利用 Gaussian软件, 选取密度泛函理论 (DFT)、哈特里 —福克理论 (HF)对葡萄糖、果糖的单分子在 0~3 THz波段的吸收谱进行仿真计算, 并与参考文献中的实验结果进行比对。仿真计算结果验证了利用 Gaussian软件进行单分子吸收谱计算的可行性。最后基于密度泛函理论得到的结果分析了不同位置吸收峰对应的分子内振动模式。
太赫兹吸收谱 密度泛函理论 哈特里—福克理论 葡萄糖 果糖 振动模式 terahertz absorption spectrum Density Functional Theory Hartley-Fokker theory glucose fructose vibration mode 太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(9): 1073
1 中国科学院精密测量科学与技术创新研究院原子频标重点实验室，湖北 武汉 430074
2 中国科学院大学物理学院，北京 100049
要实现微型光学原子磁强计需要精确测定气室温度和实现高精度气室温控。提出了一种无温度传感器的气室温控方案。该方案首先探测激光输出功率，采用激光功率伺服控制激光器的注入电流以锁定光功率；然后探测原子吸收光谱，利用同步调制解调技术将其转变成激光频率鉴频信号，采用激光频率伺服控制激光器温度，将激光频率锁定在吸收谱线中心；最后利用原子吸收光谱中心信号幅度来测量气室温度，从而实现气室温控。采用本方案实现了气室温控，温控效果与采用热敏电阻测温所实现的气室温控效果相当，为实现微型光学原子磁强计气室温控提供了一种备选方案。
激光光学 微型光学原子磁强计 气室温控 原子吸收谱线 激光稳频 中国激光
2023, 50(13): 1301003
1 中国计量大学 浙江省电磁波信息技术与计量检测重点实验室, 浙江 杭州 310018
2 中国计量大学 太赫兹研究所, 浙江 杭州 310018
3 浙江中环检测科技股份有限公司, 浙江 温州 325000
利用太赫兹波段独特的指纹谱可以实现有机大分子的快速检测识别，然而微量物质的太赫兹吸收谱测量仍非常有挑战性。本文针对微量有机物，提出了一种基于介质超表面角度复用的太赫兹吸收谱增强检测方案。其中超表面衬底和十字单元结构均为高阻硅，具有高Q谐振特性。不同太赫兹波入射角对应的超表面响应曲线上的谐振峰频率可覆盖0.50~0.57 THz。超表面上覆盖0.5~2.5 µm乳糖薄膜作为待测物时，各入射角度对应的谐振峰幅度随待测物的吸收谱大幅度改变，其包络线组成的吸收谱峰值比没有十字单元结构时最多增强可达82.59倍。仿真结果表明该介质超表面经过角度复用可在宽带范围内有效增强太赫兹吸收谱，经过优化设计可用于检测不同特征峰微量有机物质。
太赫兹 超表面 吸收谱 角度复用 增强 terahertz metasurface absorption spectrum angle multiplexing enhancement
全同性原理要求电子波函数必须满足交换反对称性的条件,针对其对多电子系统的瞬态吸收谱产生的影响,运用Ritz变分法求出了具有全同反对称性的氦原子波函数。在此基础上,通过求解三能级模型并与不考虑电子交换作用的旧模型对比,在理论上研究了氦原子阿秒极紫外(XUV)光瞬态吸收谱。该研究突破传统所采用的单电子跃迁模型,重点考虑电子的交换作用对XUV光瞬态吸收谱的影响。研究发现该交换作用对该瞬态吸收谱的强度和吸收峰的位置等物理量都有重要的影响,该研究结果可为运用瞬态吸收谱探测原子内电子超快关联动力学提供参考。
原子与分子物理学 氦原子的XUV光吸收谱 交换作用 三能级模型 Ritz变分法 全同反对称性
1 江苏方天电力技术有限公司，江苏 南京 211100
2 东南大学能源与环境学院，江苏 南京 210096
