闪电光电信号的同步观测与闪电类型模式识别

 利用宽带电场仪和光学纹波探头，对2006年夏季广东省从化地区发生的自然闪电的光电信号进行了同步观测，并对结果进行了统计分析。统计结果表明：闪电光信号脉冲的发生时间和峰值到达时间总是滞后于电信号，并且脉冲上升沿和宽度也比电信号宽；云闪的光信号在上述特征参数的滞后量、上升沿时间和脉宽时间差要比地闪回击放电大。从闪电光电信号时域信号特征的角度，利用BP人工神经网络，对闪电类型进行了模式识别研究。总体识别结果基本上能够满足要求，但是由于云闪放电过程比较复杂，获得的数据较少，所以对云闪识别的效果并不理想。     

硅的间接跃迁双光子吸收系数谱

利用皮秒Nd:YAG脉冲激光器作为激发光源,测量出光子能量介于1.36 μm (0.912 eV)—1.80 μm (0.689 eV)之间的硅间接跃迁双光子吸收系数谱.尽管此波段范围内的激光光子能量小于硅间接带隙,但当激光辐照在硅基光电二极管受光面时,在二极管两电极端仍然探测到了显著的脉冲光伏信号.光伏信号峰值强度与入射光强呈二次幂函数关系,表明其是双光子吸收过程.采用pn结等效结电容充放电模型,将光伏响应信号峰值与入射光强相关联,从中提取出硅的间接跃迁双光子吸收系数,改变入射波长得到系数谱.研究表明:     

空气簇射切伦科夫光观测

用快、慢光电倍增管分别构成两种探测装置,记录了广延空气簇射(EAS)切伦科夫(C)光的脉冲形状和光强.测量了海平面EAS(能量E₀>5×10¹⁴eV)C光脉冲的半高全宽(FWHM)分布和光子密度谱.两种光强探测结果的比较表明:由GDB100慢光电倍增管和峰值ADC组成的光强测量系统,对于测定EAS C光的光强是一种简单和经济的好方法.     

对数积分放大器在弱光检测中的研究与应用

为解决微弱光信号检测中信号动态范围宽、噪声大等难点,利用对数积分放大原理设计了微弱光信号检测电路。并利用2种不同特性的硅光电二极管（PN和PIN）作为光电转换器件验证电路的性能。实际结果表明:在入射光功率特性上,2种光电二极管电路输出相似,对信号具有压缩作用。在入射光频率特性上,f20 Hz时PN型电路输出幅值是PIN型的1.2倍以上;f40 Hz时PN型电路输出幅值变化约90%,PIN型电路输出更稳定,最大变化约50%。在光谱测量上,2种光电二极管测得的光谱与实际光谱相比变化趋势相同,峰值波长一致。     

同相正交硅基光调制器的自动偏置电压控制技术

描述了基于同相正交硅基光调制器的自动偏置电压控制算法理论及实现方案。首先比较了硅基光调制器与传统铌酸锂调制器的调制特性,结合同相正交硅基光调制器模型推导出了调制器输出光信号与电场信号的函数关系式,根据此关系式提出了一种基于正弦dither信号注入调制器偏置工作点并解析调制器内置低带宽监控光电二极管反馈信号频域参数的控制方案,并通过数值仿真验证方案的可行性;然后搭建自动偏置电压控制算法的测试平台,通过测试平台得出不同偏置电压条件下I(in-phase)路、Q(quadrature-phase)路与Phase(outer-phase)路调制器内置监控光电二极管的反馈信号波形,并将测试结果与仿真数据进行对比,对比结果验证了本研究假定的同相正交硅基光调制器光电传递函数模型的准确性;最后测试了128 Gb/s双偏振正交相移键控调制格式下偏置电压控制算法的精度,并通过矢量幅度误差指标得到算法所引入的光信噪比代价。     

调Q二极管泵浦固体激光器激光脉冲高频噪声的检测

为了研究调Q二极管泵浦固体激光器（DPL）激光脉冲输出的稳定性,利用电路网孔法对传统硅光电二极管探测电路进行了分析,发现传统的探测电路无法检测到激光脉冲中多纵模所引起的高频噪声信号(在腔长小于10cm的短谐振腔中其频率通常为1～2GHz)。根据分析结果,改良了硅光电二极管探测电路,利用高速采样示波器采集到了调Q DPL激光脉冲中(1～2)GHz的高频噪声信号。     

光电倍增管中子直照灵敏度响应

 光电倍增管的中子直照响应对脉冲中子探测器的设计和实际应用具有重要影响。分析了中子束直接照射光电倍增管产生直照响应的过程和机理。中子与光电倍增管入射窗硼硅玻璃中的硼和硅发生(n,α)和(n,p)反应，导致窗玻璃产生荧光，从而使光阴极发射光电子。在5SDH-2小串列加速器上，选用9815B和9850B两种光电倍增管进行实验，得到了光电倍增管的中子直照灵敏度能谱响应曲线。结果表明：中子能量由低到高变化时，光电倍增管的中子直照灵敏度也随之增大；两种光电倍增管的中子直照灵敏度比值为1.9×10²~2.74×10²，该值与其相应的增益比量级一致。     

