一种新型网状结构的零折射率超材料

提出了一种由方形金属环、方形金属片及十字形金属线组成的网状零折射率电磁超材料结构.通过CST仿真计算其传输参数,利用电磁参数反演算法得到结构的等效电磁参数.结果表明,当电磁波垂直入射时,该结构在11.54 GHz附近其等效介电常数、等效磁导率同时接近零,在该频点附近处折射率为零, 实验测试与仿真结果基本一致.通过棱镜仿真研究验证,该结构在该频点处可从负折射区域向正折射区域转换,说明该结构是具有“负-零-正”折射率的平衡结构.     

近零介电常数材料中的非线性光学效应研究进展

非线性光学效应在现代光子学中具有极其重要的应用,但通常非线性光学效应需要强的激光光源及长的光与物质作用距离,这些需求与现代芯片上可集成光学器件构架以及超表面器件是不符的.因此,获得更强非线性性质的材料是实现低功耗、小型器件应用的关键一步.近年来,一种介电常数消失的新型材料体系,即近零介电常数材料,被报道在亚波长传播长度...     

太赫兹频段高折射率超材料的设计和特性研究

设计了太赫兹频段的高折射率超材料,该结构是通过在介质板的两侧对称的蚀刻"双开口环"型金属贴片而构成.研究结果表明:当电磁波垂直入射的情况下,谐振频率(0.52THz)附近的折射率高达200,且在0.51THz到2THz频段范围内,折射率均大于70.该超材料具有结构简单、便于加工,宽带等优点,在太赫兹波通信、成像等方面有广阔的应用前景.     

零折射率超材料对喇叭天线波前相位的改善

为改善喇叭天线波前相位,获得更高的增益,提出一种3层金属网格零折射率超材料结构,将其加载到喇叭天线口径上。理论分析和提取的等效折射率表明,在7.1 GHz附近,该结构的电磁波的频率接近等离子体频率,从而使得其等效折射率接近于零,并通过劈尖仿真验证了这一零折射零的特性。当其作为喇叭天线的覆层时,喇叭天线的波前相位由球面波被调制为均匀平面波,方向图波束角变窄、旁瓣降低,并且增益提高2.6 dB。这种零折射率超材料结构调制喇叭天线波前相位的作用,为改善喇叭天线的波前相位从而实现更高增益提供一种思路,有一定的应用前景。     

基于双U形结构的零折射率超材料

在介质基板刻蚀的金属线和金属化过孔组成双U形结构模型,仿真计算及电磁参数反演结果表明,当电磁波垂直入射时,该结构在频率f=7.63 GHz附近等效介电常数和等效磁导率实部同时接近零,从而得到了折射率为零的超材料,实验测试与仿真结果基本一致.同时,为了实现对零折射率响应频点的调节,分析了单元结构的金属过孔间距及U形结构脚长的变化对零折射率特性的影响,发现改变单元结构参数可改变零折射率响应频点.这种可调双U形零折射率超材料单元结构简单,可应用于微波器件等领域.     

介电常数近零复合超表面偏振相关非线性光学特性研究

介电常数近零(Epsilon-near-zero, ENZ)复合超表面是一种由ENZ材料和金属纳米单元构成的超结构,因其可有效增强光场与物质相互作用而受到关注.本文设计并制备了基于氧化铟锡(Indium Tin Oxide, ITO)薄膜和金属纳米结构的非线性超表面,实验研究了该ENZ复合超表面宽波段偏振相关的非线性光学响应特性.与单一ITO薄膜相比,该ENZ复合超表面的非线性吸收系数和非线性折射率提高了2个数量级,并且可以有效增强三次谐波的产生.通过改变入射光的偏振状态,可以实现该复合超表面非线性折射和非线性吸收系数符号和大小的调控,并在x偏振入射条件下观察到最大～1.97 THz的蓝移.研究结果表明,该ENZ复合超表面可为发展高集成微纳光电器件提供材料平台,并可为微纳尺度下光场高效调控提供超快全光手段.     

