饱和吸收体实现波长转换的理论模型分析

作为自动交换光网络中的核心器件,全光波长转换器在网络中发挥着重要作用。基于半导体激光器速率方程,提出了新的基于饱和吸收体实现全光波长转换器的理论模型;并针对该理论模型,采用小信号分析方法讨论了波长转换的频率调制响应特性;数值求解了不同偏置电流、码速、输入信号光功率对波长转换性能的影响,对于实现和优化基于饱和吸收体的全光波长转换器有理论指导作用。     

丙烯酰胺与二甲基二烯丙基氯化铵共聚动力学

采用膨胀计法研究了以过硫酸铵 亚硫酸氢钠为引发剂,丙烯酰胺（AM）和二甲基二烯丙基氯化铵（DMDAAC）在水溶液中的共聚反应动力学,测定了相应的聚合表观活化能、聚合速率方程和单体竞聚率。 结果表明,当AM与DMDAAC摩尔比分别为5∶5、6∶4和7∶3时,表观活化能分别为Ea1=90.61 kJ/mol、Ea2=88.88 kJ/mol和Ea3=85.15 kJ/mol;聚合反应温度为45 ℃下,聚合速率方程分别为Rp1=kc(M)2.84c(IO)0.51·c(IR)0.61,Rp2=kc(M)2.77c(IO)0.51c(IR)0.59和Rp3=kc(M)2.73c(IO)0.50c(IR)0.56;2种单体的竞聚率分别为rAM=6.11,rDMDAAC=0.14。 上述实验结果可从动力学角度为不同阳离子度共聚物Poly(DMDAAC-co-AM)（PDA）聚合反应速率差别及产物特征黏度值差异进行解释。     

三维显式有限元程序及炸药冲击起爆应用

冲击和爆炸数值模拟在军事工程和民用领域都应用广泛。基于显式有限元理论,本文介绍了自主研发的三维冲击和起爆流体动力学程序。该程序的功能包含了材料本构、状态方程、炸药反应速率方程和接触碰撞算法,能够模拟复杂条件下结构冲击和炸药起爆问题。由于采用面向对象的编程方法,程序结构相对简单并且容易修改。首先,进行了Taylor杆碰撞数值模拟,并将计算结果与实验结果以及DYNA2D结果进行了比较;接着,基于Lee-Tarver点火增长模型,模拟了冲击加载下裸炸药和带壳炸药的冲击起爆问题。计算结果表明,三维程序计算结果与实验值和商业软件结果都非常吻合,该程序能够较准确地模拟三维结构的冲击和炸药起爆问题。同时,基于面向对象开发的三维计算程序实现了模块化功能,易于后续开发,为冲击和爆炸计算程序的开发提供了参考。     

CL-20基混合炸药的冲击起爆特征

为了研究CL-20基混合炸药的冲击起爆特征,深入分析冲击波作用下CL-20基混合炸药的爆轰成长规律,采用炸药驱动飞片冲击起爆实验方法,对CL-20、CL-20/NTO和CL-20/FOX-7三种压装混合炸药进行了冲击起爆实验,通过嵌入在炸药内部不同位置处的锰铜压力传感器,获得了炸药内部压力的变化历程。依据实验结果标定了混合炸药的点火增长模型参数,其中,利用反应速率方程中的两个增长项,分别模拟CL-20/NTO和CL-20/FOX-7混合炸药中两种组分的反应增长过程,得到这两种混合炸药的反应速率方程参数。并通过数值模拟的方法得到了三种炸药的临界起爆阈值和POP关系。研究结果表明:三种CL-20基混合炸药中,CL-20/NTO混合炸药具有更高的临界起爆阈值,而CL-20/FOX-7混合炸药具有更长的爆轰成长距离;此外,利用此套拟合双组分混合炸药反应速率方程的方法,可以对新型配方炸药的冲击起爆过程进行预测性计算     

