中国散裂中子源二期648 MHz超导腔调谐器设计

中国散裂中子源二期升级采用超导腔技术方案,其中在165～300 MeV能量段采用648 MHz 6-cell超导腔模组,每个模组中集成3只6-cell超导腔。超导腔工作在脉冲模式,为了保证超导腔2 K下的频率满足运行要求,每只超导腔需要一套低温调谐器对其频率进行精确调节控制。针对648 MHz 6-cell超导腔的结构和运行特点进行了低温调谐器的设计,采用快慢组合机构补偿超导腔的频率偏移,对调谐器的基本性能和超导腔脉冲模式运行下的动态洛伦兹失谐进行了分析。     

80 Gb/s高速PAM4调制850 nm垂直腔面发射激光器

展示了高速直接调制850 nm氧化物限制垂直腔面发射激光器（VCSEL）的结果。优化设计应变InGaAs/AlGaAs量子阱以实现高微分增益,通过表面刻蚀来调节光子寿命实现响应平坦化。研制的氧化物孔径约7μm的VCSEL具有平坦的频率响应,3 dB调制带宽为24 GHz,相对噪声强度值-155 dB/Hz,未采用任何预加重和均衡技术情况下PAM4调制数据传输速率达80 Gb/s。     

应用于单纵模光纤激光器的复合环腔滤波器的理论仿真

提出了一种用于单纵模激光器选模的基于光纤耦合器的光纤复合环腔（CRC）滤波器的仿真方法,利用该方法对两种新型双耦合器双环CRC(DCDR-CRC)滤波器及三耦合器双环CRC(TCDR-CRC)滤波器进行了理论仿真,通过引入游标原理,分析了两种滤波器在不同环长差下的滤波特性,并通过调整DCDR-CRC及TCDR-CRC的耦合比、环长及环长差,对有效自由光谱范围（FSR）、抑制比（SR）及主透射峰带宽进行优化,计算结果表明优化后环腔的有效FSR可有效抑制波长选择器传输通带内的增益竞争,较低的SR可以抑制CRC滤波器相邻透射峰之间的增益竞争,较窄的主透射峰可以保证仅有一个激光器的纵模被选择。     

10 MeV同轴腔电子加速器辐射屏蔽设计

中国科学院近代物理研究所自主研制了一台同轴腔电子加速器,能产生10 MeV,10 mA的辐照电子束,建成后有望成为我国首台国产化的花瓣形电子辐照加速器。为保证该装置运行时的辐射安全,为今后同类型装置的辐射屏蔽设计提供参考,对该加速器开展了辐射屏蔽研究。首先结合装置的使用情况给出了一种地上为主机室地下为辐照室的半地下机房结构,然后采用蒙卡程序FLUKA计算了相关墙体的厚度。在蒙卡计算中,基于同轴腔加速器的束流损失特点,建立了适用于该类型装置的蒙卡源项输入模型,充分考虑了决定辐射场的主要束损点,同时设置相对简单。结果表明:在设定的屏蔽外剂量率目标下,以普通混凝土作为屏蔽材料,主机室的侧墙、顶板和辐照室顶板的厚度分别需要160～220,110～150,150 cm。     

GHz重复频率亚百飞秒克尔透镜锁模Yb:CaYAlO4激光器

GHz重复频率飞秒激光具有高单纵模功率和高采样速率等优点,在科学前沿和工业加工等领域具有重要的应用价值.受限于锁模原理和泵浦源的可用功率, GHz重复频率克尔透镜锁模激光器的平均输出功率通常仅为数十到百毫瓦量级,限制了其直接应用.基于此,本文报道了利用高功率单模光纤激光器泵浦的GHz重复频率高功率克尔透镜锁模飞秒激光器.通过合理的腔模设计,构建了四镜环形腔结构,使晶体中激光模式可以和整形后的泵浦光形成良好匹配,以利于软孔克尔透镜锁模的实现.在8 W的泵浦功率下,首次在Yb:CaYAlO₄激光器中实现了GHz重复频率的亚百飞秒高功率锁模运转,平均输出功率为2.1 W,重复频率为1.8 GHz,脉冲宽度为88 fs,对应峰值功率大于10 kW.该实验结果表明Yb:CaYAlO₄晶体具有产生GHz重复频率高功率飞秒激光的潜力,高功率短脉宽GHz飞秒激光器可为光学频率梳和微加工等领域提供优质光源.     

背景气体对激光等离子体和外磁场界面上槽纹不稳定性的影响

等离子体在外磁场中膨胀产生的抗磁腔和不稳定性是空间物理和聚变物理中的重要现象.本文实验研究了激光产生的等离子体在外磁场中膨胀时在抗磁腔表面产生的槽纹不稳定性,数据分析显示实验中观察到的不稳定性属于大拉莫尔半径槽纹不稳定性.实验发现充入稀薄背景气体能够显著抑制槽纹不稳定性的发展,背景气体气压超过50 Pa时(约为抗磁腔表面等离子体密度的1%),槽纹不稳定性几乎被完全抑制.动理学分析表明离子-离子碰撞是抑制不稳定性发展的主要因素.这些结果对磁场辅助激光聚变和爆炸空间物理现象等领域有重要参考价值.     

