Prediction of simultaneously large and opposite generalized Goos-Hanchen shifts for TE and TM light beams in an asymmetric double-prism configuration

It is predicted that large and opposite generalized Goos-Hanchen (GGH) shifts may occur simultaneously for TE and TM light beams upon reflection from an asymmetric double-prism configuration when the angle of incidence is below but near the critical angle for total reflection, which may lead to interesting applications in optical devices and integrated optics. Numerical simulations show that the magnitude of the GGH shift can be of the order of beam's width.

含硒抗体酶及酶法合成~（13）C尿苷二磷酸葡萄糖

胞质谷胱甘肽过氧化物酶（cGPX）是生物体内重要的抗氧化含硒酶，在保护机体免受活性氧损伤方面起着重要作用，因此利用抗体酶技术进行cGPX的人工模拟具有重要意义。本文在疏水腔修饰法指导下，设计合成了两种新的具有GSH特征的半抗原Hp4和Hp5。通过单克隆抗体及化学诱变技术制备得到三种针对半抗原Hp4的含硒抗体酶和两种针对Hp5 特异的含硒抗体酶。其中SeHB5(1867 U/μmol)和SeIA7（3567U/μmol）活力达到和天然酶同一数量级，进一步验证了疏水腔修饰法。本文还对含硒抗体酶SeHB5和SeIA7的酶学性质进行了系统的研究。生物活性实验表明含硒抗体酶对不同浓度H_2O_2损伤的小鼠心肌细胞均有一定程度的保护作用。本文同时报道了三种硒代β-环糊精作为cGPX模拟物的活力，其中6,6'-(O-亚苯基）二硒基桥联-β-环糊精二聚体的活力超过目前被认为最理想的补硒试剂Ebselen。~（13）C标记UDPG在利用核磁手段发现新的UDPG依赖糖基转移酶和检测新的糖基化合物，确定糖基间连接方式，合成同位素标记寡糖和多糖等方面具有广阔的应用前景。本文首次从植物培养细胞Rauvolfia serpentina经四步纯化得到具有一定纯度的UDPG焦磷酸化酶，并应用该酶建立了经济，简便，高产率的从葡萄糖出发，酶法大量合成UDPG的方法。利用该方法首次合成得到0.5克级的UDP-[4-~（13）C]-glucose，产率高达～70%。在NMR谱学方面确定了UDPG中葡萄糖基上4位C的归属，从而纠正了文献中关于UDPG核磁谱归属中的部分错误。

