谭成忠

谭成忠 教授 光电功能材料及器件实验室 南京大学材料科学与工程系 南京 210093 电话：025-3597400，3597404 传真：025-3595535 Email: cztan@nju.edu.cn 基本情况： 学历： 1979-1983：中南矿冶学院（中南大学）学士学位 1983-1986：中国科学院地球化学研究所硕士学位 1989-1993：Freie Universit?t Berlin, Germany 博士学位 1993-1994：Universit?t Dortmund, Germany 博士后研究 1994-2000: Freie Universit?t Berlin, Germany 教授资格（Habilitation） 工作简历： 1986-1988：中国科学院地球化学研究所研究实习员，助理研究员 1994-2000：Freie Universit?t Berlin ，Germany 教授资格（Habilitation） 2000.1-2000.12：Freie Universit?t Berlin, Germany, Priv.Doz 2001.1-现在：南京大学材料科学与工程系长江学者特聘教授 主要研究方向和科研成果： 1. 透明介质中入射光的电磁能量与激发的偶极子的Hamiltonian的能量平衡关系 根据这一平衡关系，我们导出了Newton-Drude方程，介质色散方程。并根据SiO2玻璃不同密度下折射率的实验结果对常用的Lorentz-Lorenz方程以及Newton-Drude方程进行讨论。确定了Newton-Drude 方程的有效性： Tan,C.Z., Physica B 269, 373 (1999). 2.介质平均极化率（the mean polarisability）与介质密度的微分关系 在固体理论中，介质的平均极化率一般认为是与介质密度无关的物理参数。但在色散理论中，介质的平均极化率α与介质不同波段范围内的共振频率有关。这些共振频率对应于振动光谱（红外、拉曼、紫外至可见）的吸收频率。实际上这些光谱频率随介质密度（ρ），温度，压力发生改变。共振频率与介质密度的关系由Grüneisen常数（γi）来描述。因此介质的平均极化率也是与介质密度有关的量。将这一关系式与Newton-Drude方程结合起来，系统研究了SiO2玻璃的热光效应（折射率随温度的变化）与温度以及色散的关系。以上这些工作是光波在介质中传播的重要理论基础。 Tan,C.Z., Arndt, J., Physica B229, 217 (1997). Tan,C.Z., Arndt, J., Physica B233,（1997） Addendum. Tan,C.Z., Arndt, J., Xie, H.S., Physica B252, 28 (1998). Tan,C.Z., J.Non-Cryst. Solids 238, 30 (1999). Tan,C.Z., Physica B269, 373 (1999). Tan,C.Z., Arndt, J., J.Non-Cryst. Solids 249, 47 (1999). 3.介质材料在红外波段范围内折射率及色散的光学干涉测量方法 在紫外至可见光波段范围内，介质的折射率可用棱镜方法精确测量，但在红外范围由于缺乏合适的单色光源，一般来说介质折射率都通过对反射光谱的Kramers-Kronig变换获得，精度较低，但光纤通讯中的应用均在红外波段。因此红外波段范围内介质折射率的精确测量就显得十分重要。我们建立一套完善的光学干涉测量方法，通过红外光谱测量我们并可精确测量介质在红外波段的折射率及色散。这一方法成功的应用于从室温至580oC温度范围内SiO2玻璃在红外波段范围的折射率以及通过介质或金属界面反射引起的光学相位变化。发现SiO2玻璃在红外波段范围内有两个色散极小的波长位置。 Tan,C.Z., J.Non-Cryst. Solids 223, 158 (1998). Tan,C.Z., Physica B262, 98 (1999). Tan,C.Z., J.Non-Cryst. Solids 249, 51 (1999). Tan,C.Z., Arndt, J., J.Phys.Chem.Solids 61, 1315 (2000). Tan,C.Z., Arndt, J., J.Phys.Chem.Solids 62, 1087 (2001). 4. 测量介质Faraday效应的动态及光谱方法 利用建立的这种方法，我们系统测量了SiO2以及TiO2 —SiO2玻璃的Faraday效应与色散的关系。 Tan,C.Z., Arndt, J., Physica B233, 1 (1997). Tan,C.Z., Arndt, J., J.Non-Cryst, Solids 222, 391 (1997). Tan,C.Z., Arndt, J., J.Phys.Chem.Solids 60, 1689 (1999). 5. 偏振光在介质传播中的去偏效应及器件开发 偏振光在透明介质中传播时，由于介质Rayleigh散射以及介质内部局部的非均质性而使透射光部分或者完全去偏。由于温度变化引起的相变也可产生去偏效应。我们建立了一种实验方法，用于测量与温度有关的去偏作用。并且用于测量SiO2玻璃从室温至1200oC范围内的去偏效应。发现SiO2玻璃在800oC附近光性最为均匀，在低温下发现了玻璃中微晶的相变，显示在玻璃内部存在十分细小微晶颗粒。这一方法还可用于探测固体相变，并已获得中国专利。 Tan,C.Z., Arndt, J., J.Non-Cryst, Solids 242, 149 (1998). 谭成忠，相变温度测量装置，中国专利号：99257382.3（1999）. 谭成忠，相变温度测量装置，中国专利号：99126217.4（1999）. 6. 光学横波与光学纵波在介质中的相互作用及Doppler效应 在介质中，每个横式的格波有三个波：一个是纵波，其振动方向沿着波矢的方向，即振动方向与波的传播方向一致；两个横波，其振动方向与波的传播方向垂直。入射光波可与格波相互耦合，由于光学纵波的振动特性，将使由光学横波产生的极化复合辐射波产生频率位移。