周期极化掺镁铌酸锂光学参量振荡器时域特性的实验研究

分别采用MOTORULA公司的硅基光电二极管探测器和JUDSON公司的InGaAs光电二极管探测器对泵浦光和信号光的脉宽进行了测量.研究了极化周期、工作温度以及抽运功率与周期极化掺镁铌酸锂光学参量振荡器输出的信号光脉冲宽度的作用关系.实验采用LD端面抽运的声光调Q Nd∶YVO4激光器作为抽运源,在晶体温度为30 ℃、极化周期为29.5 μm条件下,当抽运功率为1 008 mW时,获得了平均功率为238 mW的信号光输出,其光-光转换效率为23.6%,最窄脉冲宽度约为9.3 ns,相对抽运光脉宽被明显压窄.     

在同步辐射软X射线能区硅光电二极管的自标定

在同步辐射软X光能区(50—2000eV)进行了硅光电二极管的自标定实验.因为消除了二极管的“死区”并采用很薄层的SiO₂作窗,使得可以用简单的模型来分析实验结果.由实验测得的光电流,计算出硅光电二极管的量子效率,并求得入射同步辐射的光通量.     

硅雪崩二极管光子辐射特性的实验研究

利用计数统计测量的方法，对工作在击穿状态下的硅雪崩光电二极管(APD)光子辐射的暂态特性以及计数统计特性进行了实验研究.将APD辐射光子的计数统计曲线与相应Poisson、热光场进行比较，发现其在采样时间为10 ms的情况下计数统计服从Super-Poisson分布.另外实验给出了APD光子辐射的光谱特性.     

HgCdTe外延薄膜临界厚度的理论分析

基于在任意坐标系内应力与应变的关系、晶体弹性理论和位错滑移理论，研究了生长方向分别为［111］和［211］晶向，HgCdTe外延薄膜临界厚度与CdZnTe衬底中Zn组分和HgCdTe外延层中Cd组分的关系. 结果表明，HgCdTe外延薄膜临界厚度依赖于CdZnTe衬底中Zn组分和HgCdTe外延层中Cd组分的变化. 对于厚度为10μm，生长方向为［111］晶向的液相外延HgCdTe薄膜，要确保HgCdTe/CdZnTe无界面失配位错的前提条件，是CdZnTe衬底中Zn组分和HgCdTe外延层中Cd组分的波动必须分别在±0.225‰和±5‰范围内；而对于相同厚度，生长方向为［211］晶向的分子束外延HgCdTe薄膜，CdZnTe衬底中Zn组分和HgCdTe外延层中Cd组分的波动范围分别为±0.2‰和±4‰. 关键词： HgCdTe/CdZnTe 临界厚度 位错滑移理论 失配位错     

取代基对卟啉类化合物三阶非线性光学特性的影响

主要采用吸收光谱、荧光光谱和皮秒Z-扫描等实验方法研究了三种不同取代基的卟啉化合物5,10,15,20-四对羟基苯基卟啉[T(4-HP)P]、5,10,15,20-四对酯基苯基卟啉[T(4-EP)P]和5,10,15,20-四对溴苯基卟啉[T(4-BrP)P]的光学及非线性光学性质,并从离域电子共轭结构理论和共振、非共振增强理论进行了分析。结果表明,强给电子基团取代的T(4-HP)P的吸收和荧光发射带比弱给电子基团取代的T(4-EP)P及吸电子基团取代的T(4-BrP)P有明显红移;三种样品均具有正的三阶非线性极化率χ(3),强的给电子能力和共振增强使得T(4-HP)P的三阶极化率比T(4-BrP)P增强了近两个量级,并在532 nm光激发时,χ(3)具有最大值6.81×10-10esu。     

VHF-PECVD低温制备微晶硅薄膜的拉曼散射光谱和光发射谱研究

采用拉曼散射光谱和PR650光谱光度计对VHF-PECVD制备的微晶硅薄膜进行了结构表征和在线监测研究.结果表明：功率对材料的晶化率（χc）有一定的调节作用，硅烷浓度大，微调作用更明显；SiH*的强度只能在一定的范围内表征材料的沉积速率，功率大相应的速率反而下降；I［Hα*］/I［SiH*］强度比值反映了材料晶化程度，此结果和拉曼散射光谱测试结果显示出一致性；I［Hβ*］/I［Hα*］的强度比表明氢等离子体中的电子温度随功率的增大而逐渐降低. 关键词： 甚高频等离子体增强化学气相沉积 微晶硅 拉曼散射谱 光发射谱     

硅薄膜沉积过程中等离子发光基团的一维空间分布研究

使用光发射谱(OES)对甚高频等离子增强化学气相沉积(VHF-PECVD)技术沉积硅薄膜时的等离子体发光基团的空间分布进行了在线监测和研究. 研究表明：等离子体的不同发光基团都存在着一个中间强度较大的区域和两边电极附近的暗区;增大硅烷浓度和提高辉光功率都会增大SiH^*峰强度;硼烷的加入,使得SiH^*和Hα^*峰强度增大,但硼烷流量变化的影响很小;硼烷流量增大,材料的晶化率下降,而I_{［Hα^*］关键词： 甚高频等离子增强化学气相沉积 等离子体 发光基团 空间分布}     

