1 中国科学院合肥物质科学研究院安徽光学精密机械研究所，安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学研究生院科学岛分院，安徽 合肥 230026
3 合肥师范学院化学与制药工程学院，安徽 合肥 230601
植被日光诱导叶绿素荧光是一种可以表征植被光合生产力的重要衡量指标。为了实现对植被日光诱导叶绿素荧光的广域精准探测，设计并研制了一种叶绿素荧光高光谱成像探测仪。该成像探测仪使用了基于棱镜-体相位全息透射光栅的全透射式光学系统，在高数值孔径（0.25）的基础上实现了高光学性能：可在20°视场和670~780 nm（可扩展至650~800 nm）工作波段实现1 mrad的空间角分辨率、0.3 nm的光谱分辨率和优于100的信噪比。由系统设计结果、样机测试结果和应用数据分析结果可知，样机完全满足设计要求。本仪器可为农林监测和碳循环观测提供重要的科学数据，并可作为陆地植被光合作用中有效的新型观测手段。
植被观测 日光诱导叶绿素荧光 高光谱成像 体相位全息透射光栅 激光与光电子学进展
2024, 61(2): 0211016
发光防伪具有可视性强、设计简便的特点, 是众多防伪技术中常用的方法。传统防伪材料存在发光颜色单一、防伪图案和颜色静态的缺点, 易于模仿, 亟需开发可实现动态、可靠防伪性能的发光材料。本工作采用水热法制备了铬掺杂镓锗酸锌多色长余辉材料, 并对其余辉性能和动态防伪应用进行研究。实验结果表明: 通过改变镓锗比, 可以调节蓝绿光和红光区的发射强度, 实现发光颜色的可调。该系列样品在波长为254和365 nm的紫外光激发下分别呈现白色和红色, 发光颜色具有多模态发光特征。此外该系列样品具有多色的余辉发光, 不同颜色的衰减速率不同, 可以实现余辉颜色随时间发生动态变化的效果。据此设计成的防伪图案, 发光颜色在时间维度上具有动态变化特性, 可显著提高防伪安全性, 表明所制备的铬掺杂镓锗酸锌多色长余辉材料在动态防伪领域有重要的应用前景。
长余辉 多色发光 动态防伪 persistent luminescence multicolor afterglow dynamic anti-counterfeiting
浙江工业大学 化学工程学院, 浙江 杭州 310000
鉴于长余辉材料免实时激发特性可有效消除激发光源及复杂样品自体荧光的干扰, 近红外长余辉材料在生物成像领域受到了广泛关注。但其在荧光传感应用方面的报道相对较少, 尤其是利用长余辉纳米粒子来检测金属阳离子鲜有报道。本文采用水热法制备了Sn4+共掺的近红外长余辉纳米材料ZnGa2O4∶Cr3+,Sn4+ (ZGSC), 再以包硅处理得到在水溶液中分散性良好的荧光探针ZnGa2O4∶Cr3+,Sn4+@SiO2(ZGSC@SiO2)。基于Fe3+对长余辉材料ZGSC@SiO2的荧光猝灭效应, 构建了一种选择性好、无背景干扰的近红外长余辉荧光探针ZGSC@SiO2, 用于Fe3+的定量检测。采用时间分辨光谱可有效地消除背景干扰, 实现了高信噪比检测, 其线性范围为50~800 μmol/L, 检出限为25.12 μmol/L。选取了3种补铁口服液作为实际样品, 对其总铁含量以及Fe3+的含量进行检测, 并进行了加标实验。实验结果表明, 测定结果中总铁含量与标示值吻合; 3种样品中总铁含量的加标回收率为99.00%~99.79%, 相对标准偏差(RSD)为2.416%~3.808%; Fe3+含量的加标回收率为99.90%~102.69%, RSD为3.263%~4.296%, 满足测定要求。根据样品中总铁含量和Fe3+含量, 可计算得出Fe2+含量, 因此该荧光传感体系具有可同时检测Fe3+与Fe2+的优点, 可以用于补铁口服液中有效价态Fe2+的质量控制检测。
近红外长余辉材料 铁离子 时间分辨光谱 near-infrared persistent luminescence ZnGa2O4∶Cr3+,Sn4+ ZnGa2O4∶Cr3+,Sn4+ Fe3+ time-resolved spectra technique
北京化工大学 理学院 物理系, 北京 100029
为了研究不同腔内净色散下单脉冲被动锁模光纤激光器的输出特性, 采用以非线性薛定谔方程为数学模型和分步傅里叶的方法, 对激光脉冲在腔内的演化进行了理论分析。获得了在保持单脉冲稳定输出时激光器一些参量与腔内净色散的变化关系, 并针对净色散为正的情况, 对输出脉冲进行了腔外解啁啾压缩, 压缩比达到10倍以上, 分析了压缩所需的负色散值以及压缩后脉宽的情况。结果表明, 小信号增益系数最大值与净腔色散大体上成正比关系, 且当小信号增益系数达到最大值时, 输出脉冲的脉宽以及相应的时间带宽积呈现逐渐增加的趋势, 3dB带宽则呈现出先增加后减少的趋势。该研究结果为优化被动锁模光纤激光器提供了参考。
