摘要：波导中模式耦合是一种普遍的现象.在光纤通信中不同导模之间的耦合会引起串扰,导模和辐射模的耦合会降低导模的功率.另一方面,利用模式耦合现象能设计出具有特定功能的耦合器和分束器等光学器件.模式耦合在光纤通信和光纤传感中也具有广泛应用.因此,分析研究波导模式如何耦合具有重要的应用价值.模式耦合理论是研究波导中模式耦合的常用方法,不仅提供了一种直观的物理图景来描述光学模式如何杂化,而且还对相关模式如何杂化给出定量评估.近年来,以宇称时间对称性结构为代表的非厄米波导成为研究热点,但传统模式耦合理论在这种情况下不再适用.本文简述了模式耦合理论的发展历史,详细介绍了构造互易波导模式耦合理论的关键概念和方法,进一步回顾了在波导模式耦合理论方面的一系列代表性工作,尤其是手征对称模式耦合理论以及广义模式耦合理论,总结了这些模式耦合理论和传统模式耦合理论之间的联系,最后简单介绍了它们在宇称时间对称波导及各向异性波导中的应用.

摘要：胶体量子点是一种具备可溶液加工特性的零维半导体材料,在新型光电探测器、光伏电池、发光二极管以及化学传感器研究和开发中备受关注.硫化铅材料具有较大的激子波尔半径和德拜长度,量子尺寸效应显著,是胶体量子点研究领域的热点.量子点比表面积大、表面悬挂键多,胶体量子点表面配体对其物化特性有重要影响,因此可通过表面配体工程实现量子点半导体器件的功能设计与性能提升.本文对硫化铅胶体量子点表面配体工程的研究进展进行综述,重点讨论表面配体对其导电特性与化学活性的影响,同时对高性能硫化铅胶体量子点材料和功能器件的设计与应用进行了展望.

摘要：本文提出了一种无衍射光片荧光显微成像技术,可以方便地对从微米到厘米各种尺寸的多种生物样本进行多尺度三维荧光成像。提出一种双环调控方法以解决传统贝塞尔光片旁瓣过重的问题,该方法能够可调节地产生0.4~5μm之间不同厚度类型的无衍射光片,同时其旁瓣占比被压低到30%以下。基于这种新的调控手段设计搭建了一套多尺度光片荧光显微成像系统。该系统展示出适用性极强的多尺度成像能力,例如:活细胞双色三维动态成像、膨胀细胞三维超分辨成像以及介观尺度下全器官的高通量三维成像。证明该多尺度成像模式能够显著提升光片荧光显微镜的成像效率,由此可以推进细胞生物学、组织病理学、神经科学等多种生物医学相关研究的发展。

摘要：飞秒光学参量振荡器(OPOs)是一种高效灵活的波长转换系统,可以在传统激光增益介质无法有效工作的波段内产生超短脉冲激光。宽光谱超短脉冲激光光源在多分子检测、光学相干断层成像和超快科学等新兴领域具有重要的应用价值。通过相位匹配设计,非线性晶体可以获得极大的参量增益带宽。而如何利用大增益带宽的非线性材料,基于飞秒OPO来产生宽谱激光逐渐成为近几年的研究热点。本文综述了近些年国内外飞秒OPO腔内光谱展宽技术的研究进展,重点介绍了本课题组基于腔内光谱合束、啁啾脉冲振荡、腔内脉冲压缩等技术方案实现飞秒OPO宽谱输出的研究成果。

摘要：针对超大面阵红外遥感探测的需求,设计了一个基于自由曲面的超大矩形视场制冷型离三反光学系统。系统采用一个偶次非球面反射镜和两个自由曲面反射镜组成二次成像的结构,具有实出瞳并与冷光阑匹配,能够实现100%的冷光阑效率。与其他离轴三反系统相比,该系统最大特点在于其适配了4 k分辨率的大面阵红外探测器,具有视场大、无遮拦、成像质量好等技术特点。系统焦距为150 mm,工作波段为1.5~5μm,工作F数为5,视场为30°×25°。结构上,主镜采用偶次非球面,次镜和三镜采用XY多项式自由曲面,以校正大视场下的各种像差,系统在各个视场下调制传递函数在25 lp/mm处均大于0.4,满足大面阵红外探测器的成像质量要求。

摘要：光片荧光显微镜具有光毒性低和3D成像容易等特点,逐渐成为生物医学领域的关键设备。运用ZEMAX设计了一款光片荧光大数值孔径显微镜物镜,该物镜具有针对常用荧光波长(460nm/509nm/590nm/620nm)成像优化﹑引入光阑结构来使物镜景深可调等特点,从而能提高对光片厚度的适应性,减少杂散光干扰,增加系统信噪比。系统末端设计了微透镜阵列,参考CMOS传感器像素尺寸调节,提高了系统能量利用率。物镜总长小于45mm,数值孔径为0.7,放大倍率为40x,工作距离为0.4mm,性能指标均满足国家标准。

摘要：本工作采用简单高效的一步水热法工艺制备了具有一维有序结构的金红石TiO_(2)纳米线阵列,设计了Au/TiO_(2)/FTO器件结构的金红石TiO_(2)纳米线忆阻器,系统研究了器件的阻变存储特性和存储机制,构建了器件基于氧空位迁移的非线性阻变存储机制模型。结果表明,Au/TiO_(2)/FTO结构金红石TiO_(2)纳米线忆阻器具有非易失性的双极性阻变存储特性,器件的阻变开关比可以稳定地保持在10^(2)以上。此外,器件在低阻态时满足线性的欧姆导电特性,在高阻态时服从陷阱控制的空间电荷限制电流传导机制,而器件的阻变存储行为则遵循基于氧空位迁移的非线性离子迁移阻变存储机制,研究结果表明金红石TiO_(2)纳米线忆阻器在下一代非易失性存储器方面具有重要的应用潜力。

摘要：多层膜结构色滤光片不仅结构简单适合大规模生产,而且所呈现的颜色纯度高、亮度大、不易褪色,因此在光学显示、彩色印刷、美学装饰以及新型光伏等领域有着潜在的应用价值。本文将总结基于多层膜结构设计的彩色滤光片在近年来的研究进展,包括产生不同颜色的两种典型结构及背后的物理机制,多层膜结构色滤光片的制备方法(包括磁控溅射、电子束蒸发、电化学沉积等)以及在彩色太阳能电池、彩色印刷以及新型显示等领域的应用现状,并对多层膜结构色滤光片的发展前景进行展望。

摘要：一流学科"金课"建设是深化教育改革,振兴本科教育的重要组成部分。本研究面向一流工程学科"金课"建设课程改革,提出构建基于"目标分析—资源开发—活动设计"三段式教学模式。以光纤光学本科课程为例,围绕三段式教学模式体系建设和实践开发,探索全过程、精细化的理论分析方法与实施路径流程,对实际建设典型成果进行了分析和说明,为"金课"建设课程改革提供了可参考案例。

摘要：锂离子电池及相关下一代二次电池的新材料开发一直是国内外材料科学领域的研究热点.有机电极材料因其来源丰富、结构多样、化学性质可调和柔性等优势而备受关注.与传统的无机电极材料不同,有机化合物存在分子间/分子内各种相互作用,这些相互作用对有机电池的电化学性能会具有显著影响.本文主要介绍了课题组在有机电极材料上的部分研究进展,重点探讨了通过分子设计来调控分子间或分子内相互作用(主要包括氢键、π–π相互作用、离子–离子、偶极–偶极以及离子–偶极相互作用等),从而解决有机电极材料的关键瓶颈问题,为未来发展高性能有机电极材料提供一些参考.