PMMA/SAN共混物薄膜表面相分离动力学的原位AFM研究

本论文主要借助原子力显微镜（AFM）、X-射线光电子能谱（XPS）等实验手段，纳米尺度上在线原位地研究了高温临界组成PMMMA/SAN（50／50，w／w）共混薄膜体系，分析并探讨了此共混薄膜表面相分离及其超薄膜体系的润湿／去润湿和相分离行为。首先，从敲击式AFM中相位图的成像原理出发，建立了一个高温下用原位AFM定性鉴别不同聚合物的纳米尺寸微区的方法，即：先在基底（硅）上铺展一层非常平坦的单一组分（SAN）薄膜，再在此千膜上，通过旋涂由选择性溶剂（冰醋酸）配制的另一组分（PMMA）的极稀溶液，使之不能形成一层连续的完整膜，最后在高温（175℃）下用敲击模式的原子力显微镜（TM-AFM）检测相位图随退火时间的变化。得到在175℃的相位图中，PMMA富相比SAN的富相显得更暗，这为后续工作提供了定性鉴别相区的方法。其次，高温下用原位AFM研究了PMMA/SAN薄膜表面相分离过程，在线观察了相分离的归并过程，定量地得到了临界相分离温度，并给出了特征波矢对时间依赖关系的标度指数，划分了相分离动力学演变的不同阶段。对于膜厚约为130nm的体系，表面相分离的临界温度大约为165℃，其表面相分离的特征波矢与时间的标度关系q+（t）-t-n，在整个实验时间内，随时间的演变过程中，显示了两个不同的指数变化区，即前期很慢的n=0.13和后期的n＝1／3。0.13的指数关系可能是由于表面聚合物链的几何受限及表面富集相把部分新生成的另一相覆盖所致，1／3的指数关系可以认为是由普遍的Brownian扩散所致。而对于膜厚为50曲的此组成共混薄膜，得到的标度关系与C汕n线性理论吻合得非常好的Spinodal Deposition（SD）表面相分离的初期，即n＝0，这是由于降低膜厚 增加了共混物的相容性，提高了临界温度，从而减缓了相分离过程，使得在我 们观测的时间范围内更易观察到表面相分离的初期。再次，用阶梯式降温的好M和XPS，发现了PMMA/SAN体系原位和离位实验结果存在巨大差别的主要原因之一—润湿温度的存在。对PMMA/SAN（50／50，w／w，-130nm）共混薄膜体系，原位AFM的退火和准淬火实验表明， 虽然在高温和室温、真空和常态、原位和离位，相分离的聚合物共混薄膜表面 形貌变化不大，但是表面物理性质却有很大的区别。原位XPS实验表明，未经 任何处理的样品在185℃退火时，很快在离表面很薄的下面形成一层PMMA含 量远低于本体值的薄层，之后最表面的PMMA也往本体迁移，直至表面SAN 的含量远高于它的本体值。对已在175℃退火20hr的此样品，逐渐降温退火过 程的原位XPS表明，当退火温度降至145oC时，样品表面几乎完全被PMMA覆盖，很好地验证了Conlposto等提出的润湿温度的假设，即对此体系，润湿温 度是原位和离位存在巨大的差异的主要因素之一，这与原位AFM的实验结果也，存在很好的一致性。最后，高温下原位观察了硅基底上PMMA/SAN超薄膜（膜厚-Rg）的去润湿、相分离过程和PMMA在基底上的润湿过程，以及云母基底上的该体系高温下的稳定润湿行为。以硅为基底的PMM刀sAN共混超薄膜在155”c下发生了类 似sPinodal dewetting的去润湿，其原因可能是在垂直于基底的浓度梯度引起的表面组成的涨落，对这种去润湿的动力学还进行了探讨。以硅为基底的PMMA/SAN共混超薄膜在175℃下不仅发生了类似spinodal dewetting的去润 湿，而且还发生了去润湿液滴内部的相分离以及相分离析出的PMMA润湿硅基底的过程，提出了一个简单的模型描述了这种复杂的过程。此外，还研究了不同基底对此共混超薄膜体系的润湿行为进行了研究，以云母为基底的此共混体系在175℃下长时间内是稳定的，其原因可能是云母与PMMA和SAN均有很强的作用力，足于补偿聚合物链在构象嫡上的损失。

聚丁二烯的序列结构Ⅰ. ~(13)C-NMR研究聚丁二烯的序列结构 Ⅱ. 1,2-聚丁二烯的构象分析

本文详细分析了聚丁二烯分子链的序列结构，以聚丁二烯的(13)C-NMR波谱测试为依据，划分聚丁二烯分子链为三种序列、十七类脂碳碳核。在此基础上发现并论证了T_4碳核的存在，同时在聚丁二烯的~(13)C-NMR谱图上确认了与之对应的共振吸收峰－T_4峰。通过处理谱峰化学位移数据，得到一组计算聚丁二烯~(13)C-NMR谱图脂碳部分各谱峰化学位移的经验参数。应用这一组参数于聚丁二烯的~(13)C-NMR谱图（脂碳部分），各谱峰化学位移的计算值和实验值有良好的一致性。但是，与聚丁二烯分子链的1,2－序列两端的四类碳核：C_4、T_4、V_2和V_8相对应之谱峰的化学位移，其实验值一致地大于计算值而趋向低场方面，为深入研究聚丁二烯的链结构提供了有价值的情报。本文还讨论了对于4'峰和8'峰的归属，并对定量表征聚丁二烯分子链的序列结构进行了初步尝试。

