1 航天工程大学宇航科学与技术系,北京 101416
2 航天工程大学基础部,北京 101416
针对不同径向节次拉盖尔-高斯(LG)光束,首先阐述了其物理意义及强度分布规律,分析了高径向节次LG光束在横向偏移入射条件下的旋转多普勒效应(RDE)。其次,根据散射体模型,设计变量控制实验探究了不同径向节次LG光束对横移条件下RDE的影响,实验结果表明:不同径向节次LG光束虽然能够增强横向位移条件下旋转多普勒信号的光强及幅值,有助于转速信息提取,但二者并非线性关系;随着径向节次的增大,频域信号幅值呈现先增大后减小的规律,存在最佳径向节次值,使得信号幅值最大;LG光束的径向节次并不影响转速测量精度。最后,从理论上分析了LG光束的径向节次影响旋转多普勒信号强度的原因。本研究在拓展涡旋光测速应用范围,增加目标转速探测距离及提高准确度方面具有较大的应用潜力。
物理光学 径向节次 涡旋光 旋转多普勒效应 横向偏移
1 航天工程大学宇航科学与技术系,北京 101416
2 航天工程大学教务处,北京 101416
3 航天工程大学基础部,北京 101416
从旋转多普勒频谱展宽的机理出发,根据轨道角动量模式展开的原理,分析了展宽频谱的特征,提出了一种双重傅里叶分析方法,将展宽的频谱进行处理,得到具有单一峰值的频谱,从而更加方便、清晰地提取目标转速,降低光学旋转多普勒测速技术对光束质量和入射条件的要求。该研究有助于进一步推动旋转多普勒测速技术在实际工程中的应用。
物理光学 双重傅里叶分析 涡旋光 旋转多普勒效应 轨道角动量 转速探测
1 上海科技大学 物质科学与技术学院, 上海 201210
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 先进材料部, 江苏 苏州 215123
半导体型单壁碳纳米管在分散与分离过程中长度会被截短。在100nm以下的超短管的存在会增加管间搭接电阻和载流子的散射几率, 从而导致器件性能的下降。开发了一种有机体系的硅胶吸附技术。利用硅胶颗粒表面的硅羟基与包裹在碳纳米管表面的聚合物PCz中的N原子形成氢键, 成功实现了超短碳管的高效去除, 使半导体型碳纳米管的长度分布实现了有效调控。基于长度分选后的碳纳米管制备的晶体管器件, 其开态电流和最大跨导达到8.9μA/μm和0.5mS/μm, 比长度未分选的器件分别提高了约300%和250%。
半导体型单壁碳纳米管 管长分选 高效吸附 semiconducting single-walled carbon nanotubes length sorting efficient absorption
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Aerospace Science and Technology, Space Engineering University, Beijing 101416, China
2 Basic Ministry, Space Engineering University, Beijing 101416, China
3 Laboratory of Quantum Detection & Awareness, Space Engineering University, Beijing 101416, China
We propose a method for detecting the symmetry of rotating patterns based on the rotational Doppler effect (RDE) of light. The basic mechanisms of the RDE are introduced, and the spiral harmonic distribution of rotating patterns is analyzed. By irradiating the rotating pattern using a superimposed optical vortex and analyzing the amplitude of the RDE signal, the spiral harmonic distribution of the pattern can be measured, and then its symmetry can be detected. We demonstrate this method experimentally by using patterns with different symmetries and shapes. As the method does not need to receive the scattered light completely and accurately, it promises potential application in detecting symmetrical rotating objects at a long distance.
rotational Doppler effect optical vortex spiral harmonic distribution symmetry detection detection of rotating objects Chinese Optics Letters
2022, 20(12): 122601
红外与激光工程
2021, 50(9): 20210451
红外与激光工程
2021, 50(9): 20200463
红外与激光工程
2021, 50(9): 20210616
1 中国科学院上海高等研究院, 上海 201203
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所, 江苏 苏州 215123
3 上海科技大学, 上海 201210
4 中国科学院大学, 北京 100049
半导体型碳纳米管薄膜的高质量制备及其优化对于碳纳米管基电子器件具有重要意义。其中半导体型碳纳米管的长度是影响薄膜质量的重要因素之一。文章通过聚[9-(1-辛酰基)-9H-咔唑-2,7-二基](PCz)成功制备了高纯度半导体型碳纳米管溶液, 经过循环沉积工艺, 高效地降低了分散液中的短碳管含量, 有效地提升了半导体型碳纳米管的平均长度, 在此基础上通过标准工艺成功制备了高性能碳纳米管薄膜晶体管。结果显示, 优化后的长碳纳米管溶液制备的薄膜晶体管具有优异的电学性能, 其开关比高达107, 迁移率高达34cm2·V-1·s-1, 比相应的短管性能提升了3倍。
半导体型碳纳米管 管长分选 薄膜 薄膜晶体管 semiconducting single-walled carbon nanotube tube length sorting thin-film TFT
1 航天工程大学宇航与科学技术系,北京 101416
2 航天工程大学激光推进及其应用国家重点实验室,北京 101416
作为具有螺旋形相位、携带有轨道角动量的结构光束,涡旋光的多普勒效应与经典平面波束多普勒效应相比,多出了垂直于光束截面内的相对运动引起的频移分量。建立速度-坡印廷矢量模型和相位调制模型来研究涡旋光的线性与旋转多普勒效应,得出了复合运动下涡旋光多普勒频移的产生规律。在此基础上,针对旋转柱体这一典型的空间运动目标,采用两种模型分别对其表面产生的多普勒频移进行分析,得到的相同结果证明了理论分析方法的正确性。揭示涡旋光探测旋转柱体的频移分布规律,并探究了不同涡旋光半径和不同柱体尺寸对探测结果的影响。
物理光学 涡旋光 多普勒效应 转速探测 旋转多普勒频移 相位调制 光学学报
2020, 40(20): 2026001
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Aerospace Science and Technology, Space Engineering University, Beijing 101416, China
2 State Key Laboratory of Laser Propulsion & Application, Space Engineering University, Beijing 101416, China
We propose a new kind of optical vortex called the Hermite–Gaussian-like optical vortex (HGOV) inspired by the cross phase (CP). Theoretically, we investigate how the CP is decoupled from the phase of a cylindrical lens. We also investigate the propagation characteristics of an HGOV, which has a Hermite–Gaussian-like intensity distribution but still retains the orbital angular momentum. Furthermore, we derive the Fresnel diffraction integral of an HGOV and study the purity at infinity. Besides, we show a novel function of the self-measurement of the HGOV. Finally, we show that we can change the relative positions of singularities and the direction of an HGOV precisely, which facilitates applications in optical micro-manipulation.
Hermite-Gaussian-like optical vortex cross-phase orbital angular momentum Chinese Optics Letters
2020, 18(10): 100501