Detection of magnetic circular dichroism using a transmission electron microscope

A material is said to exhibit dichroism if its photon absorption spectrum depends on the polarization of the incident radiation. In the case of X-ray magnetic circular dichroism (XMCD), the absorption cross-section of a ferromagnet or a paramagnet in a magnetic field changes when the helicity of a circularly polarized photon is reversed relative to the magnetization direction. Although similarities between X-ray absorption and electron energy-loss spectroscopy in a transmission electron microscope (TEM) have long been recognized, it has been assumed that extending such equivalence to circular dichroism would require the electron beam in the TEM to be spin-polarized. Recently, it was argued on theoretical grounds that this assumption is probably wrong. Here we report the direct experimental detection of magnetic circular dichroism in a TEM. We compare our measurements of electron energy-loss magnetic chiral dichroism (EMCD) with XMCD spectra obtained from the same specimen that, together with theoretical calculations, show that chiral atomic transitions in a specimen are accessible with inelastic electron scattering under particular scattering conditions. This finding could have important consequences for the study of magnetism on the nanometre and subnanometre scales, as EMCD offers the potential for such spatial resolution down to the nanometre scale while providing depth information--in contrast to X-ray methods, which are mainly surface-sensitive.     

透明介质表面反射光和折射光的偏振态

本文从透明的各向同性介质表面反射光、折射光的位相变化出发,详细地分析了入射光分别为自然光、线偏振光、圆偏振光时,反射光和折射光所对应的偏振状态。     

二向色性对磁性液体波片性能的影响

给出了线偏振光通过具有二向色性λ/4波片后偏振特性的解析式。以一种典型的磁性液体实验数据为基础,借助计算机进行数值模拟,讨论了二向色性对λ/4磁性液体波片性能的影响。模拟结果显示,考虑λ/4磁性液体波片的二向色性在多数情况下是重要的和必要的。研究结论表明：磁性液体作为一种磁场诱导双折射和二向色性共存的材料,用在偏振光学中,有必要考虑其二向色性。     

双λ/4波片复合的特性分析

为了得出双λ/4波片复合后的综合偏振特性,利用Stokes矢量和Muller矩阵从理论上分析了线偏振光通过双λ/4波片后出射光的偏振态.结果表明：调整第一只λ/4波片快轴与入射线偏振光光矢量的夹角以及两只λ/4波片快轴之夹角,可以获得不同的偏振态,即：出射光可为线偏振光、圆偏振光或椭圆偏振光,且各夹角不同,出射光的态势及旋性就不同,调整其中某个角度,能够实现偏振光状态的转换.     

基于磁光材料的磁可调石墨烯多带吸收特性

为了改善石墨烯的吸收性能,基于石墨烯的磁光效应,提出了一种采用磁性材料构成的光子晶体异质结构。该光学结构可使石墨烯实现多带吸收。吸收带的数目可通过改变光子晶体的周期数来调节。利用4×4传输矩阵法数值研究了该光子晶体异质结构的相关参数对石墨烯吸收率的影响。结果表明:石墨烯的吸收特性表现出一定的磁圆二色性。但通过调节费米能量,在外磁场的作用,左旋圆偏振光和右旋圆偏振光均可具有较高的吸收率。研究结果为偏振光学领域石墨烯基新型光子学器件的设计制作提供了理论依据。     

光偏振态变换的群论描述:变换矩阵与群论的对应关系

讨论了无耗和部分损耗偏振光系统的3种计算方法--Jones矩阵、Mueller矩阵和Poincaré球与二维特殊酉SU(2)群、三维实特殊转动正交SO(3)群之间的对应关系,建立了二向色性或圆二向色性与Lorentz变换群之间的对应关系,说明了可用群论作为偏振光计算的基础.     

新型变形开口方环频率选择表面圆极化器的分析与仿真

基于开口方形环频率选择表面(FSS),设计一款新型圆极化器,将线极化波转换为圆极化波.在圆极化器中加入串联双H型耦合枝节,利用有限元仿真软件Ansoft HFSS对圆极化器参数进行仿真和优化.结果表明:3 dB轴比的圆极化器带宽达到25.6%,其中,870~1 080 MHz频带内轴比都小于2 dB,S_2,1都维持在-1.7 dB以上,圆极化器对馈源天线几乎不存在影响;相比于传统圆极化器,设计的圆极化器具有工作频带宽、结构层数少、模型简单及性能稳定等优点.     

手性联二萘侧基聚(3,3'-联咔唑对苯二腈)的合成及其聚集诱导发光和圆偏振发光性能研究

以手性联二萘(BINOL)取代的2, 3-二氟对苯二腈和3, 3'-联咔唑为单体,通过碳-氮偶联反应得到一对共轭聚合物(R)-P1和(S)-P1,并且通过1H NMR与13C NMR、凝胶渗透色谱(GPC)、热重分析(TGA)、荧光发射光谱(PL)、圆二色谱(CD)和圆偏振发光(CPL)光谱等对聚合物的化学结构、分子量、热稳定性以及光物理性质等进行了表征.结果表明:该聚合物具有明显的聚集诱导发光(AIE)性质;手性联二萘侧基能有效地诱导共轭主链的微环境,使该聚合物具有手性活性,且表现出CPL特性.     

偏振光器件作用效果的Poincare球表示

为更加形象直观地描述全偏光通过偏振光器件后的变换规律,以表示全偏光的Stokes矢量和表示偏振光器件的Mueller矩阵为基础,推导出了入射全偏光分别通过线偏器、旋光器和延迟器（波片）后的Stokes矢量,通过比较入射光偏振态和出射光偏振态在Poincare球上的位置关系,分析了前后偏振态的变换规律,结合数学表示和几何表示在Poincare球上清晰明确地表示出了偏振光器件的作用效果.     

