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云冈石窟风化检测研究进展

文物保护与考古科学 2024年第3期36卷 160-172页

作者：董勇董丽娟席浩焱刘艳红冯彩霞李志坚石云龙量子光学与光量子器件国家重点实验室(山西大学) 山西太原030006 微结构电磁功能材料山西省重点实验室(山西大同大学) 山西大同037009

云冈石窟,作为我国规模最大的古代石窟群,是文化遗产的重要组成部分。由于年代久远,许多石质文物都遭受着严重的风化病害侵蚀,对其风化程度进行检测已经成为石质文物保护中的一项紧迫任务。随着检测技术的不断发展,石质文物风化的检测... 详细信息

云冈石窟,作为我国规模最大的古代石窟群,是文化遗产的重要组成部分。由于年代久远,许多石质文物都遭受着严重的风化病害侵蚀,对其风化程度进行检测已经成为石质文物保护中的一项紧迫任务。随着检测技术的不断发展,石质文物风化的检测方法也越来越多,并且每种检测方法都有其侧重的检测目的和优势。本研究综述近几十年内曾使用过的重点检测方法,并分析每种检测方法的原理、优势和局限性,为云冈石窟风化检测和保护提供参考。

关键词：云冈石窟风化检测石质文物

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基于圆形双箭头太赫兹线偏振转换器的设计及性能分析

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山西大同大学学报（自然科学版） 2024年第4期40卷 1-4页

作者：李文宇董丽娟李榜全孟田华山西大同大学固体物理研究所山西大同037009 微结构电磁功能材料省市共建山西省重点实验室山西大同037009

设计了一种基于圆形双箭头(circular double-head arrow,CDHA)单元结构阵列的高效太赫兹波线偏振转换器,该偏振转换器是由CDHA单元结构阵列上下两侧添加一对正交金属光栅构成。该结构在0.36~1.51THz下偏振转换率超过99%,相对带宽为123%... 详细信息

设计了一种基于圆形双箭头(circular double-head arrow,CDHA)单元结构阵列的高效太赫兹波线偏振转换器,该偏振转换器是由CDHA单元结构阵列上下两侧添加一对正交金属光栅构成。该结构在0.36~1.51THz下偏振转换率超过99%,相对带宽为123%,正交金属光栅与CDHA形成一个法布里-珀罗腔,可以有效地阻止交叉偏振反射和共偏振透射,显著增大了交叉偏振波的透射。不同线偏振波沿不同方向入射的透射特性仿真计算结果表明,该偏振转换器还可以用作太赫兹波分束器和不同线偏振态选择器,在低频段0.36~1.02 THz范围内,该器件依然可以保持较高的偏振转换率。

关键词：偏振转换超表面太赫兹

Li_(4)SrCa(SiO_(4))_(2)∶Eu^(3+)红色荧光粉的合成及其发光性能

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无机化学学报 2022年第6期38卷 1016-1022页

作者：樊霞霞高志翔屈文山田翠锋李建刚李伟董丽娟石云龙山西大同大学微结构电磁功能材料省市共建山西省重点实验室大同037009 山西大同大学化学与化工学院大同037009

采用硅酸盐作为基质材料,通过高温固相法合成了Li_(4)SrCa(SiO_(4))_(2)∶Eu^(3+)红色荧光粉。通过X射线粉末衍射、X射线光电子能谱、透射电镜和荧光光谱,对所得样品的物相、形貌及其发光性能进行了表征分析。结果表明,掺入Eu^(3+)后,Li... 详细信息

采用硅酸盐作为基质材料,通过高温固相法合成了Li_(4)SrCa(SiO_(4))_(2)∶Eu^(3+)红色荧光粉。通过X射线粉末衍射、X射线光电子能谱、透射电镜和荧光光谱,对所得样品的物相、形貌及其发光性能进行了表征分析。结果表明,掺入Eu^(3+)后,Li_(4)SrCa(SiO_(4))_(2)的晶体结构并没有发生改变。在393 nm光激发下,荧光粉的荧光光谱中693 nm处发射峰强度最强。以693 nm作为监测波长,荧光激发峰分别为361 nm(7F0→5D4)、375 nm(7F0→5G3)、413 nm(7F0→5D3)、393 nm(7F0→5L6)和464 nm(7F0→5D2),即样品对近紫外和蓝光有较好的吸收。利用发射光谱研究了Eu^(3+)掺杂浓度(物质的量分数)对荧光粉发光强度的影响。当Eu^(3+)的掺杂浓度x=0.10时,样品发射强度最强,发射红光,其色坐标为(0.6375,0.3537)。通过Dexter强度与浓度关系分析了浓度猝灭机制。

关键词：高温固相法 Li_(4)SrCa(SiO_(4))_(2)∶Eu^(3+) 红色发光性能

基于PIN二极管的可开关宽带极化转换超表面

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中国激光 2022年第3期49卷 28-36页

作者：李达民王佳云苏晓强董丽娟陈新伟张文梅杨荣草山西大学物理电子工程学院山西太原030006 山西大同大学微结构电磁功能材料省市共建山西省重点实验室山西大同037009

