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公开(公告)号：CN116295098A
公开(公告)日：2023-06-23
申请号：CN202310121686.9
申请日：2023-02-16
Applicant: 南开大学
Abstract: 本发明涉及一种利用无衍射光学晶格测量高深宽比沟槽微结构的光学系统，包括照明系统和探测系统两部分组成。其照明系统的特点在于利用空间光调制器模拟正多棱锥器件产生无衍射光学晶格，其光场横向分布具有周期性点阵列特点，轴向传播类贝塞尔光束聚焦特性，拥有较长的工作距离，强度变化均匀；探测系统的特点在于利用共聚焦显微成像技术，无衍射光束由显微物镜会聚照明狭长沟槽，反射光由同一显微物镜收集，经透镜成像到探测器上。同时在物镜前放置可调节孔径光阑，抑制掉背景光噪声，从而实现孔洞或者沟槽底部信息的高质量成像。本发明利用光学手段实现对微米级精密沟槽表面粗糙度、深宽比等关键参数的测量。
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公开(公告)号：CN110262032B
公开(公告)日：2022-04-12
申请号：CN201910540868.3
申请日：2019-06-21
Applicant: 南开大学
Abstract: 一种利用超表面相位调制的高对比度望远镜。将超表面作为位相掩模板加入到天文望远镜系统中，其中超表面由沿径向排列的纳米柱单元以及衬底组成，每个纳米柱的旋转角度由径向旋转角以及轴向旋转角两部分构成，利用几何相位原理对入射在衬底上的圆偏光实现相位调制产生能量集中在光束外围的涡旋光束，并通过在成像透镜前的里奥光阑遮挡作用实现消除该部分能量的目的，同时该超表面位相掩模板则不会对斜入射的光产生影响。从而能够在消除正入射的恒星光的同时很好地对斜入射的行星光进行成像，实现高对比度的望远镜系统。本发明在行星的观测和分辨、空间目标观测、望远镜的小型化和紧凑化以及超表面的应用等方面具有重要价值。
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公开(公告)号：CN113484246A
公开(公告)日：2021-10-08
申请号：CN202110760431.8
申请日：2021-07-06
Applicant: 南开大学
Abstract: 本发明涉及一种可测量损伤阈值的高能激光损伤真空实验系统，能够实现表面不同程度的损伤和实时探测损伤阈值，适用脉冲激光、连续激光和超连续激光等激光源，利用调束透镜组、激光功率计和电动平移台上调焦透镜的结合，在不需要增大激光输出功率的情况下，就可实现激光到靶功率密度的可调可测。实验系统整体结构简单、成本低、易搭建、适用性强，系统采用简易式真空装置，真空度可靠性高，使用寿命长，可应用在卫星帆板、空间站等空间环境领域的激光损伤实验中。
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公开(公告)号：CN113484242A
公开(公告)日：2021-10-08
申请号：CN202110759510.7
申请日：2021-07-06
Applicant: 南开大学
IPC: G01N21/03
Abstract: 本发明涉及一种用于强激光损伤实验的简易式样品真空装置，具体包括：下壳体‑1、激光入射窗口‑2、上壳体‑3、橡胶垫圈‑4、回气阀‑5、气压计‑6、抽气阀‑7、真空管‑8和机械真空泵‑9，采用有机玻璃作为壳体材质，采用透明光学石英玻璃作为激光入射窗口。该装置在激光损伤实验中能够从外部直接观察内部样品的损伤情况，样品可随真空装置移动以满足实验中的光路变化需要，可承受损伤激光源波长范围包括远紫外、可见光和近红外光谱，且具有高激光损伤阈值。本发明以极其低廉的价格成本，解决了高能激光损伤实验系统对于一种真空度高、耐用性强、适用性好的样品真空装置的试验需求。
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公开(公告)号：CN112254811A
公开(公告)日：2021-01-22
申请号：CN202011107991.5
申请日：2020-10-16
Applicant: 南开大学
Abstract: 一种利用三角环状掩膜版实现快速检测涡旋光束拓扑荷数的光学系统，该系统由待测光源、三角环状掩膜版和图像传感器组成。当待测涡旋光束垂直入射到搭载三角环状的掩膜版表面时，形成新的衍射光场并向前传播，最终出射到图像传感器中。通过观察衍射图样，拓扑荷数l与衍射图样中三角形每边上的亮斑数N存在：l＝N‑1这可以通过光强分布得出未知涡旋光束的拓扑荷值，为快速检测涡旋光束实现新途径。本发明在涡旋光束拓扑荷检测、光束整形、微观粒子操纵和现代光通信等领域有重大应用价值。
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Patent Agency Ranking
公开(公告)号：CN111999901A
公开(公告)日：2020-11-27
