1 河南大学 物理与电子学院 河南省光电信息材料与器件重点学科开放实验室, 河南 开封 475004
2 中国科学院西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 西安 710119
基于琼斯矩阵和菌紫质分子光循环的简化光循环模型,建立了紫光诱导同圆偏振记录光栅的理论模型,采用四波耦合光路测量菌紫质光栅的衍射效率.理论模拟和实验结果表明:加入线偏振的辅助紫光,线偏振再现光与线偏振辅助紫光相互平行时,菌紫质光栅的衍射效率最大;线偏振再现光与线偏振辅助紫光相互垂直时,菌紫质光栅的衍射效率最小;菌紫质薄膜中同圆偏振记录光栅的稳态衍射效率随线偏振再现光偏振方向和线偏振辅助紫光偏振方向之间的夹角按余弦规律变化.线偏振紫光能诱导同圆偏振记录光栅由非偏振光栅转化为偏振光栅.
偏振调制 衍射效率 光致各向异性 菌紫质 光栅 Polarization modulation Diffraction efficiency Photoinduced anisotropy Bacteriorhodopsin Grating
1 河南大学 物理与电子学院, 河南 开封 475004
2 中国科学院 西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
设计了一种基于菌紫质光致各向异性的相移器, 并把它用于相移干涉计量。取向随机分布的极性菌紫质分子对线偏振诱导光的选择性吸收导致分子取向分布不均匀, 使其呈现宏观的各向异性, 这种各向异性与诱导光的偏振特性密切相关, 圆偏振光经过各向异性的菌紫质薄膜后, 出射光的偏振特性完全由偏振诱导光决定。基于上述原理设计了一种新型的相移器, 用琼斯矩阵法推导了基于相移器的相移干涉原理。该相移器在工作过程中不需要移动Mach-Zender干涉仪内部的任何器件, 仅需要改变外部控制光路中诱导光的偏振取向就可以控制参考光的相位, 有助于提高设备的抗振能力。用最小二乘法对相移干涉结果进行重建, 得到了和实际相位一致的结果, 验证了相移器的可行性。
相干光学 相移干涉 光致各向异性 最小二乘法 菌紫质 coherence optics phase-shifting interferometry photoinduced anisotropy least square method bacteriorhodopsin
1 内蒙古大学 物理科学与技术学院，呼和浩特 010021
2 Institute of Physical Chemistry, University of Marburg, D-35032 Marburg, Germany
利用一种生物光致变色材料—基因突变菌紫质BR-D96N薄膜的光致变色特性，实现了可擦写式共线全息图像存储实验.对于光密度为3.0的BR-D96N薄膜，在700 mW/cm2的记录光强下(波长为632.8 nm，物光、参考光光强比为约1∶1.2)，全息图建立的最佳曝光时间约为3s，最佳再现光强约为50 mW/cm2，全息图寿命约为10 min.实验表明：共线全息存储技术光学系统简单，系统体积小，受存储环境的影响低，并能够实现高密度存储；同时也实验验证了BR-D96N薄膜具有响应速度快，感光灵敏度高，擦写次数高，稳定耐用，使用方便等优点，可以作为一种较灵敏的可擦写共线全息记录介质.
细菌视紫红质 共线全息存储 可擦写式存储 Bacteriorhodopsin BR-D96N BR-D96N Collinear holography Rewritable storage
1 河南大学 物理与电子学院,河南 开封 475004
2 中国科学院 西安光学精密机械研究所 瞬态光学与光子技术国家重点实验室,陕西 西安 710119
各向异性吸收的菌紫质(BR)分子可以看作一个电偶极子。由大量随机取向的BR分子构成的聚合物薄膜在宏观上呈现光学各向同性。在线偏振光照射下,电偶极矩取向与激发光的偏振方向一致或接近的BR分子被激发到中间态,产生光致异构,而电偶极矩与激发光偏振方向垂直的BR分子大部分仍处于基态。分子结构的改变导致其折射率和吸收系数发生变化,从而使BR薄膜呈现出宏观的光学各向异性。利用抽运探测法测量了BR薄膜的光致双折射特性,并通过BR分子光循环的二态模型对实验结果进行了理论模拟。实验与理论计算结果符合较好。
信息光学 光致各向异性 光致双折射 菌紫质
1 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 陕西 西安 710119
2 河南大学物理与电子学院, 河南 开封 475004
3 中国科学院研究生院, 北京 100049
