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 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 光谱学与波谱学教育部重点实验室,华东师范大学物理系,上海,200062
2 复旦大学物理系,上海,200433
在ITO导电玻璃上,制作38层Z型细菌视紫红质(bR)的LB膜;控制平均转移比在0.93以上.测量了这个LB膜的紫外-可见吸收谱.利用Z扫描技术在输出飞秒激光,波长为400nm和800nm处对菌紫质LB膜的三阶非线性光学性能进行了研究.在800nm处,它的三阶非线性光学极化率为10-9esu, 而在400nm 处为10-8esu.这表明菌紫质LB膜在非线性光学器件方面具有潜在的应用前景.
三阶非线性光学极化率 Z扫描技术 菌紫质LB膜 bR分子
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
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
用二能级光致变色模型,理论分析了菌紫质薄膜在570nm单光束和570nm与412nm双光束作用下光致变色的动态光学响应特性.计算表明,M态寿命越长,入射光强越大,则透过光的响应越快,入射光透过率饱和值越大.在双光束的作用下,可以用570nm的黄光调制412nm紫光的透射光强,实现以光控光操作.根据计算结果分析了bR膜在运动探测应用中的特点.
菌紫质 光致变色 动态光学响应 运动探测
南京师范大学分析测试中心,江苏省光电技术重点实验室,江苏省生物资源技术重点实验室,南京,210097
菌紫质是一种可进行光信息存储与能量转换的生物膜蛋白分子.在光化学循环中,它包含的视黄醛产生快速的全反--13顺式异构化并去质子,然后又重新质子化并在反应循环终了转为全反式构型.了解菌紫质的分子构造及光化学反应机制是很有意义的事,但由于菌紫质是紫色膜蛋白,加之光反应时的荧光问题,用普通拉曼技术获得菌紫质的特征峰有一定困难.一般都用时间分辨付里叶变换红外光谱来进行它的测试工作.
文本采用传统拉曼技术,分别用532、785和1064 nm波长激光作激发光源,测试了菌紫质的拉曼光谱,并得到了菌紫质的大部分特征拉曼谱带.
拉曼光谱 菌紫质 视黄醛 Raman spectroscopy Bacteriorhodopsin Retinal
1 第二炮兵工程学院物理室,西安,710025
2 中国科学院生物物理研究所,北京,100101
本文讨论一种有发展前景的光敏生物材料－细菌视紫红质(菌紫质),采用化学增强法制备菌紫质膜,利用Z扫描技术测量了菌紫质膜的非线性光学参数,结果表明菌紫质具有大的非线性光学系数,在光信息处理领域有十分广泛的应用．
细菌视紫红质(菌紫质) 化学增强法 Z扫描技术 非线性光学系数 bacteriorhodopsin (hR) Z-scan optical nonlinearities
1 浙江大学信息与电子工程学系, 杭州 310027
2 复旦大学生理和生物物理系, 上海 200433
菌紫质(Bacteriorhodopsin,简称BR)是一种结构和功能与高级动物视网膜的视生色素——视紫红质极为相似的蛋白质,是一种优异的可逆光全息记录材料;子波变换是目标特征抽取和模式识别的有效方法。本文把联合子波变换和菌紫质膜优异的光学全息记录特性结合起来,提出了一种全新的光学全息实时模式识别方案,给出了相应的实验结果。
菌紫质 子波变换 双轴联合子波变换 模式识别
