高压击穿铜丝物相研究

采用高压放电的方式对材料进行击穿,可以方便地制造纳米颗粒．搭建了高压击穿实验装置,对铜丝进行高压击穿实验;分别采用透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）和元素能谱（EDS）、X射线衍射（XRD）测试,对铜丝击穿丝状物进行了形貌和成份分析．研究了铜丝高压击穿后的物相特性．研究结果发现,在高压作用下铜丝被充分电离,产生丝状分布,其构成为纳米颗粒的凝结;纳米颗粒的直径分布主要集中在30—60nm之间;颗粒产物由铜元素和氧元素组成;它们以单晶Cu,Cu2O和CuO组成混合物;粒径大小、产物成分与铜丝长度、直径及电压等因素相关．     

飞秒激光制备可见光水分解催化Fe纳米晶

采用飞秒激光辐照Fe颗粒制备了一种新型可见光水分解催化Fe纳米晶体系。悬浮在蒸馏水和NaCl溶液中的Fe纳米晶在可见光的辐照下实现了完全的水分解。利用气相色谱仪和扫描电子显微镜分析了Fe纳米晶材料可见光光催化储氢特性。结果表明:可见光辐照光催化后,Fe纳米晶表面出现块状和丝状结晶物。     

金属杂质粒子诱导薄膜的损伤机理研究

薄膜内的杂质粒子极易诱导薄膜损伤,研究了金属粒子诱导HfO₂薄膜损伤的特征,并基于金属粒子的热力学过程进行了分析。金属粒子对激光的强烈吸收将引起薄膜的熔化、气化以及电离,从而引起薄膜的剥离和脱落,形成圆状坑点;金属粒子对激光的吸收、热扩散以及热膨胀效应与其尺寸等密切相关;从温升规律分析,在相同激光能量辐照下,粒子大小引起的温升不同,从而形成大小不一的点坑状破坏点,且存在一个温升效应最强的粒径,最易引起薄膜的损伤;从金属粒子激光等离子体的辐射效应分析,金属粒子的辐射谱主要集中在紫外部分,辐射光子能量比入射激光光子能量强,具有更强的电离能力,从而加剧了薄膜的去除。     

KTP晶体的激光烧蚀特性及Raman光谱研究

高阈值的KTP晶体的研发,对高能激光领域至关重要。采用高重复频率的紫外激光对KTP进行烧蚀,并对烧蚀前后的Raman光谱进行分析,研究发现：激光等离子体效应是造成晶体破坏的主要原因,其逆韧致吸收效应会大大增加激光脉冲能量的沉积,电离效应使得晶体发生充分的离解,高压冲击波效应则把熔化、气化以及电离混合物外排的同时,使得材料发生断裂。烧蚀前后的Raman光谱的特征峰分布基本相同,说明烧蚀作用没有改变KTP材料的整体结构。但是,特征峰的对比值(RIR)都发生了改变,且有所展宽,说明烧蚀后结晶度降低。其中TiO₆和PO₄等主要氧多面体的特征峰向低波数漂移,说明材料的键合力消弱,更易发生离解。     

厄米-高斯光束的M2因子矩阵

提出了厄米-高斯光场的M2因子矩阵.引入束半宽平方的交叉项、M2因子的交叉项,理论推导出了在同一坐标系下光场旋转一定角度后的M2因子矩阵,数值模拟了与M2因子矩阵有关的各参数随光场旋转角度变化的规律,给出了光场的M2因子矢量点随光场旋转角度变化的轨迹曲线.计算结果与理论推导结果相符,证实了利用M2因子矩阵可以将旋转前后的二维厄米-高斯光场用旋转矩阵统一起来.该方法可推广到对一般的二维高阶高斯光束的光束质量的理论分析上,具有普适性,对光束质量的实际测量有重要的理论指导意义.     