我们首次在SiO2玻璃的透射光谱及反射光谱中观察到了由于光学横波与光学纵波的相互作用产生的Doppler位移。这对研究光波与格波的相互耦合作用提供了一种手段。 Tan,C.Z., Arndt, J., J.Chem.Phys. 112, 5970 (2000). Tan,C.Z., J.Phys.Chem, Solids 63, 179 (2002). 7. 新型玻璃毛细管光学干涉仪的研制及空心波导 传统的Fabry-Perot干涉仪是目前分辨率最高的光学干涉仪。但是由于这一干涉仪两面都镀上高反射的金属膜或者介质膜。使入射光大部分反射，因此这一干涉仪只适用于入射光很强的场合，新型的玻璃毛细管干涉仪是一种高分辨率、低损耗的干涉装置，将在通讯，测量，医学及国防上获得应用。这一装置已申请了中国发明专利，且已获得实用新型专利（玻璃毛细管光学干涉装置，中国专利号：ZL 01213421.X），并在2000年10月在北京召开的国际工程技术科学大会上作了简略报道。 Tan,C.Z.,Development of the New Optical Interferometer of High Resolution and Low Loss in the Intensity of the Incident Light, Proc. Int. Conf. Eng. Tech. Tech. Sci. 2000, Beijing, Oct. 11-14, 2000, New Word Press. 8.石英以及SiO2玻璃压电效应和电致伸缩的光学干涉测量以及光纤超声波光学 压电材料，如石英，在外加电场的作用下产生微小的形变，这是逆压电效应。压电材料的应变与外加电场强度成正比，而任何介质材料在外加电场作用下都产生电致伸缩。电致伸缩引起的形变与外加电场强度的平方成正比。逆压电效应以及电致伸缩都是十分微小的变形。我们提出了一种光学干涉的方法来探测这种微小的变形。由于压电效应以及电致伸缩，使平行于电场方向传播的激光的光程差发生变化，因而使样品两平行表面正反射的光束发生干涉，对于压电材料，反射光强度的变化频率等于外加电场的变化频率。而在电致伸缩材料中，光强的变化频率是外加交变电场频率的两倍。 Tan,C.Z., Arndt, J., Physica B225, 202 (1996). Tan,C.Z., Arndt, J., J.Non-Cryst. Solids 203, 109 (1996). 近期代表性论文： 1. Tan, C. Z., Wu, Z. L., Arndt, J., Laser irradiation induced structural relaxation in the densified SiO2 glass and SiO2 thin film, Rad. Eff. Def. Solids 137, 179 (1995). 2. Tan, C. Z., Kanert, O., Kuechler, R., Study of the K4.2Ti1.2(PO4)3 glass by dielectric and Raman spectroscopy, Rad. Eff. Def. Solids 137, 173 (1995). 3. Tan, C. Z., Arndt, J., Study of PbO-TiO2-GeO2 glasses by dielectric and Raman spectroscopy (abstract), 13th University Conference on Glass Science, Rensselaer Polytechnical Institute, Troy, New York, Aug. 9-12 , 1995. 4. Tan, C. Z., Arndt, J., Electric potential-related reflection from transparent metal/v-SiO2/metal interfaces, J. Non-Cryst. Solids 203, 109 (1996). 5. Tan, C. Z., Arndt, J., Faraday effect in silica glass, Physica B 233, 1 (1997). 6. Arndt, J., Tan, C. Z., Raman spectroscopy of TiO2-SiO2 glasses densified at high pressure, Berichte der Deutschen Mineralogischen Gesellschaft 1, 8 (1995). 7. Tan, C. Z., Arndt, J., Volume and enthalpy relaxation in densified SiO2 glass, Berichte der Deutschen Mineralogischen Gesellschaft 1, 245 (1995). 8. Tan, C. Z., Arndt, J., Measurement of piezoelectricity in quartz and electrostriction in SiO2-glass by interferometric method, Physica B 225, 202 (1996). 9. Tan, C. Z., Arndt, J., The mean polarizability and density of glasses, Physica B 229, 217 (1997). 10. Tan, C. Z., Arndt, J., The mean polarizability and density of glasses, Physica B 233, Nos 2&3 (1997) addendum. 11. Tan. C. Z, Amdt, J, Xie, H. S., Optical properties of densified silica glasses, Physica B 252, 28 (1998). 12. Tan, C. Z., Electrical and optical properties of PbO-TiO2-GeO2 glasses, J. Mat. Sci.33, 5689 (1998). 