等离激元/介质微纳结构与光的互作用及其传感应用

微纳米尺度物质与光的相互作用研究对于光电转换、生物传感等领域的发展具有重要的科学意义.基于等离激元效应和介质光耦合机理增强光和物质相互作用的微纳光学研究涌现出众多优秀科研成果,在分子传感领域更是展现出巨大的应用潜力.本文重点围绕本课题组近年来在等离激元/介质微纳结构与光的互作用方面的相关理论与实验研究展开回顾分析,揭示...     

沿周向紧密布置读码器件的绝对式光学编码器

提出了一种沿码盘圆周方向紧密布置读码器件的绝对式光学编码器。利用沿码盘圆周方向连续相邻紧密布置的光敏元件,并行地读取按照串行编码方法编码的单圈码道,就可以实现绝对位置测量。与传统绝对式编码器相比,码盘上的编码码道数量少、光学图案简单,有利于绝对式编码器实现小型化和提高精度;同时光敏元件沿码盘圆周方向连续相邻紧密布置,有利于读码器件集成化。     

基于贝叶斯反演理论的海水固有光学特性准分析算法

近年来新发展起来的多波段准分析算法(QAA)是一种有广泛应用前景的海水固有光学特性反演算法. 与传统的半分析算法不同, QAA无需叶绿素吸收光谱模型的先验参数化, 但算法包含的若干经验公式影响了其普适性和抗扰能力. 本文利用贝叶斯反演理论改进QAA. 新算法以QAA的估算结果作为先验知识, 结合一个分别考虑水分子与悬浮颗粒后向散射作用的前向光学模型、Akaike贝叶斯信息准则(ABIC)和遗传算法, 提取参考波段的总吸收与总后向散射系数, 然后利用后向散射系数光谱形状的经验公式将估算结果推广至其他波段. 以国际海洋水色协调组(IOCCG)的模拟数据作反演试验, 结果显示, 使用QAA-555、QAA-640与QAA混合算法的反演结果作为先验估计, 新算法对440 nm的总吸收与总后向散射系数的反演值与真值的均方根差(RMSE)分别为0.367与0.023 m^-1, 0.092与0.005 m^-1, 0.096与0.005 m^-1, 较之三种QAA算法先验估计的0.918与0.039 m^-1, 0.205与0.007 m^-1, 0.207与0.007 m^-1有一定的降低, 特别是对高叶绿素样本的反演精度有较大的提高; 敏感性分析结果表明, 新算法的抗扰能力优于QAA算法.     

强激光辐照下硅材料的温度分布研究

激光辐照光电系统极易造成光电探测器件的干扰或破坏。为此研究了连续强激光对半导体材料的辐照效应,应用积分变换的方法,建立了平顶型的连续激光辐照硅材料的二维非稳态温度分布模型。研究发现：圆形平顶激光辐照硅材料靶,激光作用区域内的温度由光斑中心向四周逐渐降低,在作用区域边缘处温度变化比较明显;不同辐照时间下对应的靶材前表面温度的整体分布情况是大致相同的;在一定的激光功率密度和辐照时间条件下,材料靶表面的温升和靶材半径负相关。     

手征性物体中电偶极场的手征性排布

对手征性石英和螺旋铜丝的结构进行了分析研究.漆包铜丝本身由于铜和漆皮的接触起电效应,存在固有的电偶极场.当铜丝弯成手征性的螺旋结构时,其固有的场也转变成手征性排列,类似螺苯中C-H键的电偶极场分布.手性石英晶体中的SiO4四面体结构单元表现出扭转的手性结构,并且Si-O键有二种不同长度,结构参数的差值已超出误差范围.一块手性石英晶体相当于由无数的均匀手性的SiO4结构单元组成.SiO4结构单元的构像手性以及手征性偶极场排布也被揭示出来.研究说明,不仅手性分子中存在手征性的场分布,石英晶体和螺旋铜丝也存在固有的手征性偶极场分布.手征性偶极场的存在能够解释光学活性的起源问题.     

量子点尺寸对硒化银及其石墨烯复合物光学非线性的影响

为探明量子点尺寸对硒化银量子点(Ag₂SeQDs)及其与石墨烯复合材料(GAS)非线性光学性质的影响,本文采用简单的化学方法,分别制备了尺寸为4.2～16.9 nm的Ag₂SeQDs,以及10.3～30.0 nm的Ag₂SeQDs/石墨烯复合材料(GAS),采用XRD、Raman、FTIR及TEM等手段表征了所制样品的结构与形貌.采用单光束Z-扫描技术,以波长为532 nm、脉宽为30 ps、重复频率为10 Hz的激光为照射光源,测量了各样品在开孔和闭孔条件下的归一化透过率,计算得到了它们的非线性吸收和非线性折射等系数.结果表明,Ag₂SeQDs具有双光子吸收和正的非线性折射性质,且双光子吸收和非线性折射系数随着量子尺寸的减小而增大;复合材料GAS具有饱和吸收和正的非线性折射性质,且相比单体石墨烯得到显著增强,增强因子随Ag₂SeQDs尺寸的减小而减小.分别采用双带近似模型及电荷转移机制,对Ag₂SeQDs及GAS材料随量子点尺寸变化的非线性响应进行了理论...     

基于人机协作的机器人柔顺示教及再现

针对机器人传统示教方法的局限性,通过分析机器人低速运动状态下的力矩变化,提出基于人机协作的机器人柔顺示教及再现技术;首先建立机器人重力矩和摩擦力矩动力学补偿模型,通过最小二乘法辨识得到机器人重力矩和摩擦力矩,以电机驱动力补偿机器人重力矩和摩擦力矩,以操作者的操作力补偿机器人运动过程中的惯性力、离心力等速度、加速度的相关...     

基于线阵CCD的脱绒棉种色选机光学系统的设计

脱绒棉种色选机的检测系统是整台色选机的核心系统,而光学系统是其中重要的一部分,它关系到棉种能否在CCD光敏元上成清晰的像,从而直接影响色选机的色选精度。本设计主要采用柯拉照明系统以及与之相配合的物方远心光路作为光学成像系统的光路,对整个光学系统进行了理论分析。实验证明:利用此光学系统可以获得清晰的红种和合格棉的模拟电信号。     

机器学习在超材料智能设计中的研究现状

机器学习在超材料智能设计中起着非常重要的作用.利用35篇文献,综述了机器学习在超材料的结构参数优化、电磁响应预测、拓扑结构自动设计、相位预测及结构筛选、声波亚波长成像等几种典型应用领域中的最新研究现状,列举了目前研究中存在的问题,并给出了建议和未来发展趋势.     

论电网建设中的光学互感器的应用

本文分析了电网建设中光学互感器代替传统电磁式互感器的好处和对光学互感器应用中容易出现的问题进行了探讨,从而引出一些结论,以供参考。