全同1，2－聚丁二烯的合成及用~(13)C-NMR方法研究1，2－聚丁二烯的序列结构

采用Cr／Al催化体系，成功地合成了全同1，2－聚丁二烯（PBD），并用DSC方法、X－射线衍射、红外光谱及~(13)C－NMR的方法进行结构与物性测定，得如下结果：全同1，2－PBD的熔点为124.3℃；三角晶系中，分子链成了螺旋，晶胞参数为a＝17.3A，c＝ 6.5A；在红外光谱中，其特征谱带出现在694.4 cm~(-1)处；在~(13)C－NMR谱中仅出现四条谱峰，其化学位移分别为142.51、111.56、39.26、37.43 ppm。全同1，2－PBD的~(13)C－NMR谱提供的实验数据表明，在~(13)C－NMR谱中1，2－PBD－CH二碳十个五元组谱峰的归属是有别于Elgert、Kumar已有的归属。它属于一种新的归属，与半经验方法所推演的结果相符。它恰巧同聚丙烯侧甲基五元组谱峰的归属一致。采用半经验方法研究了1，2－PBD的~(13)C－NMR增中CH二碳五元组、CH_2－碳四元组及六元组共振谱峰，同时讨论了模型链的链长、温度以及立构序列的排列对各立构序列键概率的影响，求得了相应的r值。同时采用经验方法对1，2－PBD的~(13)C－NMR谱中CH_2=碳、CH－碳五元组及CH_2－碳四元组谱峰做了归属。两种方法对CH_2－碳谱峰的归属得到了一致的结果。

I：新型稀土永磁材料Nd-Fe-B氧化过程及抗氧化新体系研究II：CuO、Y_2Cu_2O_5、BaCuO_2和RBa_2Cu_3O_(7-δ)超导体磁化率及Cu价态研究

本论文由两大部分组成。第一部分是新型稀土永磁材料Nd-Fe-B氧化过程及抗氧化新体系的研究。Nd-Fe-B永磁体是1983年问世的新型稀土永磁材料。和原有的铁氧体及Sm-Co体系相比，具有磁能积高（50MGOe）。价廉源广，制备简单等三大优点；也有居里温度低（310℃），温度系数大（－0.126%/K），易氧化等三大缺点，我们对Nd-Fe-B合金的氧化过程进行研究，发现该材料热稳定性差，容易发生氧化反应，氧化使材料的结构受到破坏，并给材料的磁性造成不可恢复的损失，整个氧化过程是分阶段的。在室温和干燥的空气中材料基本是稳定的。150℃以下材料磁性受到破坏的主要原因是体系中Nd的氧化。230℃以上材料主体成分Fe也开始氧化，温度升高使反应进程大大加快。到800℃左右反应基本结束，最终产物主要为Fe_2O_3, Nd_2O_3·FeNdO_3和NdBO_3。增加体系中B的相对含量和添加某些新的元素均能提高材料的抗氧化能力，新研制的Nd-Fe-B-Si四元体系和原来的Nd-Fe-B体系相比具有下列显著优点：新体系的抗氧化能力大大提高，经过150℃的长期恒温试验，材料的结构，磁性均未受到破坏，某些体系甚至能在更高的温度下使用，另外，新体系的居里温度Tc也大为提高。比原有Nd-Fe-B磁体高40℃左右。因此该体系是一种大有发展前途的新材料。此外，我们用动态热重法研究了Nd-Fe-B合金的氧化动力学过程，但由于我们新合成的体系构相较为复杂，未能达到预期效果。第二部分是CuO，Y_2Cu_2O_5，BaCuO_2和RBa_2Cu_3O_(7-δ)超导体（R稀土元素）磁化率及铜价态研究，铜的氧化物具有复杂的化学计量关系和磁学性质。在对CuO的磁化率研究中，我们发现在低温区（77K－110K）和一定磁场下，CuO由顺磁突变为抗磁。这种转变与磁场强度有很大关系。这一结果与前人的工作有较大的出入。而与超导体的形为极为相似。所不同的是，转变温度与样品的重量也有关系。实验结果重复。由于铜氧性质在R-Ba-Cu-O超导体中起决定作用，因此有必要对CuO的低温磁性作进一步研究。此外，我们对文献尚未报道的Y_2Cu_2O_5的磁化率在77－300K温度区间进行了测量，发现它是顺磁性物质，室温有效磁矩μ_(eff) = 2.13μB。高于Cu~(2+)的理论有效磁矩（1.73μB）。经过碘量法价态分析，发现Y_2Cu_2O_5中有部分Cu~(3+)，这与磁化率的测定相符合。Tc在90K左右的Y-Ba-Cu-O体系是近期才发现的具有超高温超导材料。该体系有着独特的结构和性质。在对R-Ba-Cu-O及R-Ba-Cu-O-Ag超导体的研究中，我们发现此类超导体属II类超导体，在临界温附近该超导体由顺磁转变为抗磁，此种变化与磁场强度有很大关系，当场强大于一定值后，则观察不到这种转变。在对RBa_2Cu_3O_(7-δ) (R = Y, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Tm)超导体和具有相同配比但由于合成工艺条件不同而不超导的R'Ba_2Cu_3O_(7-δ) (R' = Y, Sm, Eu, Gd)非超导体的铜价态分析中，我们发现此两类化合物中均含有一定量的Cu~(3+)。且超导体中Cu~(3+)的含量高于非超导体中Cu~(3+)的含量（同样比例）。我们还发现Cu~(3+)对水极为敏感，将RBa_2Cu_3O_(7-δ) (除R = Gd, Dy, Er)超导体在未干燥容器中测出的Cu~(3+)量远远低于干燥容器中所测得的值。我们认为这可能是引起超导体不稳定的重要原因。由于尚缺乏用其它手段检测到超导体中Cu~(3+)存在的例证。故对此问题还有待于今后继续作进一步的研究。