激光器 非线性薛定谔方程 可饱和吸收体 单脉冲 啁啾 lasers nonlinear Schrdinger equation saturable absorber single pulse chirp
提出一种新的用于时间序列编码放大显微系统的成像方法, 主要解决了非平带光谱激光源和放大过程的非平带增益问题, 避免了脉冲边沿低水平振幅的浪费。使用通信波段1550 nm波长锁模脉冲激光源, 以线扫描方式对USAF-1951分辨率板第一组别刻痕实现了清晰超快成像, 有效地验证光学拉伸技术中的时间-空间-频率的一一映射特性和色散傅里叶变换中的放大过程, 反映了该系统其在μm尺度、MHz帧率成像领域的潜力。
超快光学 色散 近红外 光谱成像 成像系统 ultrafast optics dispersion near-infrared spectrum imaging imaging system 强激光与粒子束
2016, 28(10): 101008
利用传输矩阵理论研究了形式为(AB)m(ABBA)n(BA)m一维对称光量子阱结构的传输特性。研究结果表明:一维光量子阱垒区和阱区不同周期数、介质A和介质B不同高低折射率比都会对该结构的禁带宽度和透射率影响很大,而选取不同的中心波长又会影响光量子阱的带隙位置。为了制作更精密的光学开关、光滤波器等光学器件,综合考虑这些因素的影响是十分必要的。
光子晶体 光量子阱 传输矩阵 透射谱 photonic crystal photonic quantum-well transmission matrix method transmission spectrum
根据光的衍射理论，建立了非线性光学介质对高斯光束的开孔Z-扫描理论模型.数值计算表明，当相移比值Γ≤0.15，出射光功率随入射光功率的增加出现振荡衰减现象；当Γ>0.15，在输入光强低于某一个值时，输出随输入的增加而线性增加；当输入光强超过该值后，输出功率不再增加甚至趋于零.实验采用Nd∶YAG脉冲激光，在波长为532 nm，脉宽8 ns条件下，对含3.5%和7.0%碳纳米管的聚苯胺/碳纳米管复合体薄膜（PANI/MWCNT）的非线性吸收特性进行了研究.计算表明，该类化合物的激发态吸收截面积远大于其基态吸收截面积，具有很强的反饱和吸收.
Z-扫描 非线性吸收系数 衍射 碳纳米管 Z-scan Nonlinear absorption coefficient Diffraction Carbon natotubes
北京化工大学 物理学与电子科学系，北京 100029
为了提高聚苯胺的非线性光学性能以及实际应用价值，使用原位聚合法制备了聚苯胺－碳纳米管复合体掺杂聚乙烯醇薄膜，并利用单光束z扫描技术，在波长532nm、脉宽8ns的条件下研究了这种材料的3阶非线性光学性质，计算其3阶非线性光学系数。结果表明，与聚苯胺本体相比，薄膜样品的非线性光学性能得到明显的提高，将其制备成薄膜为今后的实际应用打下基础。
非线性光学 3阶非线性光学系数 z扫描 聚苯胺－多壁碳纳米管复合体掺杂聚乙烯醇薄膜 nonlinear optics third-order optical nonlinear refractive index z-scan polyaniline-multi-walled carbon natotubes-doped po
为了研究在低功率连续He－Ne激光条件下亚甲基蓝掺杂聚乙烯醇薄膜简并四波混频的基本特性，采用简并四波混频技术研究了亚甲基蓝掺杂聚乙烯醇的相位共轭光与入射角度、前抽运光和后抽运光的变化关系，以及透射光栅和反射光栅对相位共轭光的影响。在实验中得到了最大的相位共轭反射率为0．27%。所得的结果对研究染料固化在固体基质中的非线性研究是有帮助的。
非线性光学 简并四波混频 亚甲基蓝掺杂聚乙烯醇薄膜 相位共轭 nonlinear optics degenerate four-wave mixing methylene blue dye-doped polyvinyl alcohol films phase conjugation
1 北京化工大学物理系,北京,100029
2 北京化工大学有机化学实验室,北京,100029
利用单光束Z扫描技术,在波长532 nm、脉宽8 ns的条件下研究了新型的金属有机配合物[CuCl2(BOEP)2]的三阶非线性光学性质.由实验结果发现配位化合物虽然没有明显的非线性吸收性质,但是其三阶非线性折射率比相应配体大很多.探讨了配合物的结构和其三阶非线性光学性质的关系,认为配位化合物的π共轭离域体系的增大和金属中心离子与配体之间的电子转移是配合物具有更大非线性折射率的主要原因.选择具有π键的配体与金属离子合成为配合物,使其非线性效应明显增强,这对合成性能更好的非线性材料有一定的参考价值.
三阶光学非线性 Z扫描 配合物 共轭离域体系