冷原子系综中光纤腔增强且高保真度的光学存储

利用原子系综中的Duan-Lukin-Cirac-Zoller (DLCZ)过程可产生光与原子记忆(自旋波)量子纠缠,该纠缠可作为量子中继的重要元件.随着量子信息研究的深入发展,人们对量子信息存储其灵活多样性、可控性等方面提出更高的要求.本文在冷原子系综中演示了一种基于DLCZ过程的光纤腔增强且高保真度的光学存储方案,即将87Rb原子系综放于设计的光纤腔中,通过光纤腔增强“写出”和“读出”光子与原子系综的耦合实现自旋波量子信息的有效恢复,同时具有较高的保真度.观察到有腔且锁定的情况下斯托克斯光子产生概率比无腔时增加4.6倍,原子自旋波读出效率增加1.6倍,实验实现22%的读出效率并具有92%的量子态保真度,该读出效率对应一个40%的本质读出效率.这种高度可恢复、高量子态保真度的原子-光子纠缠源,可为未来长距离量子通信及广域大规模量子网络构建的实现提供另一种有效的途径.     

基于超高效液相色谱－串联质谱的不同加工干燥方法下的杜仲代谢组学分析

考察了不同加工干燥方法对杜仲整体代谢产物的影响。分别制备新鲜杜仲、堆置“发汗”、烫泡“发汗”和阴干杜仲样品,进行超高效液相色谱－串联质谱代谢组学分析。通过主成分分析（PCA）、正交偏最小二乘法判别分析（OPLS－DA）等多元统计分析方法,筛选出不同加工干燥方法下杜仲的差异代谢物,比较其相对含量。结果显示,4个组的杜仲样品在PCA得分图中可明显区分。与新鲜杜仲相比,杜仲加工干燥后有170种以上的代谢物发生显著变化,其中超过80%的代谢物表达上调。3种加工干燥方法之间,堆置“发汗”杜仲的上调代谢物数量较多,且有利于木脂素和香豆素类、环烯醚萜类、醌类成分的合成;阴干有利于酚酸类成分的保留,烫泡“发汗”则有利于黄酮类成分的保留。通过比较不同加工干燥方法下杜仲的差异代谢物,为探究杜仲药材的品质形成机制及优选其加工方法提供了科学依据。     

微流控芯片－质谱联用技术在细胞代谢与药物代谢中的研究进展

细胞代谢与药物代谢是新药筛选和研发的关键环节,在推动人类大健康发展进程中具有重要意义。通常情况下,细胞代谢和药物筛选以传统细胞培养测定研究为主,多为静态培养条件,无法很好地模拟体内细胞动态微环境。微流控芯片－质谱联用是近年发展起来的一种新型高通量分析技术。微流控芯片模块可高度模拟细胞体内动态微环境,与质谱联用可实时在线检测样品物质,具有高效、快速、简便、样品和试剂消耗低等特点,广泛应用于细胞代谢和药物代谢分析,有利于加速药物筛选研发进程。该文重点综述了微流控芯片－质谱联用技术及其在细胞代谢和药物代谢方面的应用概况,并对目前存在的局限性进行了讨论和展望,以期为微流控芯片－质谱联用技术在新药研发与细胞分析领域的发展提供参考。     

超高效液相色谱－四极杆－飞行时间质谱技术非靶向定性筛查猪肉中79种药物残留

利用超高效液相色谱－四极杆－飞行时间质谱（UPLC－Q－TOF MS）建立了猪肉中79种药物残留的非靶向定性筛查方法。猪肉样本采用0.5%（体积分数）甲酸－乙腈溶液先提取,甲醇后提取的组合提取方式,离心后上清液通过FAVEX－NM50兽药残留快速柱净化。以Acquity UPLC BEH HSS－C18色谱柱（2.1 mm × 150 mm,1.7 μm）进行分离,UPLC－Q－TOF MS电喷雾正离子模式电离,全信息串联质谱（MSE）模式检测。79种物质在相应范围内的线性关系良好,相关系数（r2）均不小于0.99,方法的检出限和定量下限分别为0.05 ~ 10 μg/kg和0.10 ~ 20 μg/kg。基于实验室自建质谱数据库,对模拟阳性样本以及市售猪肉样本进行筛查,同时使用高灵敏度Xevo TQ－S串联四极杆质谱多反应监测模式（MRM）对市售猪肉样本进行验证。结果表明,所建立的方法高效、快速、通量高,适用于猪肉中药物残留的筛查和鉴定。