讯等领域中应用广泛的功能材料,可用作全息记录介质、相位共轭反射镜、放大器、光开关等,铌酸锂(LiNbO_3)是其中重要的一类.掺杂可以有效地改善LiNbO_3晶体的光折变性能,如掺镁可提高晶体的抗光损伤能力,掺铁可提高晶体的光折变灵敏度.适当的氧化和还原处理可以改变晶体中掺杂离子的价态和晶体中的缺陷分布,从而影响晶体的光折变性能.我们生长的Fe:LiNbO_3,经过氧化和还原处理后,晶体的光折变性能有较大变化.这里介绍了掺铁铌酸锂的氧化和还原处理工艺条件,研究了处理前后晶体光折变性能的变化,并对这种氧化、还原作用的机理进行了初步探讨.     

纳米探针在分子影像领域的研究进展

随着人们对医学诊断要求的提高, 现有的影像诊断技术已经不能满足疾病高效超前诊断的需求. 而分子影像诊断技术从分子水平对疾病的异常结构和功能进行生理、生化水平显像, 能为疾病的诊治提供更为精确的信息. 分子影像学的发展除了需要先进的成像设备外, 最关键的是要发展新型而高效的成像探针. 目前常规的造影剂和分子探针因为信噪比较低、不具备靶向性等缺点而无法满足成像要求, 而在各种纳米材料基础上发展起来的纳米影像探针显示出较好的显像效果. 本文主要综述光学成像(optical imaging)、磁共振成像(magnetic resonance imaging, RI)、正电子发射断层成像(positron emission tomography, PET)、电子计算机X线断层扫描(computed tomography, CT)、单光子衍射成像技术(single-photonemission computed tomography, SPECT)、光声成像(photoacoustic imaging, PA)、多模态成像(multi-modality imaging)等各类分子影像中纳米探针的种类、应用及发展前景.     

双掺杂LiNbO3:Fe:Cu晶体中的漂白效应及其非挥发性全息存储

首次观察到了双掺杂LiNbO3:Fe:Cu晶体中的漂白效应,并利用该效应实现了非挥发性全息存储.不同于通常的双掺杂铌酸锂晶体中观察到的光色效应,LiNbO3:Fe:Cu中的光致吸收率的变化呈现漂白效应,即当该晶体被紫外光照射后对可见光的吸收减少.基于这种漂白效应,提出并实验研究了一种新的记录方案以实现非挥发性全息存储.该方案包括两束相干红光的记录以及均匀紫外光和单束相干红光的固定等两个主要过程.实验结果表明,怍为一种新的物理机制,漂白效应可以实现非挥发性全息存储并具有高记录灵敏度和低光致散射噪声等特点.     

电子全息及其在材料科学中的一些应用

Gabor在20世纪40年代就提出了电子全息干涉成像的基本原理, 随着相干场发射电子枪的发展, 到现在为止, 电子全息技术已经获得了长足的发展和广泛的应用. 本文评述了电子全息的发展、基本原理以及在磁性、超导和异质结等材料学领域中的一些应用, 对这一研究技术的未来发展进行了简单论述.     

测量超紫外线阿秒脉冲时间结构的光电子能谱非线性比例变换方程方法

为了研究化学反应、原子分子发光等超快速过程中电子态的时间演化过程,需要能量越来越高、脉冲时间宽度越来越短、单色性越来越好的光脉冲作为激发和探测手段.但是,如何快速、精确地测量这些光脉冲具体细致的时间结构,一直是科学界的一个挑战.在过去的十多年时间里,人们在测量超紫外线阿秒脉冲方面作出了巨大的努力,取得了显著的成果.迄今为止,已经发展出了几种测量阿秒脉冲时间宽度和重建脉冲形状的方法,如阿秒光谱相位干涉直接电场重建法(SPIDER)和阿秒频率分辨光学快门法(FROG).然而,这些方法都是从传统的光学测量方法演变而来的,不仅需要当代最先进的实验装置,而且需要十分复杂的分析计算方法和实验数据拟合过程.为了推动阿秒计量学的发展,进一步开展阿秒测量、脉冲时域定位(定时)、实验数据评估、探测器刻度,以及对阿秒脉冲光源进行改进、优化和应用,我们提出一种直接、快速、精确的基于光电子能谱变换方程的解析方法,利用激光辅助超紫外线气体电离技术,精确地观测超紫外线阿秒脉冲.新方法利用参数化的计算公式确定每个测量得到的光电子的相关激光相位,利用解析性的光电子能谱解谱技术,一步重建脉冲的形状和具体的时间结构.新方法不需要大量的光电子能谱的时间分辨测量,也不需要冗长的迭代计算和实验数据拟合过程,能从每个测量得到的光电子能谱重建出超紫外线脉冲的时域特性.用参数化公式从脉冲的能量带宽值计算得到脉冲重建结果的时间不确定性(即时间误差).由于变换方程建立了超紫外线脉冲时间特性、重要的激光参数(峰值强度、电场包络形状、相位、载波-包络相位等)、原子或分子的电离能,以及光电子能谱之间的直接联系,可以用它从各个已知参数值计算出未知的参量.通过观测、分析某些参数和特定谱项的变化规律,可以研究超快速反应动力学过程中随时间变化的相关信息.     

