1 桂林电子科技大学 广西精密导航技术与应用重点实验室, 广西 桂林 541004
2 桂林电子科技大学 广西高校微电子器件与集成电路重点实验室, 广西 桂林 541004
针对传统的二阶噪声整形逐次逼近模数转换器(SAR ADC)功耗较大和整形能力不强的问题, 提出了一种级联积分器前馈(CIFF)和误差反馈(EF)混合误差控制结构的三阶NS-SAR ADC, 并在系统中增加了一个与电容数模转换器(CDAC)串联连接的反馈电容, 使得滤波电容不与CDAC直接相连, 因而可以利用该反馈电容调节衰减因子, 确保了输入信号不被衰减和反馈信号较小衰减。这种EF-CIFF结构提供了更强的噪声整形能力和高阶噪声传递函数的鲁棒性, 且只需要低功耗的小增益动态放大器即可实现EF和CIFF两条路径的余差放大。提出的NS-SAR ADC基于180 nm CMOS工艺设计。在18 V电源电压下, 工作在160 kS/s采样率时, 功耗仅113 μW, 在过采样率为8时, 实现了156位的有效位数。
噪声整形 EF-CIFF结构 逐次逼近寄存器 动态放大器 串联电容 noise-shaping EF-CIFF structure successive approximation register dynamic amplifier series capacitor
南方科技大学电子与电气工程系, 广东 深圳 518055
随机激光器达到阈值的方式并不是通过谐振腔,而是通过光子在增益随机散射介质中的多次散射带来的光学反馈实现的。将液晶用作散射介质,可以利用液晶易调控的特点,调整系统无序程度和染料分子的取向,使液晶随机激光器的激光阈值、强度、偏振等特性得到调控,由此可极大地拓宽随机激光器的应用范围。系统介绍了液晶随机激光器的工作原理,并分别介绍了向列相、胆甾相、蓝相和等离激元增强液晶随机激光的近期研究进展。希望能为该领域的初学者提供基础知识,同时为有经验的研究人员跟踪最新的研究进展提供重要参考。
激光器 随机激光 液晶 多重散射 漫散射 中国激光
2021, 48(12): 1201006
南方科技大学 电子与电气工程系, 广东 深圳 518055
液晶微透镜阵列作为基本的光学元件之一, 具有焦距可调、结构紧凑、低功耗、稳定性好等优点, 在微纳光学领域有广泛的应用。经过近40年的发展, 液晶微透镜阵列的研究日趋成熟, 不同结构形式和应用于不同场景的液晶微透镜阵列层出不穷。本文系统总结了液晶微透镜阵列的3种工作原理, 并对近年来的研究进展分类进行描述, 重点放在液晶微透镜的制作过程、结构特点和工作原理, 具体介绍了基于光的折射和衍射原理的液晶微透镜阵列, 涉及透镜结构、液晶取向技术以及透镜阵列的应用等方面。最后总结了液晶微透镜阵列存在的问题和发展趋势。
微纳光学 液晶器件 微透镜阵列 可调焦距 micro-/nano-optics liquid crystal device microlens arrays tunable focal length
南方科技大学 电子与电气工程系, 广东 深圳 518055
蓝相液晶具有许多不同寻常的光学特性, 如快速的响应速度(亚毫秒量级), 可见光范围的布拉格反射, 光学各向同性等。这些特性使得蓝相液晶在电光器件领域有着广泛的应用前景。近年来, 除显示领域以外, 蓝相液晶在聚合物蓝相液晶薄膜、晶格结构、结构色, 以及可调谐方面取得了一系列新的进展。这些进展不仅深化了人们对蓝相液晶制备和基本结构认知, 同时也极大扩展了其应用范围。本文侧重阐述近年来蓝相液晶在晶格结构以及结构色方面的研究进展。首先介绍蓝相液晶薄膜的制备方法和进展; 其次介绍蓝相液晶晶格结构, 包括单畴晶格、单晶晶格和结构色方面的研究进展; 最后介绍可调谐的蓝相液晶晶格结构, 主要包括电场、光场对蓝相晶格的调控作用。
蓝相液晶 晶体结构 结构色 blue phase liquid crystal crystal structure structural color
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Electrical and Electronic Engineering, Southern University of Science and Technology, Shenzhen 518055, China
2 Harbin Institute of Technology, Harbin 150001, China
3 Light, Nanomaterials, Nanotechnologies (L2n), Université de Technologie de Troyes & CNRS ERL 7004, Troyes 10004, France
4 State Key Laboratory of Applied Optics, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China
5 Key Laboratory of Energy Conversion and Storage Technologies (Southern University of Science and Technology), Ministry of Education, Shenzhen 518055, China
We report holographic fabrication of nanoporous distributed Bragg reflector (DBR) films with periodic nanoscale porosity via a single-prism conuration. The nanoporous DBR films result from the phase separation in a material recipe, which consists of a polymerizable acrylate monomer and nonreactive volatile solvent. By changing the interfering angle of two laser beams, we achieve the nanoporous DBR films with highly reflective red, green, and blue colors. The reflection band of the nanoporous DBR films can be tuned by further filling different liquids into the pores inside the films, resulting in the color change accordingly. Experimental results show that such kinds of nanoporous DBR films could be potentially useful for many applications, such as color filters and refractive index sensors.