EV共聚物序列结构的~(13)C NMR研究

本工作以EV共聚物为研究对象，明确地提出了共聚物的序列结构与其~(13)C NMR谱，包括符号表示在内的一致性问题。通过对EVAc共聚物~(13)C NMR谱的分析认为，共聚物的序列结构与其~(13)C NMR谱之间存在着某种内在的联系。我们从EV共聚物序列结构的符号表示和Bovey关系出发，阐述了它们之间的一致性，即一一对应关系，并发现了EV共聚物~(13)C NMR谱的两种类型，提出了利用取代基参数进行EV共聚物~(13)C NMR谱分类的判别标准及其衍生出的两种判别方法，阐述了关于EV共聚物~(13)C NMR谱峰分布的预见性。

南沙群岛海区NS97-13柱样沉积物磁化率各向异性研究

二类水体光学活性成分的复杂性导致了水体光学特性的复杂性。通过对太湖区域

光子晶体波导定向耦合型1×3光分束器

将五光子晶体单模波导平行、邻近放置构成定向耦合器,依据自映像原理,数值分析了输入光场对称入射时,该系统中光的传播行为.基于此结构,设计了1×3光分束器,其器件长度可短至14.26μm.仅仅通过对称地改变耦合区中两个介质柱的有效折射率,使光场在横向发生重新分布,便可实现输出能量的均分或自由分配.通过非对称地改变耦合区中的一个介质柱,可实现3个输出端的输出能量的自由分配.该光分束器具有微小尺寸和各输出端输出能量的比例可自由调制的特点,在未来集成光回路中具有广泛的应用价值.

A High-Efficiency Fiber-to-Waveguide Coupler with Low Polarization Dependence Using a Diluted Waveguide in InP Substrate with a 1.55μm Wavelength

We propose a fiber-to-waveguide coupler for side-illuminated p-i-n photodiodes to obtain high responsivity and low polarization dependence that is grown on InP substrate and is suitable for surface hybrid integration in low cost modules. The fiber-to-waveguide coupler is based on a diluted waveguide,which is composed of ten periods of undoped 120nm InP/80nm InGaAsP （1.05μm bandgap） multiple layers. Using the semi-vectorial three dimensional beam propagation method （BPM） with the central difference scheme,the coupling efficiency of fiber-to-waveguide under different conditions is simulated and studied,and the optimized conditions for fiber-to-waveguide coupling are obtained. For TE-like and TM-like modes,the calculated maximum coupling efficiency is higher than 94% and 92% ,respectively. The calculated polarization dependence is less than 0. ldB,showing good polarization independence.

1550nm偏振不灵敏半导体光放大器的研制

研制了有源区为InGaAs张应变体材料的1．55μm偏振不灵敏半导体光放大器（SOA）。采用束传播法计算了偏离镜面垂直方向7°的埋层波导结构模式场分布，并用平面波展开法设计了多层抗反射膜，在TE模和TM模反射率同时小于10^-4时膜厚允许误差为3％。对放大自发发射谱（ASE）和增益谱的分析表明，他们具有基本一致的偏振灵敏度。对一腔长800μm的SOA在注入电流250mA时，测量得出TE模和TM模的ASE谱偏振灵敏度小于0．5dB，增益谱3dB带宽为63nm，1550nm处光纤到光纤增益为11．9dB，3dB饱和输出功率为5．6dB，在1570nm处的噪声指数为7．8dB。而一腔长1000μmSOA耦合封装后得到的最大增益为15dB。