一种侧链共轭聚噻吩衍生物薄膜的三阶非线性光学响应

合成了一种侧链共轭的聚噻吩衍生物聚3-（5′辛基-噻吩乙烯基）噻吩（POTVTh）,并通过溶液旋涂制备了聚合物薄膜.吸收光谱显示该聚合物薄膜具有较小的禁带宽度和宽的光谱响应.采用Z扫描技术在800 nm下用飞秒激光器研究了该聚合物薄膜的三阶非线性光学特性,非线性吸收系数为5.63×10^-7cm/W,非线性折射率为-6.38×10^-11 cm²/W,三阶非线性极化率为4.21×10^-9esu,比侧链未共轭的 关键词： 聚噻吩衍生物 侧链共轭 三阶非线性极化率 非线性折射率     

双通道红外光谱辐射计的研制及标定

研制了一台双通道(1.40±0.02μm,4.50±0.03μm)光谱辐射亮度计(以下简称辐射计),并进行了光谱辐亮度定标[1]。该辐射计主要由前置光学系统、精密机械调制器、双路单元红外探测器、锁相放大器、A/D转换器和单片机等组成。在短波红外波段,由InGaAs探测器和积分球光源传递国家光谱辐照度标准灯的标准[15],对辐射计进行标定[7];在中波红外波段,用大面积标准黑体辐射源和腔型黑体辐射源,标定辐射计的光谱辐亮度。由数据统计分析,得出辐射计的光谱辐亮度响应度的不确定度[12,14]。     

不同晶体取向下纳米压痕的多尺度模拟

采用准连续介质多尺度方法模拟面心立方金属铝单晶薄膜的纳米压痕变形过程.对薄膜分别采用三种不同的晶体取向(分别为x［1 1 1］,y［1 1 0］,z［1 1 2］; x［1 1 2］,y［1 1 1］,z［1 1 0］;x［1 1 0］,y［0 0 1］,x［1 1 0］),得到载荷-位移响应曲线.加载过程中,对晶体内部变形比较剧烈的部分画出原子图,并从微观角度分析产生剧烈变形的原 关键词： 纳米压痕 准连续介质方法 晶体取向 位错成核     

聚氨大环-氰基合钴超分子的转动相关时间及59Co核四极耦合常数的测定——动态激光光散射的应用

对于自旋I>1/2的核，其运动的相关时间τ_c以及核四极耦合常数NQCC是表征分子局部和微观动力学结构的重要参数. 然而，在溶液中，这些参数均难以测定. 该工作以聚氨大环-氰基合钴超分子体系为例，利用在高分子体系中广泛使用的激光光散射技术成功地测量了溶液中超分子络合物［12］aneN₄［Co(CN)₆］, ［18］aneN₆［Co(CN)₆］, ［24］aneN₈［Co(CN)₆］,［16］aneN₄［Co(CN)₆］, ［24］aneN₆［Co(CN)₆］ 和 ［32］aneN₈［Co(CN)₆］ 的水合半径，从而根
据Stokes-Einstein-Debye理论计算出了分子转动的相关时间τ_c. 这些超分子的水合半径在0.4～0.6 nm之间. 对应的转动相关时间τ_c在3.8～9.5×10^-11 s之间. 这一时间范围对于分子量在300～500的分子，有相当的合理性. 进而，通过测量超分子在稀溶液中的纵向弛豫时间T₁，结合计算出的相关时间τ_c，我们得到了该超分子体系中⁵⁹Co的四极耦合常数，其范围在0.5～2.2 MHz之间. 我们发现，这些超分子在溶液中的四极耦合常数明显小于在固体状态时的值（5～7 MHz）. 导致这一现象很可能的原因是在固体状态下⁵⁹Co核周围的电场梯度是各向异性的，从而有较大的四极耦合常数值. 而在溶液中，由于分子的快速运动，各向异性被平均，因而有较小的四极耦合常数.     

LiGaO2衬底上ZnO外延膜的结构与光学特性

采用磁控溅射法在(001),(100)及(010)LiGaO2衬底上制备了ZnO薄膜,通过X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、透过光谱以及光致发光谱(PL)对薄膜的结构、形貌及光学性质进行了表征.结果表明LiGaO2衬底不同晶面上制备的ZnO薄膜具有不同的择优取向,在(001)、(100)及(010)LiGaO2上分别获得了[001]、[1100]及[1120]取向的ZnO薄膜;不同取向的ZnO薄膜表面形貌差异较大;薄膜在可见光波段具有较高的透过率;在ZnO薄膜的光致发光谱中只观察到了位于378 nm的紫外发射峰,而深能级发射几乎观察不到,(1100)取向的薄膜紫外发射峰强度最大,半高宽也最小,薄膜光致发光件质的差异丰要和晶粒尺寸有关.