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表面等离激元传播的调制

物理学报 2019年第14期68卷 1-18页

作者：张文君高龙魏红徐红星中国科学院物理研究所北京100190 武汉大学物理科学与技术学院武汉430072 松山湖材料实验室东莞523808

光学衍射极限极大地制约了纳米光子器件的发展和应用.基于表面等离激元的纳米器件由于具有突破衍射极限传播和处理光信号的特性而受到广泛关注.通过调控表面等离激元的传播,可以实现纳米尺度上光信号的调制,对片上集成纳米光子回路和光... 详细信息

光学衍射极限极大地制约了纳米光子器件的发展和应用.基于表面等离激元的纳米器件由于具有突破衍射极限传播和处理光信号的特性而受到广泛关注.通过调控表面等离激元的传播,可以实现纳米尺度上光信号的调制,对片上集成纳米光子回路和光信息处理技术的发展具有重要意义.本文主要介绍了表面等离激元传播调制的基本原理及近年来的研究进展,并分析了不同类型的表面等离激元传播调制的特点.

关键词：表面等离激元纳米光调制器等离激元波导

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一维合成维度水基声子晶体

物理学报 2024年第10期73卷 221-226页

作者：胡晨阳梁家洛郑日翌陆久阳邓伟胤黄学勤刘正猷华南理工大学物理与光电学院广州510640 武汉大学物理科学与技术学院人工微纳结构教育部重点实验室武汉430072

水下声学在水下通信、水下定位和导航等方面具有广泛的应用.借助拓扑物理的概念,研究水基声子晶体中的拓扑态为水下声波的创新性调控提供了一种全新的手段,既有基础研究价值,又有重要的应用前景.本文设计了一种一维的双层铁栅水基声子晶... 详细信息

水下声学在水下通信、水下定位和导航等方面具有广泛的应用.借助拓扑物理的概念,研究水基声子晶体中的拓扑态为水下声波的创新性调控提供了一种全新的手段,既有基础研究价值,又有重要的应用前景.本文设计了一种一维的双层铁栅水基声子晶体,通过把层间的相对横向平移量等效成一个合成维度,实现了合成二维狄拉克点.相对平移量的改变导致二重简并能带打开带隙.伴随着带隙的打开、闭合以及再次打开,能带发生翻转,也就是发生拓扑相变,从一种能谷相变化到另一种能谷相.在不同能谷相声子晶体构成的界面处,能谷陈数保证界面态的确定性存在.数值仿真与实验测量结果吻合良好,都展示了不同能谷相声子晶体的体能带以及它们之间的界面态色散.本文提出的水基声子晶体结构简单,借助合成维度的概念,为在低维实空间体系中研究高维体系拓扑特性提供了一种有效的途经,有望为拓扑功能性水声器件的设计提供新思路.此外,可以把实空间体系拓展到二维甚至是三维,并引入更多的合成维度,用于研究更高维度体系的拓扑态及其输运特性.

关键词：水基声子晶体合成维度狄拉克点界面态

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声子晶体板中的第二类狄拉克点和边缘传输

物理学报 2021年第18期70卷 197-203页

作者：骆全斌黄学勤邓伟胤吴迎陆久阳刘正猷华南理工大学物理与光电学院广州510640 武汉大学物理科学与技术学院人工微纳结构教育部重点实验室武汉430072

在弹性板波体系中设计了一种具有第二类狄拉克点的声子晶体板.不同于第一类狄拉克点,第二类狄拉克点附近的色散具有大的倾斜,以致于等频面的几何形状由点状变成交叉的线状.微调结构的几何参数破缺该镜面对称性,可打开第二类狄拉克点简并... 详细信息

在弹性板波体系中设计了一种具有第二类狄拉克点的声子晶体板.不同于第一类狄拉克点,第二类狄拉克点附近的色散具有大的倾斜,以致于等频面的几何形状由点状变成交叉的线状.微调结构的几何参数破缺该镜面对称性,可打开第二类狄拉克点简并,实现体系的能带反转.能带反转前后的二维声子晶体板属于不同的能谷拓扑相,不同拓扑相之间存在无带隙的拓扑保护界面态.不仅如此,由于弹性板波界面态的特殊应力分布,单一能谷相声子晶体板的边界上同样支持无带隙的弹性波传输.本文拓展类石墨烯体系中的二维狄拉克点和能谷态到第二类情形中,在同一结构中获得了界面和边界上的弹性波无带隙边缘传输.由于结构设计简单,可在微小尺寸下加工获得,为高频弹性波器件的设计和构造提供了可行的途径.