高功率光纤中传输光模式与其波长相关性研究

针对高功率光纤激光模式诊断和光谱诊断的需求,研究了光纤中传输模式的波长相关性,数值计算了光纤中各个模式的模场分布随波长的变化曲线及相应的光束质量,采用双傅里叶变换F~2法实际测量了光纤模式成分与波长的关系曲线.结果表明,光纤中各个模式的模场分布随波长变化,波长越长,模场面积越大;模式的光束质量随波长变化不大,但在截止频率附近明显变差;光纤中各个模式的功率占比与波长有关.     

以一定重复频率工作的KTP倍频效率的演化规律

基于导带电子密度和材料的有效介电函数的表达式,推导了KTP晶体对532 nm光波的吸收系数. 对比研究了不同峰值功率密度和重复频率下KTP晶体的导带电子密度和532 nm吸收系数的演化规律,以及倍频转换效率的演化规律. 结果表明,随着导带电子密度的增加,KTP晶体532 nm吸收系数随之增加,其倍频转换效率随之减小;当基频光入射功率密度一定时,不同重复频率脉冲作用引起的导带电子密度存在积累效应,导致KTP晶体532 nm透过率及倍频转换效率均随着作用时间的增加呈指数形式变化,随着脉冲重复频率的增加其积累效果更加明显,但随着作用时间的增加,导带电子密度、吸收系数均趋于同一稳定值. 关键词： KTP晶体 灰迹 倍频转换效率     

基于有限元法的激光等离子体诱导玻璃 损伤特性研究

研究了熔石英玻璃元件在纳秒激光等离子体冲击波作用下的表面和横截面损伤形貌,利用有限元法模拟了冲击波在熔石英玻璃内部的传播规律,并基于冲击波在玻璃内部的应力分布规律分析了损伤形成机理.研究发现:在冲击波作用下,石英玻璃会受到沿波面方向的压应力和沿波面切方向的拉应力,在这两种力的作用下,造成以激光辐照中心的弧状层状断裂和沿径向的断裂;冲击波的反射叠加还会使局部拉应力增大,造成靠近后表面的损伤.有限元法能够直观地分析等离子体冲击波对光学元件的作用,并分析光学元件在等离子体冲击波下的损伤机理.     

电爆炸丝法制备纳米ZrO2粉末的实验研究

设计并搭建了基于高压放电方式的金属丝电爆炸制备纳米粉体的实验装置,并配备了电流电压测量辅助系统,可以方便地制备纳米颗粒,实时记录电爆炸过程中的电流和电压。对Zr丝进行电爆炸实验;理论上分析了Zr丝在电爆炸过程中的沉积能量以及物态的变化过程。研究了充电电压对沉积能量和纳米粉体特性的影响规律。通过元素能谱(EDS)和X射线衍射仪(XRD)对制备的纳米粉体做了成分分析。采用透射电子显微镜(TEM)观察纳米粉体的形貌和结构,并用电镜统计观察法得到纳米粉体的粒度分布。研究结果表明:电压的增大,会使沉积能量增加,并缩短锆丝完全汽化所需时间。增大充电电压可显著缩小纳米粉体的粒径分布范围,并得到更小平均粒径的颗粒。电爆炸锆丝的产物是ZrO₂纳米颗粒,其晶相结构为单斜晶系(m-ZrO₂)和立方晶系(c-ZrO₂),并且颗粒呈良好的球形,表面光滑,轮廓清晰,粒径分布主要集中在10 nm到40 nm之间。     

脉冲厄米高斯光束的载波相位分析

采用复q参量法对脉冲厄米高斯光束在自由空间中的传输进行了分析.在振幅O阶和位相一阶近似条件下,得到其传播过程中载波位相近似公式.运用数值方法和近似公式进行对比研究,发现在脉宽大于5 fs或在远场情况下,两者符合较好.采用近似办法,分别研究了厄米函数阶次、束宽与位置对载波相位的影响.研究表明,在光轴上远场,载波相位趋近于-(m+n+1)π/2,其变化快慢与厄米函数阶次(m+n+1)成正比;束腰宽度越大,则载波相位变化越慢;另外,离光轴距离越远,其导致的载波相位越大,且最大位置都出现在z=Z_R(ω_0)/3处.