为了在宽频内实现可开关的高效率线极化转换,设计了一个嵌入PIN二极管的十字架型极化转换超表面。仿真结果显示,当PIN二极管处于导通状态时,在4.03~7.71 GHz范围内,该超表面的极化转换率超过90%,相对带宽为62.7%;当PIN二极管处于截止状... 详细信息

为了在宽频内实现可开关的高效率线极化转换,设计了一个嵌入PIN二极管的十字架型极化转换超表面。仿真结果显示,当PIN二极管处于导通状态时,在4.03~7.71 GHz范围内,该超表面的极化转换率超过90%,相对带宽为62.7%;当PIN二极管处于截止状态时,该超表面在工作频段相当于反射板。通过理论分析和表面电流分布解释了极化转换机理。最后,对所制作样品的实验测量进一步证实了该超表面可开关的极化转换效果。所设计的超表面有望应用于电磁兼容和极化探测等领域。

关键词：材料超表面可开关极化转换 PIN二极管宽带

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平坦等频面双曲超材料的奇特电磁传输性

光学学报 2022年第2期42卷 168-175页

作者：刘艳红任咪娜董丽娟苏晓强石云龙山西大同大学微结构电磁功能材料省市共建山西省重点实验室山西大同037009 同济大学物理科学与工程学院先进微结构材料教育部重点实验室上海200092

电磁波在媒质中的传输行为与媒质等频线的形状密切相关。双曲超材料的等频面为开放的双曲面,它支持任意大波矢的传播,将通常环境中以倏逝波形式存在的电磁波大波矢分量转换为传播场,从而实现更多奇特的电磁传输性。基于双曲线型等频面... 详细信息

电磁波在媒质中的传输行为与媒质等频线的形状密切相关。双曲超材料的等频面为开放的双曲面,它支持任意大波矢的传播,将通常环境中以倏逝波形式存在的电磁波大波矢分量转换为传播场,从而实现更多奇特的电磁传输性。基于双曲线型等频面超材料,通过调节等频线的形状,制备出兼具双曲超材料和零折射率材料的新型材料,该材料不仅可以支持大波矢实现高方向性单向传输,同时可以将任意角度入射的电磁波以零角度折射,从而实现亚波长聚焦和超分辨特性。利用微波实验验证了高方向性单向传输特性、亚波长聚焦和超分辨特性,该研究为双曲超材料的理论和应用研究提供了更多的可能性。

关键词：材料双曲超材料平坦等频面单向传输深亚波长聚焦

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基于相关度的白光干涉信号解调算法

光谱学与光谱分析 2023年第6期43卷 1941-1946页

作者：张振清董丽娟孙勇铁道警察学院刑事科学技术系河南郑州450053 山西大同大学微结构电磁功能材料山西省重点实验室山西大同037009 同济大学物理科学与工程学院先进微结构材料教育部重点实验室上海200092

超精密的微纳器件是制造领域的核心器件,随着超精密加工技术的迅猛发展,对相应的微纳检测技术要求越来越高。微纳检测技术是保证超精密加工技术精确稳定的重要手段,是超精密加工技术进一步发展的前提。现有的微纳器件表面轮廓检测方法... 详细信息

超精密的微纳器件是制造领域的核心器件,随着超精密加工技术的迅猛发展,对相应的微纳检测技术要求越来越高。微纳检测技术是保证超精密加工技术精确稳定的重要手段,是超精密加工技术进一步发展的前提。现有的微纳器件表面轮廓检测方法按是否使用光学原理可以分为光学类和非光学类,非光学类检测通常为点扫描、接触检测的方式,检测效率低,容易破坏待测器件的表面形貌。光学类的检测方式多为面扫描,非接触式测量,不会划伤待测器件,检测效率高。在光学检测中,白光干涉技术由于其相干长度短的特点,可实现微纳器件三维形貌的高精度测量,受到国内外研究人员的广泛关注。在白光干涉检测技术中,信号解调算法对整个检测系统至关重要,传统的白光干涉信号解调算法只采用了干涉信号的部分信息,解调精度较低,而高精度的相移解调算法又依赖于粗定位的精度,无法直接实现高精度的三维形貌恢复。为了解决以上问题,提出以相关度为基础的信号解调算法,该算法通过三级滑动窗口计算相关度,利用了白光干涉信号的全部信息,无需粗定位,就可直接确定待测物体的表面三维形貌信息。为验证该算法的性能,对其进行了模拟仿真和实验验证。模拟仿真结果表明该方法具有可行性,可准确恢复仿真待测三维结构形貌,采用三级滑动窗的设置可有效提高运算效率。同时,搭建了白光干涉垂直扫描实验系统,并对光栅结构和微透镜结构进行了测量,将实验结果与传统的重心法和相移法进行了比较。实验结果表明该方法能准确恢复出不同物体的三维形貌,精度及鲁棒性均优于改进的重心法,接近相移法,光栅高度的恢复结果表明该方法与相移法的误差小于0.5 nm。仿真和实验结果表明,所提出的基于相关度的白光干涉信号解调方法是可行的,无需粗定位便可实现待测物体表面三维形貌的高精度恢复,具有高精度、高鲁棒性的特点。