在使用TDLAS技术测量高温燃烧环境下CO2浓度分布时，由于流场的分布非均匀性以及近红外波段的CO2谱线吸收较弱且容易受H2O的吸收干扰，使得二维浓度场的重建测量尤为困难。为解决上述问题，本文提出了一种基于TDLAS技术的非均匀流场二维浓度分布重建方法。该方法利用CO2的吸收谱线R（50）具有R2f/1f在中心频率处的幅值近似满足线性叠加关系这一特点，使用单条谱线的吸收信息结合代数迭代算法，实现了非均匀流场的CO2浓度场重建。仿真与试验结果表明，在正交投影方式下测量的CO2浓度与烟气分析仪测量结果的最大相对误差小于13%，平均相对误差为4.16%，整体分布趋势与烟气分析仪测量的结果相似。
吸收谱线 代数迭代算法 正交投影 TDLAS TDLAS absorption line algebraic iterative algorithm orthogonal projection
1 1.中国科学院 上海光学精密机械研究所, 上海 201800
2 2.中国科学院大学 材料与光电研究中心, 北京 100049
对光热折变(Photo-thermal-refractive, PTR)玻璃在总剂量分别为0.35、1、10及100 kGy的γ射线下辐照, 并进行热退火处理, 采用吸收光谱、光致发光光谱及EPR电子顺磁共振谱研究了光热折变玻璃在γ射线辐照下的辐照机理。研究结果表明, γ辐照后的PTR玻璃在可见波段的吸收主要由银原子Ag0、银分子簇Ag2、银分子簇Ag3、银纳米颗粒Agm0及非桥氧空穴中心HC1及HC2引起; 在不同剂量γ射线辐照下, 玻璃基质中的变价离子(Ag+、Ce3+)价态先发生变化, 同时玻璃基质中的非桥氧键发生电离, 形成了非桥氧空穴型缺陷中心HC1、HC2。进一步增加辐照剂量, 产生了银的分子簇Ag2和Ag3; 同时玻璃基质中非桥氧空穴中心HC2的浓度增大, 导致在639 nm附近的吸收增强。分别在不同温度下对辐照后的PTR玻璃进行相同时间的热处理及在低于Tg(玻璃转变温度)的温度下进行不同时间的热处理, 观察到250 ℃退火后PTR玻璃中HC1及HC2缺陷中心发生漂白; 并在430 ℃退火后出现了银纳米颗粒的吸收峰, 该吸收峰随退火时间的延长发生了红移及展宽。
光热折变玻璃 γ射线辐照 辐照缺陷 紫外-可见吸收谱 photo-thermal-refractive glass γ-ray irradiation defect center UV-Vis absorption
包覆材料改变了单一材料的力学、光学性质。利用离散偶极近似（Discrete Dipole Approximation, 简称 DDA）的方法，系统研究二氧化硅壳层、尺寸及形貌等因素对Au@SiO2核-壳层单晶八面体纳米棒光学吸收谱峰值、峰位及其近场分布的影响。研究表明SiO2壳层包覆的Au纳米棒的光学吸收谱同样表现为横向和纵向吸收峰。随着SiO2壳层厚度增加，Au@SiO2核-壳层单晶八面体纳米棒横向和纵向吸收缝的强度明显减弱，横向吸收峰的位置发生微小的蓝移，而纵向吸收峰位发生明显的红移。SiO2壳层在提高纳米棒硬度的同时，改变光学吸收峰的峰值和峰位，削弱了Au核表面等离子体共振强度（Surface Plasma Resonance-SPR）。
Au@SiO2核-壳层单晶八面体纳米棒 光学吸收谱 Au@SiO2 core-shell single crystal octahedron nanor optical absorption spectrum DDA DDA
具有宽带高吸收特性的吸收器是太阳能利用的关键。设计了一种含有抗反射层的基于二维光子晶体结构的太阳能吸收器,其中砷化镓(GaAs)作为吸收介质,被填充到具有四方晶格结构的二维光子晶体的钨(W)基底圆形空腔中。采用有限元法进行了模拟计算分析,结果表明,在300~2500 nm的波长范围内,吸收器的平均吸收率为92.5%,有效吸收率高达94.9%,入射仰角为50°时,有效吸收率仍有90.13%。该结构具有全太阳光谱高吸收、偏振不敏感和广角吸收等特点。研究结果为高性能太阳能吸收器的设计提供了参考。
材料 太阳能吸收器 二维光子晶体 抗反射膜 吸收谱 全太阳光谱