生物全息律与全息胚?

“全息”概念源于激光照像。这种照像技术的最重要的特点是:全息照片的每一点,无论大小,都保留有被摄物体的全部信息。通过全息照片的任一碎片,都可以重现被摄物体的整体形象。在这里,对保留被摄物体的信息来说,局部与整体的差别消失了,任何局部都有整体效果。生物体也有这种“全息”特点吗? 张颖清同志于1981年《自然杂志》第4期上提出了“生物全息律”,又于1988年《大自然探     

含偶氮苯侧基聚酯膜的光学相位共轭特性

光学相位共轭(OPC)是一种采用非线性光学效应使光波场对时间进行精确反演的技术,可应用于实时适应光学、实时全息、光计算、光刻和非线性光谱学等领域。在三阶非线性光学过程中一般用简并四波混频(DFWM)来产生,这要求介质具有较大的三阶非线性光学系数。一些有机染料分子因饱和吸收和较长寿命的光诱致中间过渡态,在固溶体或溶液中往往能表现出很高的三阶非线性系数,可满足低功率激光在DFWM中产生OPC的要求。例如偶氮苯染料和液晶染料等。因此,近年来以染料掺杂的聚合物薄膜的OPC特性的研究已引起关注。     

体位相全息透射光栅的设计和应用

运用重铬酸盐明胶(DCG)制作的体位相全息透射光栅可在宽谱带范围内获得高衍射效率,与表面浮雕型光栅相比,它使后续光学系统的光通量大为提高.因此,此类光栅在天文光谱仪中具有广泛的应用.本文从Kogelnik的标量耦合波理论出发,设计在400nm到800nm波段范围内可获得高衍射效率且具有偏振无关性能的体位相全息透射光栅.     

热塑录象和显象

无论是号称科学“千里眼”的传真术,还是人们日常文化、生活中的摄影术,都离不开影象的记录和显示.特别是二十世纪中期,随着电子工业、激光技术、宇航事业等的飞速发展,迫切要求有解象力高、信息贮存密度大、易于操作、能重复使用和能实时记录、显示的录象材料和技术.1957年格林(W.E.glenn)基于四十年代的油膜光阀映象的原理,发展了热塑录象技术. 热塑录象的发展四十年代费许(Fischer)等人进行了油膜光阀放映电视象的研究工作,1946年出现了艾多福(Eido-phor)投影电视机.但碍于艾多福油膜光阀是呈液态的,其分辨率不高,信息记录密度较低,信息也不能     

稀释显影卤化银全息干板的光谱特性的研究

近年来,报道了一种利用银盐干板的稀释显影方法来获得具有高的衍射效率的位相型全息图,其衍射效率可高达40％以上,它比振幅全息和化学漂白方法形成的薄位相全息图具有更高的衍射效率,高的信噪比和良好的光稳定性。一般显影方法处理的振幅型银盐全息图呈灰黑色,而稀释显影处理的银盐全息图则呈现出鲜艳的桔黄色或橙红色,这些优异的特性引起人们很大的兴趣,虽然关于稀释显影的全息图的一些性能的测量已有不少报道,但是,至今还没有关于产生这些优异特性的物理机理或原因的报道。在本文中报道我们首次运用光谱分光研究方法测量了稀释显影全息干板的紫外-可见-近红外的透射光谱和光声吸收光谱以及利用含有银微粒的透明介质中的Maxwell-Garnett有效介质理论解释了这种全息干板的光谱特性和产生折射率空间调制的原因。     

古环境记录的数字图像分析及应用

地质或生物记录对环境变化的响应往往直观地表现在不同形式的影像中，对这些影像进行数字图像分析可快速提取记录中的环境变化信息，其原理是在记录的发育方向上选择剖面线，沿剖面线读取图像色值并进行环境代用指标的计算、生长层的识别与自动定年和生长层结构演化等研究。在详述图像分析原理的基础上，提出珊瑚、树轮和石笋记录图像分析的方法，并通过实例阐述了这些记录图像参数的环境意义。     

地震光之谜

正几百年来,间或有目击者报告说在地震之前、过程中或之后看见神秘之光(例如白色闪光、浮动光球或彩虹色光芒等)点亮天空。这些说法直到20世纪60年代才被地震中的影像记录证实。那么,地震光究竟是怎样产生的呢?过去几十年来科学家对此提出了多种假设。有人认为,包含石英的     

全息电视呈现完美立体影像

从2012年1月1日起，中央电视台推出国内首个立体电视试验频道。这意味着立体电视在国内有了一个良好的开端。立体电视节目今年日益增多，现在全世界有30多个国家已经开播了立体电视节目。如何观看立体电视节目？当然是市场上正在热推的立体（3D）电视机了。然而，国内外一些电子技术专家指出，现有的立体电视机存在明显的缺陷，今后很可能被全息电视机所取代，因为全息影像具有最完美的立体效果。