介电常数近零材料的光学辐射增强

采用各向异性磁导率近零介电常数壳层的柱形结构来实现光学辐射的增强。首先,建立研究壳层磁导率各向异性柱形结构光学散射的全波电磁散射理论;然后,通过调节柱形结构核层介电常数、壳层磁导率分别观察各向同性壳层柱形结构和各向异性壳层柱形结构功率增强因子的变化规律,并将各向同性壳层柱形结构的电场与各向异性壳层柱形结构的电场进行比较。研究结果表明:增大各向同性柱形结构壳层的磁导率,以及增大各向异性壳层柱形结构核层介电常数,可以使柱形结构的光学辐射得到加强,并且实现光学辐射增强的内半径得以减小;此外,文章研究的各向异性壳层柱形结构的电场比各向同性壳层柱形结构电场更大更稳定,从而各向异性壳层柱形结构具有更好的可调性和稳定性。     

具有零相移传输性质的超材料研究

零相移传输材料可以实现光波在数百波长传播而不引起相位变化,从而减弱了波的频谱色散问题,提高了波导间的耦合效率,因而成为光功能材料研究的热点.结合本课题组的研究工作,本文从理论和实验研究两方面对零相移传输超材料的最新进展和研究热点进行了全面地总结和评述,根据相位调制机理不同对各种零相移超材料进行了分类和归纳,进一步客观分析了各种实现方法的优、缺点及目前研究中存在的问题,并展望其未来发展方向.相关研究对拓展零相移基础物理学研究和光学器件设计具有重要意义.     

非线性介电常数近零材料:基于时变热能的诠释

近年来,具备介电常数近零(Epsilon-Near-Zero, ENZ)特性的透明金属氧化物材料及其在非线性光学领域的应用吸引了国内外学者的广泛关注.人们通常认为ENZ材料中的巨大光学非线性的物理根源是激光泵浦下透明金属氧化物材料导带内自由电子等效质量的巨大变化.最近的一项研究通过引入时变电子热能的概念,更完善地诠释了ENZ材料的瞬态非线性光学响应,相关理论得到了实验的验证.     

手性超材料的设计、电磁特性及应用

综述了手性超材料最新研究进展。首先根据超材料的维度以及内在手性和外在手性对手性材料进行了系统的分类。在此基础之上,分析了几种典型的具有手性的超材料结构,并对其电磁性质进行了研究。最后对手性超材料的应用进行了分析,例如利用手性实现负折射率,利用手性超材料来增强生物传感以及基于手性的偏振器件。手性超材料的研究将会促进光电、纳米、生物等学科的发展,并具有广泛的应用前景。     

近地层大气折射指数梯度分布模拟模型及其应用试验

以大气折射指数梯度的统计分布模型为基础,给出了近地面大气折射指数梯度分布的模拟模型,利用地面高空资料,可以方便地模拟近地层的大气折射指数梯度分布。计算和试验表明：大多数地方近地层大气折射指数梯度的统计分布,仅用地面大气折射指数就能够进行模拟。     

近场扫描光学显微镜中光纤探针的成象原理与设计

介绍了新近发展的近场扫描光学显微镜系统中光纤探针的成象原理和作用,并从光纤探针的结构、截止频率的估算和耦合效率等方面对影响探针中成象信号传输的几个设计因素进行了理论探讨。     

一种高折光指数聚合物透明树脂的合成与性质

将具有高折光指数的硫和苯环等基团引入含C=C化 合物的分子结构中制备了单体甲基丙烯酸苯硫酚酯（PTMA）, 并利用 FTIR,¹H NMR和HPLC等技术对其结构进行表征. 将PTMA作为单体与苯乙烯进行共聚, 制备得到含硫透明光学树脂. 对其性能测试结果表明, 共聚树脂具有较高的可见光透光率, 而且随着PTMA质量分数的增加, 树脂的折光指数和密度线性增大, 冲击强度提高.     

花棒状ZnO单晶体的生长与表征

采用表面活性剂协助自组装法合成了花棒状ZnO,利用X射线衍射、扫描电镜、红外光谱和荧光光谱对该化合物的晶体结构、样品形貌、振动光谱以及发射光谱进行了表征.结果表明:ZnO在表面活性剂的存在下,形成纤锌矿型的六方结构,晶体的生长是沿c轴[001]方向定向生长,并且聚集在某一中心的晶核向三维方向定向生长形成花状形貌.该ZnO晶体的晶胞参数为a=0.324 85(6)nm,c=0.520 43(8)nm,γ=120°.在测量波长范围内ZnO的发射光谱在315,400,473和560 nm左右出现荧光,这些发射光谱的波长位置不随激发光波长的增长而变化,而散射光谱峰的波长位置随激发光的波长增加而增加.     