13. Tan, C. Z., Arndt, J., Faraday effect in TiO2-SiO2 glasses, J. Non-Cryst.Solids 222, 391 (1997). 14. Tan, C. Z, Determination of refractive index of silica glass for infrared wavelengths by IR spectroscopy, J. Non-Cryst. Solids 223, 158 (1998). 15. Tan, C. Z. ,Review and analysis of refractive index temperature dependence in amorphous SiO2, J. Non-Cryst. Solids 238, 30 (1998). 16. Tan, C. Z., Optical phase change on reflection at v-SiO2/Sn interface, Physica B 262, 98 (1999). 17. Tan, C. Z., Arndt, J., Temperature dependent optical depolarization in glassy SiO2, J. Non-Cryst. Solids 242,149 (1998). 18. Tan, C. Z., Optical interference and refractive index of silica glass in the absorption infrared region, J. Non-Cryst. Solids 249, 51 (1999). 19. Tan, C. Z., Refractive index of dielectrics: its relation to pressure ,temperature ,wavelength of the incident light, and some related applications (abstract), 3nd National Conference of Chinese Youth Scientists of Geoscience, Aug.13-20, Guiyang, 1998. 20. Tan, C. Z., Electric potential energy of the incident light and the Hamiltonian of the induced oscillators in non-absorbing dielectrics, Physica B 269, 373 (1999). 21. Tan, C, Z., Arndt, J., X-ray diffraction of densified silica glasses, J. Non-Cryst. Solids 249, 47 (1999). 22. Tan, C. Z., Arndt, J., Wavelength dependence of the Faraday effect in glassy SiO2, J. Phys. Chem. Solids 60, 1689 (1999). 23. Tan, C. Z., Effect of Pressure, Temperature and Wavelength of the Incident Light on the Refractive Index of Silica Glass, Habilitation, Freie Universitaet Berlin, 1999. 24. Tan, C. Z., Arndt, J., Temperature dependence of refractive index of glassy SiO2 in the infrared wavelength range, J. Phys. Chem. Solids 61, 1315 (2000). 25. Tan, C. Z., Arndt, J., Interaction of longitudinal and transverse optic modes in silica glass, J. Chem. Phys. 112, 5970 (2000). 26. Tan, C. Z., Development of new optical interferometer of high resolution and low loss in the intensity of the incident light, Proc. Int. Conf. Eng. Tech. Sci. 2000, Beijing, Oct. 2000, New Word Press. 27. Tan, C. Z., Arndt, J., The Refractive Index of Silica Glass and Its Dependence on Pressure, Temperature and Wavelength of the Incident Light, in: Silicon-Based Materials and Devices, Vol. 2, p 51-90, ed. Nalwa, H. S., Academic Press, 2001. 28. Tan, C. Z., Arndt, J., Refractive index, optical dispersion, and group velocity of the infrared waves in silica glass, J. Phys. Chem. Solids 62,1087 (2001). 29. Tan, C. Z., Incident angle dependence of the longitudinal optic mode and the Doppler effect in silica glass, J. Phys. Chem. Solids 63, 179 (2002).