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空间散斑场捕获大量吸光性颗粒及其红外显微观测: 2014年; 光镊技术被广泛应用于捕获和操纵微纳米尺寸颗粒,主要包括捕获水中透明性颗粒和空气中吸光性颗粒两种类型.本文用激光束照射毛玻璃散射片,透射光经透镜会聚后在透镜的像平面附近产生了主观散斑场.该散斑场为空间分布,包含大量的亮斑和暗斑.大量由亮斑包围的暗斑如同一个个空间能量陷阱,被用来捕获大量的吸光性墨粉颗粒,被捕获颗粒的尺寸约2—8μm,密度约1—2 g/cm3.采用红外显微镜拍摄到空间散斑场捕获颗粒的红外像,红外图像显示被捕获颗粒吸光后温度升高,证实了空间散斑场捕获吸光性颗粒的机理为光泳力原理.; 张志刚刘丰瑞张青川程腾伍小平; 关键词：光镊

基于空间光调制器获得空心光束的数值模拟和实验研究: 2014年; 光镊技术中,会聚的空心光束形成的能量光阱可用来捕获吸光性颗粒或操纵吸光性颗粒沿光轴方向运动。采用Gerchberg-Saxton(GS)算法计算所需相位,并将相位载入相位型空间光调制器来获得空心光束。为了提高会聚的空心光束能量,对空间光调制器相位屏进行预处理,叠加数字闪耀光栅位相,实现了将四个一级衍射谱闪耀至零级干涉极大位置,空心光束能量提高到原来的4.7倍。为了消除空间光调制器二维光栅结构所形成的零级谱亮斑以及高级谱的影响,在相位屏上加入球面波相位,使得空心光束衍射谱平面与零级谱平面的空间位置分离,并采用带通滤波器将空间光调制器的零级谱亮斑和高级谱滤掉。采用高度会聚透镜将所得空心光束会聚为微米尺寸,可应用于捕获吸光性颗粒。另外,利用离散傅立叶变换的平移原理实现空心光束实时平移,该方法可应用于实时操纵吸光性颗粒移动。; 张志刚张晓丹刘丰瑞张青川程腾高杰伍小平; 关键词：激光光束整形光镊空心光束

一种全新的波片相移方法: 2014年; 本文提出了一种全新的波片相移方法,通过四分之一波片、二分之一波片和偏振片的不同组合方式在干涉光路中引入了不同的相位差,从而实现了全息相移。本方法操作简单,能够很好地重构出物光波的复振幅。文中给出了详细的理论推导,并采用数值模拟和实验验证了所提方法的正确性。数值模拟结果显示,波片相移方法与传统四步相移法结果一致。基于本方法的相移原理,制作与CCD像素匹配的波片阵列,可以实现实时相移测量,既克服了传统时间相移只能测量静态或准静态物体的缺点,也克服了传统空间相移需要对干涉图进行匹配的缺点。因此,波片阵列相移法具有广泛的应用范围和应用前景。; 张志刚程腾张青川高杰伍小平; 关键词：相干光学数字全息

红外显微观测被俘获吸光性颗粒: 2013年; 光镊技术被广泛应用在俘获和操纵微纳米尺寸颗粒,目前被研究学者普遍接受的俘获吸光性颗粒的机理为光泳力.本文实现了对空气中被俘获的吸光性颗粒的红外显微观测.当激光器功率为1.0 W时,成功观测到被俘获墨粉颗粒(直径约7μm)和甲苯胺蓝颗粒(直径约为1—20μm)的温升约为14 K,为光泳力理论提供了强有力的证据.另外,首次用可见光显微镜和红外显微镜同时观测到被俘获颗粒的周期振荡现象,并分析了振荡现象的产生机理.; 张志刚刘丰瑞张青川程腾高杰伍小平; 关键词：光镊

像素偏振片阵列制备及其在偏振图像增强中的应用被引量：16: 2014年; 像素偏振片阵列在实时测量光的斯托克斯参量方面具有重要的应用.本文设计和制作了基于金属铝纳米光栅的像素偏振片阵列,制作工艺基于电子束曝光技术.偏振片阵列单元尺寸为7.4μm,每相邻2×2单元的透偏振方向分别为0,7π/4,π/2和3π/4.光栅周期为140 nm,占空比为0.5,深度100 nm,光栅面型为矩形.像素偏振片阵列的扫描电子显微镜照片显示,制备的偏振片阵列的金属纳米光栅栅线无断线、无交叉、无杂物污染,光栅栅线结构平直,厚度均匀,满足理想矩形面型.采用偏振光作为照明光的光学显微镜拍摄图片显示,像素偏振片阵列整体形状规则,具有很好的偏振特性,最大偏振透射率可达到79.3%,消光比可达到454.将像素偏振片阵列与CCD(charge coupled device)集成在一起,采集单帧图像即可计算图像的斯托克斯参量,从而得到拍摄物体线偏振度图像和线偏振角图像,实现了偏振增强,可应用于目标反隐和识别.; 张志刚董凤良张青川褚卫国仇康程腾高杰伍小平; 关键词：消光比

基于像素偏振片阵列的实时动态相位测量技术被引量：3: 2015年; 基于像素偏振片阵列的实时相移干涉计量技术可以实现实时相位测量,并降低干涉计量实验中的防振要求.本文采用电子束曝光技术制备了单元间距为7.4?m,像素数为320×240的基于铝纳米光栅的像素偏振片阵列.铝纳米光栅周期为140 nm,每相邻2×2单元的透偏振方向分别为0°,45°,90°,和135°.将像素偏振片阵列集成到感光元件上,并将其应用于实时相移干涉计量.采用线性插值的方法由采集的单帧图像获得4幅不同相移量时的干涉条纹图,从而解得物光波的位相信息.采用上述装置成功测量了由温度变化引起的相位动态变化,证实了该方法在实时动态相位测量应用的可行性.; 张志刚董凤良程腾仇康张青川褚卫国伍小平; 关键词：电子束曝光

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中国科学院科研装备研制项目(YZ201265)