关键词：声子晶体板第二类狄拉克锥弹性波能带反转

Fe掺杂对自旋梯状化合物Sr_(14)(Cu_(1-y)Fe_y)_(24)O_(41)的结构和电输运性质的影响

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物理学报 2006年第7期55卷 3480-3487页

作者：胡妮谢卉汪丽莉林颖熊锐余祖兴汤五丰石兢武汉大学物理科学与技术学院教育部声光材料与器件重点实验室中国科学院国际材料物理中心沈阳110016

采用常规的固相合成法分别制备了Fe3+掺杂和2/3Fe3++1/3Fe2+混合Fe离子掺杂的两组Sr14(Cu1-yFey)24O41系列样品.X射线衍射分析显示,当Fe3+离子的掺杂量y≤0.03以及2/3Fe3++1/3Fe2+混合Fe离子掺杂量y≤0.02时,样品呈较纯的单相,并且对于... 详细信息

采用常规的固相合成法分别制备了Fe3+掺杂和2/3Fe3++1/3Fe2+混合Fe离子掺杂的两组Sr14(Cu1-yFey)24O41系列样品.X射线衍射分析显示,当Fe3+离子的掺杂量y≤0.03以及2/3Fe3++1/3Fe2+混合Fe离子掺杂量y≤0.02时,样品呈较纯的单相,并且对于每组样品,随着掺杂离子含量的增加,样品的晶格常数a,b的值逐渐减小.电输运性质的测试分析表明,Fe3+掺杂系列样品中随Fe3+离子含量的增加,样品的电阻率单调减小,揭示了Cu2O3自旋梯子上的空穴载流子浓度增加.进一步分析显示在电阻与温度关系曲线上存在一个渡越温度Tρ,在Tρ上下Sr14(Cu1-yFey)24O41系统存在两种导电机理在Tρ以上,自旋梯子上单个空穴的热激发对电导有贡献;在Tρ以下,一维配对的局域化的空穴跳跃电导起主要作用.2/3Fe3++1/3Fe2+混合Fe离子掺杂样品的输运性质呈现非单调变化的趋势.讨论给出了掺杂引起晶格常数变化与电输运性质变化的关联机理.

关键词：强关联电子系统自旋梯状结构化合物晶体结构电输运性质

第23太阳活动周期太阳风参数及地磁指数的统计分析

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地球物理学报 2015年第2期58卷 362-370页

作者：沈晓飞倪彬彬顾旭东周晨刘勇项正赵正予武汉大学物理科学与技术学院武汉430072 武汉大学电子信息学院空间物理系武汉430072 中国科学院空间天气国家重点实验室北京100190

日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection,简称CME)和共转相互作用区(Corotating Interaction Region,简称CIR)是造成日地空间行星际扰动和地磁扰动的两个主要原因,提供了地球磁暴的主要驱动力,进而显著影响地球空间环境.为深入研究太阳风... 详细信息

日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection,简称CME)和共转相互作用区(Corotating Interaction Region,简称CIR)是造成日地空间行星际扰动和地磁扰动的两个主要原因,提供了地球磁暴的主要驱动力,进而显著影响地球空间环境.为深入研究太阳风活动及受其主导影响的地磁活动的时间分布特征,本文对大量太阳风参数及地磁活动指数的数据进行了详细分析.首先,采用由NASA OMNIWeb提供的太阳风参数及地磁活动指数的公开数据,通过自主编写matlab程序对第23太阳活动周期(1996-01-01—2008-12-31)的数据包括行星际磁场Bz分量、太阳风速度、太阳风质子密度、太阳风动压等重要太阳风参数及Dst指数、AE指数、Kp指数等主要的地磁指数进行统计分析,建立了包括269个CME事件和456个CIR事件列表的数据库.采用事例分析法和时间序列叠加法分别对两类太阳活动的四个重要太阳风参数(IMF Bz、太阳风速度、太阳风质子密度、太阳风动压)和三个主要地磁指数(Dst、AE、Kp)进行统计分析,并研究了其统计特征.其次,根据Dst指数最小值确定了第23太阳活动周期内的355个孤立地磁暴事件,并以Dst指数最小值为标准将这些磁暴进一步分类为145个弱磁暴、123个中等磁暴、70个强磁暴、12个剧烈磁暴和5个巨大磁暴.最后,采用时间序列叠加法对不同强度磁暴的太阳风参数和地磁指数进行统计分析.统计分析表明,对于CME事件,Nsw/Pdyn(Nsw表示太阳风质子密度,Pdyn表示太阳风动压)线性拟合斜率一般为正;对于CIR事件,Nsw/Pdyn线性拟合斜率一般为负,这可作为辨别CME和CIR事件的一种有效方法.从平均意义上讲,相较于CIR事件,CME事件有更大的南向IMF Bz分量、太阳风动压Pdyn、AE指数、Kp指数以及更小的Dstmin.一般情况下,CME事件有更大的可能性驱动极强地磁暴.总体而言,对于不同强度的地磁暴,Dst指数的变化呈现出一定的相似性,但随着地磁暴强度的增强,Dst指数衰减的速度变快.CME和CIR事件以及其各自驱动的地磁暴事件有着很多不同,因此,需要将CME事件驱动的磁暴及CIR事件驱动的磁暴分开研究.建立CME、CIR事件及地磁暴的数据库以及获取的统计分析结果,将为深入研究地球磁层等离子体片、辐射带及环电流对太阳活动的响应特征提供有利的帮助.