Hurst指数及股市的分形结构

基于R/S分析的Hurst指数揭示了自然界系统可观测量的幂函数关系,并在证券市场波动的复杂性研究中得到应用,但存在计算效率问题·作者利用标准差时间序列改进Hurst指数计算方法,并应用于国内沪深股市研究·结果表明,改进后的Hurst指数在计算效率上得到较大提高,沪深股市收益率均不服从正态分布,Hurst指数大于0 5,在跨时间尺度的股价指数之间存在着相关性,市场具有分形结构特征·     

基于氟康唑配体的层状铜(Ⅱ)配位聚合物的合成、表征与晶体结构

在三氰基甲基阴离子存在下,CuCl2与氟康唑在H2O/CH3OH介质中自组装得到配位聚合物{[Cu(HFlu)2Cl2](H2O)4}n(1).单晶X-射线衍射实验表明,标题化合物属于单斜晶系,C2/c空间群,晶胞参数为a=2.343 1(8)nm,b=0.945 6(3)nm,c=1.984(1)nm,β=123.444(4)°,V=3.668(3)nm3,Z=4.每个铜离子分别与4个不同氟康唑配体上的三唑氮原子以及一对氯离子配位,其八面体几何构型表现出典型的姜-泰勒效应.氟康唑分子将相邻的铜离子连接起来,形成波浪层状配位网络结构.主体骨架与客体水分子之间的氢键相互作用进一步稳定了此结构.     

三有机锡苯甲酰甘氨酸酯的合成、结构表征和抑菌性质

微波辐射下利用三有机基氯化锡、苯甲酰甘氨酸和甲醇钠在甲醇中反应,高产率地合成了三有机锡苯甲酰甘氨酸酯,c6H5CONHCH2C02SnRR’2[R,R’=Ph,Ph（1）;PhC（CH3）2CH2,PhC（CH3）2CH2（2）;CH3OCOCH2CH2,Ph（3）],通过元素分析、IR、1HNMR和x_射线单晶衍射分析确定了其结构．化合物2属单斜晶系,P21／f空间群,口=1．9476（2）,b=1．9641（2）,C=3．9198（4）nm,β=102．531（2）°,Z=16,V=14．637（3）nm3,R1=O．0517,wR2=0．1199．该化合物的锡原子具有4配位mSnC3O]畸变四面体构型,分子间通过配体中酰胺间的N—H…0氢键形成了一维链状超分子结构．化合物对大肠杆菌均有较强的抑制作用,其中1的活性最高,与氨苄西林钠相近．     

Waugh-型锰钼杂多化合物的合成、表征和量子化学研究

利用还原法合成了Waugh-型锰钼杂多酸K3Na3[MnMo9O32].6H 2O,通过单晶X射线衍射,FT-IR、ESR光谱等手段对其结构和性质进行了测试和表征.其晶胞参数为:六方晶系,R 32空间群,a=b=1.5521(4),c=1.2417(6)nm,酌=120.00(1)°,V=2.5901(1)nm 3,Mr=1778.08,Dc=3.396g/cm,Z=3.采用半经验的EHMO法完成了量子化学计算.通过对轨道组成、能级、电荷、键序等数据的分析,说明了杂多酸阴离子的稳定性,解释了在弱酸性条件下该阴离子的有关的化学性质.     

三苯基锡(Ⅳ) Ｎ，Ｎ-二丁基荒酸酯的合成、 表征、 晶体结构及生物活性

利用三苯基氯化锡和Ｎ，Ｎ-二丁基荒酸钠反应， 合成了三苯基锡(Ⅳ) Ｎ，Ｎ-二丁基荒酸酯. 通过元素分析、 红外光谱和核磁共振氢谱对其结构进行表征. 用X射线单晶 衍射测定了该配合物的晶体结构. 结果表明， 配合物中锡原子呈五配位畸变三角双锥构型.