关键词：白光干涉相关算法三维形貌

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基于非厄密拓扑效应的无线传能与传感研究

光学学报 2023年第16期43卷 152-174页

作者：郭志伟胡胜宇张海燕王宇倩董丽娟孙勇李云辉江海涛羊亚平陈鸿同济大学物理科学与工程学院先进微结构材料教育部重点实验室上海200092 山西大同大学物理与电子科学学院微结构电磁功能材料山西省重点实验室山西大同037009

近年来受拓扑绝缘体启发而兴起的拓扑光子学有力地促进了电磁波调控和新型波功能器件的研究。光子人工带隙材料因其丰富的物态调控机制和高度定制化的设计自由度成为了研究拓扑光子学和研制鲁棒性光子器件的重要平台。本文主要综述了周... 详细信息

近年来受拓扑绝缘体启发而兴起的拓扑光子学有力地促进了电磁波调控和新型波功能器件的研究。光子人工带隙材料因其丰富的物态调控机制和高度定制化的设计自由度成为了研究拓扑光子学和研制鲁棒性光子器件的重要平台。本文主要综述了周期性二聚化以及准周期性Harper光子拓扑链中光子与人工带隙材料的相互作用,揭示了非厄密物理、宇称-时间对称转变和拓扑相变对能带和带隙的作用规律,以及光场本征态的调控和传输机制。围绕实际的共振耦合技术,介绍了非厄密拓扑物理启发下的具有拓扑保护特性的高性能近场无线传能和传感方案,并对非厄密拓扑物理对于无线传能和传感的发展将起到的作用进行了展望。

关键词：光学器件非厄密物理光拓扑结构拓扑相变无线传能无线传感

基于多路径正反馈机制的零折射率超材料高效纳米激光器

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红外与毫米波学报 2023年第1期42卷 72-77页

作者：张振清董丽娟邓富胜李云辉许静平孙勇陈鸿铁道警察学院刑事科学技术系河南郑州450053 山西大同大学微结构电磁功能材料山西省重点实验室山西大同037009 同济大学物理科学与工程学院上海200092

对于传统的Fabry-Perot腔激光器,光子在增益介质中沿任意方向传播。在腔内,只有沿着腔的轴线来回震荡的光子,达到一定的阈值后可以产生激射效应。然而,对于入射方向偏离反射镜腔壁的光子将从腔中耗散出去,从而使得激射效率较低。为了解... 详细信息

对于传统的Fabry-Perot腔激光器,光子在增益介质中沿任意方向传播。在腔内,只有沿着腔的轴线来回震荡的光子,达到一定的阈值后可以产生激射效应。然而,对于入射方向偏离反射镜腔壁的光子将从腔中耗散出去,从而使得激射效率较低。为了解决上述激光器所面临的缺陷,利用等效折射率为负1的负折射材料和零折射率材料组成一个双层结构作为Fabry-Pérot腔壁。对于此腔,以不同路径入射于腔壁的光子,都可以重新汇聚到原子所在的位置。经过多次正反馈,最终以垂直于腔壁的方向辐射出去,避免了光子在偏离激射方向上的耗散。此外,该腔的聚焦效应与准直效应与原子位置无关。随后,通过二维光子晶体分别实现了由0与-1等效折射率光子晶体组成的反射壁,当在腔中引入增益材料时,可以观察到明显的激射行为。与单个零折射率材料构成的腔相比,该腔的阈值更低,发射强度更大,从而提高了激射的效率。

关键词：多路径正反馈机制激射效应零折射率超材料

基于渐变折射率的太赫兹人工表面等离激元片上透镜特性

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激光与光电子学进展 2023年第18期60卷 201-208页

作者：苏晓强张亚伟邓富胜许全韩家广山西大同大学物理与电子科学学院微结构电磁功能材料省市共建山西省重点实验室山西大同037009 山西大同大学云冈学学院山西大同037009 天津大学精密仪器与与光电子工程学院太赫兹研究中心天津300072

借助于结构化的金属/介质界面所形成的人工表面等离激元,能够将太赫兹场束缚在亚波长量级,同时利用单元结构对几何参数的色散特性,可以在二维尺度上操纵太赫兹波,为集成化、小型化片上太赫兹功能器件的发展提供了解决途径.利用立体金属... 详细信息

借助于结构化的金属/介质界面所形成的人工表面等离激元,能够将太赫兹场束缚在亚波长量级,同时利用单元结构对几何参数的色散特性,可以在二维尺度上操纵太赫兹波,为集成化、小型化片上太赫兹功能器件的发展提供了解决途径.利用立体金属柱子结构的色散特性构建二维渐变折射率透镜,在此基础之上设计平面望远镜、波导耦合器、双功能透镜等二维太赫兹人工表面等离激元传输调控器件,并通过电磁仿真分析每种功能器件的工作性能.本工作不仅丰富了太赫兹表面波调控器件家族,并有望进一步发展表面等离激元链路的太赫兹片上系统.

关键词：太赫兹人工表面等离激元渐变折射率片上透镜