申请号：CN202010577159.5
申请日：2020-06-23
Applicant: 南开大学
Abstract: 本发明公开了一种产生多波段消色差贝塞尔光束的超表面轴锥器件。该器件由多个超表面单元径向延拓组成：超表面单元为全介质单元，分为衬底层和天线层，衬底层为正方晶格结构，天线层为矩形纳米柱结构。超表面单元将相位调控与振幅调控分开，由几何相位原理提供相位调控，由天线层的结构参数提供振幅调控和波长选择性。超表面轴锥器件由单一种类超表面单元构成时在透射空间一定范围内产生单波长贝塞尔光束，由多种超表面单元构成时在可在多波长下同时工作，产生波长不敏感的贝塞尔光束。本发明提供以平面器件产生贝塞尔光束的方法，解决了传统轴锥器件形貌复杂、加工难度大、难以集成的技术问题，具有集成度高、小型轻量等优势，有望应用在荧光显微成像当中。
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公开(公告)号：CN111290063A
公开(公告)日：2020-06-16
申请号：CN201911333091.X
申请日：2019-12-23
Applicant: 南开大学
IPC: G02B5/18
Abstract: 本发明公开了一种复振幅调制的介质-金属双层超表面。该超表面的设计步骤包括：步骤1，选择合适的材料。步骤2，选择可见光范围内任一波长为工作波长，入射光为线偏振光且为垂直入射，并确定响应单元的周期。步骤3，用等效介质理论初步设计类亚波长金属光栅的结构参数，并用时域有限差分的方法模拟优化结构参数使得入射光的振幅透过率最大。步骤4，改变该结构与入射的线偏振光之间的夹角，计算振幅透过率。步骤5，确定介质纳米柱的高度，固定类亚波长金属光栅与入射线偏光的夹角为0～90°等间距的一系列值，扫描该响应单元产生的相位突变。发明提供了一种新的复振幅调制超表面，能广泛应用于光束整形和三维全息等领域。
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公开(公告)号：CN111157500A
公开(公告)日：2020-05-15
申请号：CN202010012982.1
申请日：2020-01-06
Applicant: 南开大学
Abstract: 用于对生物活体瞬态体成像的光片晶格照明荧光显微系统，该系统由照明部分和成像部分组成。照明部分的特点在于使用微轴锥镜阵列产生光片晶格阵列照明，与传统的使用柱状透镜产生光片照明的方法相比拥有更大的成像范围、更小的光漂白性和光毒性；成像部分的特点在于使用正六边形排布的微透镜阵列进行实时体成像，与传统的正四边形排布的微透镜阵列相比，拥有更高的采集频率，从而可以达到更高的成像速度。目前大部分光片显微系统都采用扫描光片对生物体的整体信息进行提取，不仅成像速度慢，无法对整个生物体实时成像而且对生物体损害极大，该系统成功地减弱了上述问题带来的影响，在细胞水平的生物机理研究等方面有重要意义。
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公开(公告)号：CN106841688B
公开(公告)日：2019-03-29
申请号：CN201710043058.8
申请日：2017-01-19
Applicant: 南开大学
Abstract: 一种高空间分辨率、高灵敏度、能产生强纵向偏振电场并能够对电场强度进行调节的e指数型非线性纳米金属锥探针。该探针由e指数型金属纳米非线性锥形结构构成，当入射光(特别是径向偏振光)照射e指数型非线性纳米金属锥探针底面时，在金属的表面激发出表面等离激元，沿非线性纳米金属锥弯曲表面传播，并压缩至顶端形成高度局域增强的电磁场分布，从而得到强纳米聚焦。本发明可用作扫描近场显微镜、原子力显微镜等扫描探针显微镜以及针尖增强拉曼光谱仪的探针，在单分子成像、热辅助磁记录、纳米传感、纳米成像、纳米光刻和纳米操纵等诸多领域有重要应用价值。
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公开(公告)号：CN105137127B
公开(公告)日：2017-08-01
申请号：CN201510624726.7
申请日：2015-09-28
Applicant: 南开大学
Abstract: 一种高空间分辨率、高效激发表面等离激元并产生旋转电场的介质微螺旋锥和金属粮仓形纳米锥复合探针。该探针由介质微螺旋锥和金属粮仓形纳米锥结构复合构成，其中金属粮仓形纳米锥是金属纳米圆柱和金属纳米圆锥的组合。当入射光垂直入射该复合结构探针底面时，光首先经由介质微螺旋锥，对光场进行聚焦并使其携带轨道角动量；然后在介质微螺旋锥焦点处沿着金属粮仓形纳米锥表面向顶端传播，并不断压缩和聚焦，一方面在金属表面高效激发表面等离激元，产生可达四个数量级的纳米聚焦的高局域强场；另一方面在顶端形成的强场具有旋转特性。本发明在纳米传感、纳米光刻和纳米操纵等领域具有重要的应用价值和应用前景。
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