考虑损耗时拉曼放大泵浦光的偏振效应

利用高非线性和较大吸收损耗的光子晶体光纤制作光纤拉曼放大器,是当前的一种趋势,这导致泵浦光非线性旋转效应明显增强.本文在考虑吸收损耗条件下,研究了泵浦光的非线性旋转问题,首次得出了连续光条件下的解析解.结果表明,输入线偏振光与圆偏振光都不会产生非线性旋转,只有椭圆偏振光才有非线性旋转.旋转是绕着邦加球的纬线进行,s_3保持不变.随着吸收损耗的增加,有效长度变小,相对的旋转速度变慢.这表明,如果光纤对于泵浦光的吸收越强,越有利于拉曼放大.     

Enantioselective magnetochiral photochemistry

Many chemical and physical systems can occur in two forms distinguished solely by being mirror images of each other. This phenomenon, known as chirality, is important in biochemistry, where reactions involving chiral molecules often require the participation of one specific enantiomer (mirror image) of the two possible ones. In fact, terrestrial life utilizes only the L enantiomers of amino acids, a pattern that is known as the 'homochirality of life' and which has stimulated long-standing efforts to understand its origin. Reactions can proceed enantioselectively if chiral reactants or catalysts are involved, or if some external chiral influence is present. But because chiral reactants and catalysts themselves require an enantioselective production process, efforts to understand the homochirality of life have focused on external chiral influences. One such external influence is circularly polarized light, which can influence the chirality of photochemical reaction products. Because natural optical activity, which occurs exclusively in media lacking mirror symmetry, and magnetic optical activity, which can occur in all media and is induced by longitudinal magnetic fields, both cause polarization rotation of light, the potential for magnetically induced enantioselectivity in chemical reactions has been investigated, but no convincing demonstrations of such an effect have been found. Here we show experimentally that magnetochiral anisotropy--an effect linking chirality and magnetism--can give rise to an enantiomeric excess in a photochemical reaction driven by unpolarized light in a parallel magnetic field, which suggests that this effect may have played a role in the origin of the homochirality of life.     

偏振光符号的新思考

目前的教材在介绍偏振光时,只具体给出自然光、部分偏振光和线偏振光的符号,没有圆偏振光和椭圆偏振光的具体表示符号,而且符号表达的含义很简单,此外不同书籍符号表示的方法也不统一.推荐一套偏振光的新符号,该符号的含义更加丰富,而且对圆偏振光和椭圆偏振光作出了具体的符号表示.     

线偏振光在非均匀折射率光学介质层界面上的反射

讨论了线偏振光从非均匀光学介质层上下两表面反射出两束光迭加后导致偏振态的变化，特别以射后偏振态为圆偏振光的条件，并给予初步实验证实。     

左旋和右旋偏振光判别方法研究

椭圆偏振光和圆偏振光分为左旋偏振和右旋偏振两类,通过公式推导我们给出了圆偏振光的合成条件,并且得到了平面偏振光合成椭圆偏振光时的长短轴公式,以及椭圆偏振光左旋和右旋在相位差上的判别方法。     

光波偏振态的相干矩阵表示及变换的研究

为从物理本质上揭示光波偏振态、偏振的叠加、混合和传播等概念和应用,利用相干矩阵方法分析光波偏振态。深入探讨了几种特殊意义情况下光波相干矩阵的特点及其可能的合成方式。选择部分偏振态通过线性光学元件和以布儒斯特角入射介质分界面时透射光偏振特性分析的典型例子,揭示了光波偏振态的变换问题。并在邦加球中以图解形式表示光波偏振态的几种合成形式及相干矩阵传输前后的偏振态变换。图解法使物理量的代数表示几何化,能更形象地描述偏振态的物理意义。分析表明,完全描述光波的偏振特性需要相干矩阵的本征值和本征态共同表征。     

用光致各向异性材料记录偏振全息光栅的分析

光致各异异性材料用偏振光曝光时可诱导出各向异性，作为偏振全息的记录介质，用正交线偏振光和正交圆偏振光作参，物光波，用琼斯矢量表示它们的偏振态，讨论了平面全息光栅的曝光特性，再现光波的偏振特性及衍射效率。     

用介质膜特性矩阵设计反射型1/4波片

利用介质膜特性矩阵和涅耳公式对反射型 1/ 4波片的主要参数进行计算 ,以使入射的线偏光经介质膜反射后变成圆偏光     

金属目标表面的反射激光偏振特性

 针对目前激光近程探测时仅利用漫反射回波强度信息抗干扰能力差的问题,提出基于激光偏振特性的目标探测方法,对金属目标表面的激光偏振特性进行了分析,给出了偏振反射的模型,并对典型金属目标的表面偏振反射特性进行了仿真.通过对反射光Stokes矢量的分析表明,线偏振光或圆偏振光经过金属表面反射后变为椭圆偏振光,其椭圆度和方位角随金属材质的不同而呈现不同的变化规律,将反射的偏振特性作为区分不同材料目标的依据,可提高探测系统的抗干扰性能.     

高圆双折射光纤的分析与设计

本文对高圆双折射光纤的偏振特性作了分析，提出了一个能确定高圆双折射光纤保偏性能的特性参数．文中还给出了对线偏振光输入、出射光消光比满足一定设计值下高圆双折射光纤固有线双折射及弯曲半径与光纤扭转率之间的关系曲线．这些结果为这类光纤的设计及性能判定提供了理论依据．     

圆极化雷达反气象干扰的机理分析

从散射场的角度出发 ,分析了介质球在圆极化波照射下远区散射场的极化特性 ,并在此基础上分析了气象目标回波的极化特性 ,详细阐明了长波圆极化雷达反气象干扰的机理