对菌紫质(Bacteriorhodopsin, BR)薄膜的光致各向异性特性进行了理论模拟。由随机取向的极性BR分子构成的聚合物薄膜在宏观上是各向同性的,但在线偏振光的作用下,BR分子对激发光的选择性吸收,导致不同异构体分子取向的不均匀分布,从而使BR薄膜在宏观上呈现出各向异性。利用BR光循环的二能级模型,得到了B态分子取向分布随时间的变化关系,推导出了BR薄膜光致各向异性动力学的数学表达式,模拟了不同激发光强下BR薄膜的光致各向异性动力学曲线,得到了和实验结果一致的计算结果。
信息光学 全息存储 光致各向异性 菌紫质(BR)
1 天津大学，天津 300072
2 天津科技大学理学院物理部，天津 300222
3 中国科学院南海海洋研究所热带海洋环境动力学重点实验室，广州 510301
4 南开大学光子学中心，天津 300074
5 湛江师范学院测量中心，广东湛江 524048
研究了弱光强下细菌视紫红质膜(bR膜)的自衍射特性．给出了弱光强下相干光在bR膜中产生的振幅光栅光强分布模型，并用ysinαx近似表示透射光强分布，结果与实验吻合．给出了不同透射光强y与指数α的对应关系．结果表明，在bR膜及入射光波波长给定的情况下，入射光强越小，对应的α值越大，当入射光强为0．072／T(mW／cm2)时，α等于1．计算出不同入射光强和入射角下的自衍射效率．结果发现，对应于最大衍射效率的最佳入射角为2°．
自衍射 细菌视紫红质(bR) 衍射效率 最佳入射角 Self-diffraction Bacteriorhodopsin Diffraction efficiency The optimal incident angle
中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室, 西安 710068
全息光存储以其高密度、大容量、高速并行数据存取而成为光存储领域的一个重要研究方向。生物光致变色材料——菌紫质是一种新型可擦重写全息记录介质。实验证明了使用菌紫质薄膜进行角度复用和偏振复用全息存储的可行性。利用菌紫质的光致变色特性,采用90°角度复用全息存储光路,在BR-D96N薄膜样品同一位置上实现了6幅全息图存储,并分别读出了无串扰的再现像。利用菌紫质薄膜的光致各向异性进行了偏振复用全息存储,在BR-D96N薄膜样品的同一位置上存储了两幅正交偏振光记录的图像,用原参考光再现和偏振片选择,可分别读出这两幅图像。
薄膜光学 全息存储 角度复用 偏振复用 菌紫质 光致变色 光致各向异性
西安交通大学电子与信息工程学院信息光子技术省重点实验室,西安,710049
本文采用差异吸收光谱法对化学增强型细菌视紫红质的状态变化进行了实验研究.发现在585 nm处明显存在一个稳定的中间过程.从分子动力学和实验出发,提出了一个适用于差异吸收光谱研究方法的数学模型,对菌紫质受激以后的动力学过程进行了模拟与数值分析.
细菌视紫红质 数值分析 差异吸收光谱 分子动力学 Different absorption spectrum Bacteriorhodopsin Molecular dynamics Numerical value analysis
1 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学技术国家重点实验室,西安,710068
2 中国科学院研究生院,北京,100039
基因改性细菌视紫红质BR-D96N由于M态寿命的延长而具有显著的光致变色特性.根据Kramers-Kronig变换关系,样品吸收光谱的变化会引起样品折射率的变化.本文首先从实验上测量了BR-D96N薄膜样品在光激发前后的吸收光谱,然后根据Kramers-Kronig变换关系,理论计算了对应此光致变色光谱变化的光致折射率变化光谱.实验上为了直接测量样品的光致折射率变化,采用Michelson干涉方法测量BR-D96N薄膜在不同探测波?は碌墓庵抡凵渎时浠?并与理论计算曲线进行了比较.
细菌视紫红质 光致变色 Kramers-Kronig变换 光致折射率变化 Bacteriorhodopsin Photochromism Kramers-Kronig transformation Photoinduced refractive index change
1 中科院西安光学精密机械所瞬态光学技术国家重点实验室,陕西西安710068
2 中国科学院研究生院,北京100039
3 西北大学光子学与光子技术国家研究所,陕西西安710069
4 中科院西安光学精密机械所瞬态光学技术国家重点实验室,陕西西安710069
结合近场光学显微镜，利用菌紫质M态和基态之间的跃迁，对BR—D96N样品作了静态近场光存储特性的研究。结果表明，近场区域内细菌视紫外质在光激发前后对红光的吸收有较大差别，而且激发后无光照时会缓慢弛豫到激发前的状态，具有光致变色特性和热弛豫特性，可望作为近场光存储材料和微光学信息处理器件材料。
细菌视紫红质 近场光学显微镜 光致变色 bacteriorhodopsin near-field optical microscope photochromism
