基于表面等离子激元的纳米激光器能够将光源的尺寸降低几个数量级,结合表面等离子体波可将波长限制在纳米尺度内传输,突破衍射极限,从而实现与电子学器件的尺寸相匹配,最终实现整个光互连系统的小型化和低功耗。简述了表面等离子激元的基本原理,对近年来的表面等离子激元纳米激光器的研究工作进行了总结,详细介绍了各种结构及其优势,指出了该类激光器在开发过程中面临的挑战和今后的工作重点,展望了纳米激光器广泛的应用前景。

菲涅耳非相干相关全息术(Fresnel Incoherent Correlation Holography, FINCH)属于同轴全息系统, 需要通过相移技术去除零级像和共轭像。通过对FINCH系统记录及再现过程的理论分析, 根据系统点扩散函数推导出了n步相移数学计算公式, 模拟仿真了相移步数n对FINCH系统成像质量的影响, 并搭建了非相干光反射式数字全息记录系统, 对模拟结果进行了实验验证。模拟仿真及实验结果表明: 通过增加相移步数不能显著提高再现像质量; 二步相移能够提高记录速度, 通过去除原始图像和小波分解的方法可以抑制零级像, 提高再现像质量; 通过对三步相移每个相移全息图拍摄多次求平均值后得到的再现像与拍摄一次得到的再现像对比发现, 随着拍摄次数的增加, 得到的再现像质量越来越好, 背景噪声大大减弱, 再现像强度越来越大, 为FINCH系统再现像质量的改善提供了新的思路和新的实验基础。

为了获得吸收率高、吸波带宽宽的超材料, 设计了一种谐振超材料吸波体.该吸波体由多个开口圆环组成,采用商业软件CST Studio Suite 2009频域求解器计算了其在25～35 GHz波段内的S参量,并计算了其吸波率A(ω),在28.4 GHz处吸收率达到86%,带宽达到3.5 GHz.利用不同吸波频段的叠加效应,设计了一种谐振超材料吸波组合体,计算了在25～35 GHz波段的S参量,在29.7 GHz处吸波率达99.9%,吸波带宽达到3.1 GHz,吸收率明显增加.将GHz波段的结构缩小1 000倍,在THz波段同样可以达到高吸收,说明超材料吸波体可以通过对结构尺寸调节改变吸收波段.同时,对其阵列进行仿真计算,发现不同的排列方式仿真结果不同.由于各个谐振环之间的相互作用对吸收效果影响较大,吸收率减小.该吸波材料由金属组成,能灵活地对介电常量和磁导率进行调节,从而实现高吸收.

设计并制作完成了一种基于压电陶瓷逆压电效应的纳米精度压电步进马达.根据其结构简化模型,推导出该压电纳米马达在脉冲电源作用下的运动特性表达式.编写软件,设定参数对压电马达的运动性能进行模拟,结果表明了马达的线性步进运动特点.设计光栅测试系统,对压电马达样机进行运动测试,试验结果证实了模拟结构的正确性.该类压电纳米马达具有可以实现连续步进位移,步进速度快,单步分辨率小,行程长和便于利用微机实现智能控制等特点.纳米马达的位移分辨率可以达到10 nm,最快速度为0.6 mm/s,最长行程为5 cm.