distributed Bragg reflector nanoporous reflection grating holographic fabrication phase separation refractive index sensing Chinese Optics Letters
2020, 18(8): 080007
西南大学化学化工学院, 发光与实时分析教育部重点实验室, 重庆 400715
利用密度泛函理论(density function theory, DFT)的B3LYP/6-31G(d, p)基组计算环丙沙星(ciprofloxacin, CIP)的拉曼峰, 与实验拉曼峰相比, 吻合度较高。 并对其拉曼峰进行了全面的归属。 环丙沙星溶液的表面增强拉曼光谱(surface enhanced Raman spectroscopy, SERS)与常规拉曼实验结果显示, 以金纳米粒子为基底, 对环丙沙星的拉曼峰有较好的增强效果。 探究了结合时间对氨茶碱与环丙沙星混合物的影响, 结果表明随着时间的延迟, 两者之间的作用力加强, 环丙沙星的部分拉曼峰消失。 氨茶碱的加入, 影响了环丙沙星的分子结构, 使得环丙沙星拉曼信号减弱, 多处拉曼峰发生改变, 主要是1 184 cm-1处的吡嗪环、 1 252 cm-1的C—F、 1 627 cm-1处的CC以及1 458 cm-1处O—C—O的振动频率发生了变化； 氨茶碱含量的增加, 对环丙沙星结构的影响更为严重, 其中800～1 200 cm-1处的拉曼峰消失, 当氨茶碱的量超过22.5 mg·L-1时, 除1 384 cm-1处有微弱信号出现外, 几乎无其他峰出现。 表面增强拉曼光谱作为一种常用的分析工具, 具有分析时间短, 灵敏度高等优点。 实验利用SERS技术, 考察氨茶碱与环丙沙星之间的相互作用, 为其药理研究提供了参考。
环丙沙星 氨茶碱 密度泛函理论 表面增强拉曼光谱 Ciprofloxacin Aminophylline Density function theory Surface-enhanced Raman spectroscopy
1 天津大学 理学院, 天津 300072
2 南方科技大学 电子与电气工程系, 广东 深圳 518055
为了优化液晶类微管激光器的性能, 本文研究了偶氮染料掺杂聚合物分散液晶微管激光器出射激光的性能及光控性。通过在不同纤芯直径的玻璃毛细管中制备掺杂偶氮染料的PDLC, 并分别测量这些样品的随机激光阈值。增加紫外线照射强度, 测量随机激光的光谱。实验结果表明,不同芯径毛细管样品(100 μm, 300 μm, 500 μm)的随机激光阈值测量为11.8 μJ/脉冲, 8.6 μJ/脉冲和13.2 μJ/脉冲。实验结果还表明, 随着紫外线照射强度的增加(从0 mW/cm2 增加到150 mW/cm2), 随机激光强度逐渐减小, 光谱的半高宽变宽。随机激光在光学调谐过程中在不同偏振方向的紫外光束下显示出相似的特性。该工作验证了在圆柱形约束结构中制造微型激光器件的可能性, 并扩展了PDLC的应用范围。
激光和激光光学 染料激光器 液晶 多次散射 laser and laser optics dye lasers liquid crystals multiple scattering
西南大学化学化工学院, 发光与实时分析教育部重点实验室, 重庆 400715