双包层光纤激光器的受激拉曼散射与热应力

 建立了高功率掺镱双包层光纤激光器的速率方程模型与热应力模型，对影响受激拉曼散射效应和热应力效应的关键参数（如纤芯半径、光纤长度、泵浦波长、泵浦方式）进行了数值模拟。结果表明:对于较小的纤芯半径，光纤内的斯托克斯光功率较大且增长迅速，因此增加纤芯半径能有效减弱受激拉曼散射效应；减小光纤长度能提高受激拉曼散射的阈值，而纤芯的热应力也增大，因此在不出现热应力引起光纤断裂的情况下，可以减小光纤长度以提高输出功率；采用976 nm波段泵浦源能提高输出功率，降低热应力的影响；两端均匀泵浦方式可以有效降低纤芯热应力，同时维持高功率输出。     

Evaluation of Slow Light Periodic Signals Considering the Distortion in EDF

Based on the fundamental harmonic phase delay, a new definition of fundamental harmonic fractional delay （FHFD） is proposed to evaluate slow light with the consideration of signal distortion, to eliminate the dependence on the choice of the reference point. By solving the rate equation of erbium-doped fiber （EDF）, it is shown that the slow light always accompanies the signal distortion when the periodic signal propagates in EDF, and FHFD depends on the signal distortion, as well as the average input power, the modulation depth and the length of EDF. The results of simulations and experiments indicate that the definition of FHFD is reasonable and effective to evaluate the slow light of periodic signals.     

Yb3+/Er3+共掺BaGd2ZnO5上转换发光动力学过程的研究

BaGd2ZnO5∶Yb3+,Er3+是目前报道的上转换效率最高的发光材料,有广泛的应用前景,但到目前为止还没有关于该基质材料中Er3+发光动力学过程研究的报道。采用溶胶凝胶法制备BaGd2ZnO5∶Yb3+,Er3+上转换发光材料,测量不同激发密度下上转换光发射功率及上转换效率。数据表明:当激发密度较低时,绿色光发射强度与激发光功率的二次方成正比;激发密度较高时,与激发光功率的一次方成正比;上转换能量效率先增大后减小,具有一个极大值。通过建立不同激发密度下,Er3+离子4 S3/2能级上转换光发射速率方程模型,阐述了产生这一现象的动力学过程和绿色光发射产生的机理。在弱激发条件下,用方波调制的971nm LD激光激发BaGd2ZnO5∶Yb3+,Er3+样品,测量上转换绿光的上升和衰减过程,用Er3+离子4 S3/2能级的速率方程拟合绿光的上升和衰减过程确定相关参数,证实Er3+离子4 S3/2能级粒子布居主要来自于Yb3+→Er3+的能量传递。     

单片集成微环反射器可调谐半导体环形激光器理论和数值模型(英)

设计了一种新颖的快速可调谐激光器。这种激光器在恒定电流泵浦的有源微环组成的半导体环形激光器腔外部集成一个可调谐的无源微环反射器,其结构将决定激光器激射腔模的有源腔和无源可调谐部分分离,有助于提高调谐速度。与光栅结构的激光器相比,该激光器结构简单,具有强烈的选模功能,不需要相位匹配部分,输出波长不受调谐部分热效应的影响。基于多模速率方程建立了激光器的理论和数值模型,数值仿真结果表明该激光器能在选取的15个腔模范围内完成数字调谐,且具有40 mA的较低阈值电流和适中的边模抑制比。     

飞秒激光作用下硅载流子浓度的超快变化过程数值模拟

根据硅材料的各参数和载流子浓度的速率方程,对超短脉冲激光辐照硅后栽流子浓度随时间的变化过程进行了数值计算。从硅载流子浓度驰豫速率方程出发,在单一载流子温度假设的基础上,推导出简化后的硅载流子浓度驰豫速率方程,并在Matlab平台上用4阶龙格-库塔法对微分方程进行了数值计算。数值计算和实验结果相似性较好。     

镱原子激光冷却的动力学分析

从原子能级演化的速率方程出发,以镱(Yb)原子为研究对象,通过求解Yb原子在各能级演化的动力学行为,得到了Yb原子体系的冷却循环跃迁的存在能级,即单态跃迁~1s_0→~1p_1和单态到三态跃迁~1s_0→~3p_1,该结果与目前的实验完全符合.在不考虑相关碰撞的情况下,该方法从理论上分析了目前研究比较成熟的Yb原子,从而试图寻找一种能够方便找到复杂原子能级结构中冷却循环跃迁的普适方法并且用于指导实验,推动超冷原子物理研究的进程.