为解决光谱反演法确定透明固体光学常数的一些问题，如存在反演误差、计算耗时等。本文基于传统的双厚度透射率模型，建立了厚度满足整数比的两个光谱透射率方程。通过代数运算获得了与消光系数有关的多项式方程，求解并选择大于 0小于 1的实数根来计算消光系数；然后求解关于界面反射率的一元二次方程，选择大于 0小于 1的根来计算折射率。在确定光学常数的过程中，新方法没有反演误差、迭代计算耗时及多值问题。作为应用示例，利用已知文献中的双厚度透射率实验数据计算了 CaF2和 Si的光学常数，并和文献的结果进行了比较。结果表明，新方法优于传统的光谱反演法，新方法为透明固体光学常数的高精度确定提供了新选择。
光学常数 折射率 消光系数 衰减系数 双厚度透射率模型 多项式求根 optical constants, refractive index, extinction co
1 空军工程大学基础部 , 陕西 西安 710051
2 西安交通大学 电子信息工程学院 , 陕西 西安 710049
为实现双大气窗口红外隐身, 提出了一种新型双阻带频率选择表面(FSS).该结构由三层材料组成：金属四个多路交叉十字型谐振器、金属井字型结构、中间由介质层隔开.仿真结果表明, 对于垂直入射波, 所提出的双阻带FSS在两个大气窗(3.0~5.0 μm和8.0~14.0 μm)内具有较高的反射率, 并且透射率被抑制到01以下.研究了入射角、周期大小及介质厚度等对反射率和透射率的影响.在φ= 0°时, TE和TM波在的宽入射角θ范围内均显示出良好的传输稳定性.通过FSS在谐振频点的电场及表面电流的分析结果发现, 3.0~5.0 μm的反射是由于电谐振引起的而 8.0~14.0 μm的高反射是由于电谐振与磁谐振共同引起的.
红外隐身 超材料 频率选择表面 红外辐射 infrared stealth meta-material frequency selective surface infrared radiation
1 河南农业大学化学系, 河南 郑州 450002
2 首都师范大学物理系, 北京市成像技术高精尖创新中心, 太赫兹光电子学教育部重点实验室, 北京 100048
为了解生物体内L-阿拉伯糖在代谢过程中的合成与降解机制, 采用太赫兹和拉曼光谱系统, 对其指纹区的振动进行检测。 结果表明, L-阿拉伯糖太赫兹图谱在频率49.5和72.2 cm-1分别检测出了振动吸收, 其中72.2 cm-1的振动为首次检出。 该振动频率与其折射率图谱反常色散的频率基本一致, 故这两个振动吸收可以作为L-阿拉伯糖的特征吸收。 最为重要的是, 在该频域内, 检测得到图谱的波型与三种异构体理论值简单叠加后波型极为相似, 故可以初步判定样品含有三种构象异构体(α-型、 β-型和l-型结构), 非单一组分, 而是混合组分; 对于拉曼图谱而言, 其特点简洁而明晰, 一般将指纹区的振动, 从高到低分为四个区域: 吡喃环结构的伸缩振动、 亚甲基的摇摆振动、 环上羟基的扭曲振动及环骨架扭曲和畸变振动。 同时也根据密度泛函理论B3LYP/6-311G**基组, 分别对L-阿拉伯糖的三种构象异构体的振动进行模拟计算, 利用势能分布对这些振动进行归属和指认。 与理论值相比, 振动频率检测值有不同程度的红移, 即振动频率向低频发生了偏移, 其原因是样品内不同分子间相互影响所致。
L-阿拉伯糖 太赫兹图谱 特征振动 拉曼图谱 归属 L-Arabinose Terahertz spectra Characteristic vibrations Raman spectra Assignments 光谱学与光谱分析
2018, 38(9): 2713
随着超材料研究的不断发展，基于超材料结构设计的一系列太赫兹及红外吸波体引起了国内外广泛关注。由于具有高效的吸波性能，太赫兹及红外吸波超材料在现代隐身技术、节能、绝热、生物化学光谱、红外成像、传感和安检等领域具有广泛的应用前景。通过紧密跟踪国内外太赫兹及红外吸波超材料的最新研究进展，讨论总结了太赫兹及红外吸波超材料的吸波机理。由于材料依靠增强电场强度来实现对电磁波的吸收往往比靠材料本身的损耗吸收电磁波有更高的效率，与传统吸波材料的工作原理不同，超材料在太赫兹及红外波段主要依靠亚波长单元结构的设计，降低其等离子体频率，从而实现表面等离激元场增强效应（SPPs）。基于此，总结归纳了太赫兹及红外吸波超材料研究中 3种有效降低等离子频率的方法，分别为金属表面的周期性结构设计、半导体材料的掺杂和新型碳纳米材料的引入，更加清晰地阐明了表面等离激元场增强效应实现方式。同时，对太赫兹及红外吸波超材料今后的发展给出了自己的认识。
太赫兹 红外 吸波超材料 表面等离激元 THz infrared metamaterial absorbers surface plasmon polaritons
Er3+∶Yb3+共掺磷酸盐玻璃激光器能发射1.54 μm附近的激光, 这种激光器广泛应用于光通信、激光雷达和人眼安全激光测距等方面。文章以输出波长为975 nm的半导体激光器为泵浦源, 采用Er3+∶Yb3+共掺磷酸盐玻璃为工作物质, 成功地实现了平平腔、平凹腔常温下连续输出TEM00模的1.54 μm激光。实验结果表明: 随着谐振腔腔长的增加, 输出激光能量减小, 而阈值功率增大。最后采用弯月型输出镜改善光束质量, 获得了最大功率为30 mW的1.54 μm信号光输出。
激光器 铒玻璃 1.54 μm激光 laser erbium glass 1.54 μm laser
对LD泵浦Er3+∶Yb3+共掺全固态激光器进行了整体设计, 利用矩阵光学方法推导了高斯光束经耦合系统聚焦后束腰宽度和像距的计算公式。考虑激光棒的热透镜效应, 对有源平平腔、平凹腔进行了数值计算, 分析了谐振腔的稳定性。最后, 根据激光谐振条件, 确定了激光输出镜及滤光片的镀膜方案, 为最终获得高效率、稳定的激光输出提供了理论依据。
传输矩阵 耦合系统 谐振腔 固体激光器 transmission matrix coupling system resonator solid-state laser
1 空军工程大学 理学院, 陕西 西安 710051
2 哈尔滨工业大学(威海) 光电科学系, 山东 威海 264209
考虑激光棒的热透镜效应对有源平平腔、平凹腔进行了数值计算, 分析了谐振腔内激光光斑及腔体的稳定性。实验中以Er3+:Yb3+共掺磷酸盐玻璃为工作介质, 成功地实现了平凹腔在常温下连续输出TEM00模的1.54μm激光, 最大输出功率为21.5mW, 光光转换效率达到了0.7%。
固体激光器 传输矩阵 谐振腔 solid-state laser transmission matrix resonator