联合紫外、 拉曼光谱及其在L-半胱氨酸/银传感器(L-Cys@Ag)的表面增强拉曼散射(SERS)光谱表征吲哚美辛, 并与固体吲哚美辛的常规拉曼光谱(NRS)进行对比, 发现L-Cys@Ag对吲哚美辛有明显拉曼信号放大, 但其特征峰几乎不产生位移。 研究不同酸碱环境下, L-Cys@Ag的吸附模型, 分析吲哚美辛在L-Cys@Ag上的拉曼光谱和SERS光谱, 归属拉曼特征峰。 结果显示, L-半胱氨酸与银主要以Ag—S键的方式形成稳定吸附, 但是中性和碱性条件时—COO-也会吸附到银表面。 结果表明: 半胱氨酸中的氨基与吲哚美辛中的羧基氧、 苯环中的π电子发生吸附, 整体能量下降, 使结构更加稳定。 加入牛血清白蛋白(BSA)后, pH为5时, SERS强度明显减弱。 在pH为7和9时, N—H伸缩振动和酰胺Ⅱ振动明显增强, 吲哚美辛的苯环和吲哚环的特征峰振动消失。 其原因是吲哚美辛的苯环和吲哚环进攻BSA后, 吲哚美辛特征振动消失, 但是吲哚美辛中的氮, 羰基与BSA中氨基吸附, 使得C—N和—COO-的SERS信号稳定。 这为将来吲哚美辛以及相关非淄体消炎药的改良和新药的研究提供了可靠的鉴别和分析方法。
表面增强拉曼散射 L-半胱氨酸 银纳米线 牛血清白蛋白 吲哚美辛 Surface-enhanced Raman scattering L-Cysteine Ag nanowire Bovine serum albumin Indomethacin 光谱学与光谱分析
2018, 38(10): 3112
西南大学化学化工学院发光与实时分析教育部重点实验室, 重庆 400715
贵金属纳米粒子作为增强基底已经广泛应用于表面增强拉曼光谱(SERS)研究, 传统的贵金属纳米基底在制备方法、 增强能力、 准确性等方面仍有待改进和提高。 采用一种简易、 高效的方法制备出了一种具有膜状结构的新型金纳米增强基底: 以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作保护剂和粘结剂, 通过化学还原法制备金纳米基底。 实验考察了还原剂种类、 反应温度、 体系pH和柠檬酸钠浓度对反应的影响, 制备出增强效果最佳的新型膜状金纳米基底。 利用罗丹明B作为探针分子, 考察基底的SERS特征, 其增强因子可达6.5×105。 利用扫描电镜(SEM)对纳米粒子的结构进行了表征, 结果表明其具有膜状结构, 且比表面积大, 利于分子的吸附。 相比于传统的贵金属纳米基底, 该实验所制备的新型膜状金纳米基底增强效果更佳、 灵敏度和准确度更高, 具有很大的应用前景。
表面增强拉曼光谱 金纳米粒子 反应条件 罗丹明B SERS Au nano-particle Reaction condition Rhodamine B 光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1741
1 天津大学 理学院, 天津 300072
2 南方科技大学 电子与电气工程系, 广东 深圳 518055
为了优化液晶类微管激光器的性能, 拓展其应用领域, 本文研究了银纳米颗粒和氧化锌纳米颗粒对染料掺杂聚合物稳定液晶微管激光器出射激光的影响。通过掺杂不同浓度的银纳米颗粒和氧化锌纳米颗粒在聚合物稳定液晶的微管随机激光器中, 探究其对微管激光器出射激光特征的影响, 并对比两种纳米颗粒的影响效果。实验结果表明: 当在聚合物稳定液晶微管激光器中掺入0.1%的银纳米颗粒后, 随机激光出射强度增强, 其激光阈值从23.2 μJ/pulse减小至10.9 μJ/pulse。当氧化锌纳米颗粒的掺杂浓度达到1.0%时, 在随机激光出射强度增加的同时, 激光出射阈值会减小至21.2 μJ/pulse。然而, 过量纳米颗粒的掺杂均会造成随机激光出射光强的降低和激光阈值的增加,其原因在于纳米颗粒团簇的产生, 降低了纳米颗粒的散射作用。实验结果还表明, 银纳米颗粒掺杂对微管激光器性能的提升明显优于氧化锌, 这归因于银纳米颗粒所引发的局域表面等离共振效应会增强其散射作用。通过掺杂纳米颗粒, 微管随机激光器的性能得到了提升, 为其在通讯、加密以及液晶显示等领域奠定了基础。
纳米颗粒 染料激光器 液晶 nanoparticles dye lasers liquid crystals