关键词：太阳风日冕物质抛射共转相互作用区地磁暴统计分析

单个等离激元纳米颗粒和纳米间隙结构与量子发光体的强耦合

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物理学报 2022年第6期71卷 264-276页

作者：闫晓宏牛亦杰徐红星魏红中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家研究中心北京100190 中国科学院大学物理科学学院北京100049 武汉大学物理科学与技术学院武汉430072 松山湖材料实验室东莞523808

在腔量子电动力学中,如果量子发光体与腔模式的耦合强度超过二者的平均损耗,就进入了强耦合区域,此时会形成部分光部分物质的新量子态——极化激元态.强耦合在室温玻色-爱因斯坦凝聚、极化激元激光、单光子非线性、量子信息等领域有重... 详细信息

在腔量子电动力学中,如果量子发光体与腔模式的耦合强度超过二者的平均损耗,就进入了强耦合区域,此时会形成部分光部分物质的新量子态——极化激元态.强耦合在室温玻色-爱因斯坦凝聚、极化激元激光、单光子非线性、量子信息等领域有重要的应用价值.基于单个金属纳米颗粒的结构可以支持局域表面等离激元共振,拥有极小的模式体积,非常有利于强耦合现象的发生.本文主要介绍了强耦合的理论背景、单个金属纳米颗粒和纳米间隙结构与量子发光体的强耦合、以及强耦合的动态调控,并展望了该领域的研究前景.

关键词：表面等离激元激子纳米光学腔强耦合

基于超像素和模糊聚类的医学超声图像分割算法

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半导体光电 2016年第1期37卷 146-150页

作者：陈放杨艳武汉大学物理科学与技术学院武汉430072

图像分割在医学超声图像的定量、定性分析中均扮演着十分重要的作用,并直接影响到后续的分析、处理工作。针对医学超声图像对比度低和噪声强的特点,提出了一种将超像素和模糊聚类技术相结合的图像分割方法。该方法利用简单线性迭代聚类... 详细信息

图像分割在医学超声图像的定量、定性分析中均扮演着十分重要的作用,并直接影响到后续的分析、处理工作。针对医学超声图像对比度低和噪声强的特点,提出了一种将超像素和模糊聚类技术相结合的图像分割方法。该方法利用简单线性迭代聚类算法产生多个超像素子区域,通过比较各个子区域间特征向量的相似性,利用模糊C均值(FCM)聚类技术对这些过分割区域进行合并,实现超声图像目标区域的有效分割。和传统的基于单像素的FCM聚类算法相比,该方法具有较强的鲁棒性,有效提高了目标区域的分割精度和分割效率,取得了较好的分割效果。

关键词：图像分割医学超声图像超像素模糊C均值(FCM)聚类

基于金属纳米颗粒的热等离激元学及其应用(特邀)

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光学学报 2024年第19期44卷 75-90页

作者：丁涛李斯坦刘音奇宋汶泽林欣语武汉大学物理科学与技术学院人工微结构教育部重点实验室湖北武汉430072

近些年来,金属纳米颗粒的光热效应在生物医学、能源环境、材料化工等领域展现出重要的应用前景。本综述从金属纳米颗粒光热效应的物理起源展开论述,介绍金属纳米颗粒光热效应的理论模型和实验测量方法,系统地总结近些年来金属纳米颗粒... 详细信息

近些年来,金属纳米颗粒的光热效应在生物医学、能源环境、材料化工等领域展现出重要的应用前景。本综述从金属纳米颗粒光热效应的物理起源展开论述,介绍金属纳米颗粒光热效应的理论模型和实验测量方法,系统地总结近些年来金属纳米颗粒的光热效应在癌症治疗、生物成像与传感、能源、光热催化、纳米加工与操控等研究领域中的应用和进展,最后总结全文,对未来热等离激元学的发展方向与应用提出展望。

关键词：光电子学光热效应纳米颗粒激光热电子局域

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基于比率距离的自适应超声图像去噪方法

中国医学物理学杂志 2020年第2期37卷 174-179页

作者：惠钊黄慧明武汉大学物理科学与技术学院

针对超声图像噪声的瑞利分布特性,使用一种新的自适应超声图像去噪方法,改进固定窗口包含边缘时无法做到沿边缘方向滤波的不足。采用可自由伸缩的自适应滤波窗口,首先针对瑞利分布的噪声引入比率距离,得到超声图像像素间的相似度距离,... 详细信息

针对超声图像噪声的瑞利分布特性,使用一种新的自适应超声图像去噪方法,改进固定窗口包含边缘时无法做到沿边缘方向滤波的不足。采用可自由伸缩的自适应滤波窗口,首先针对瑞利分布的噪声引入比率距离,得到超声图像像素间的相似度距离,然后考虑像素的邻域图像块均值,解决相似度距离之间比较的问题,最后像素根据新的相似度距离进行八方向伸展,得到不规则形状的滤波窗口进行去噪。用仿真超声图像和临床超声图像进行实验,图像评价指标结果表明该算法优于经典算法,更适用于去除超声图像的斑点噪声,在去除噪声的同时能够较好地保留细节边缘。

关键词：图像处理超声图像比率距离去噪算法瑞利分布