飞秒纳秒脉冲激光微构造和掺杂单晶硅

在SF6气氛下，分别利用钛宝石飞秒脉冲激光与掺钕钇铝石榴石纳秒脉冲激光对单晶硅表面进行了微构造和重掺杂，以用于光伏材料。对制备的单晶硅表面微结构的形貌、结晶性和硫元素杂质含量与分布进行了研究。实验结果表明纳秒脉冲激光制备的单晶硅表面微结构的薄层电阻较小，缺陷密度较低（结晶性高），硫元素杂质含量较高且在表面分布的范围较广，深度较大（约1 m）。此外，材料的可见-近红外波段吸收率可接近80%。基于纳秒脉冲激光微构造的单晶硅的优异性能，在样品表面制备了有效光照面积达8 cm2的太阳能电池。其中，最佳太阳能电池的串联电阻、开路电压、短路电流密度分别为0.5 , 503 mV, 35 mA/cm2，转换效率约12%。上述太阳能电池性能还可通过优化制备工艺进一步提高。     

GaN薄膜的溶胶-凝胶法制备及其表征

采用溶胶凝胶法成功地制备出氮化镓薄膜.以单质镓为镓源制备镓盐溶液、柠檬酸为络合剂制备出前驱体溶胶,再甩胶于Si(111) 衬底上,在氨气氛下热处理制备出GaN薄膜.X射线衍射（XRD）分析及选区衍射分析（SAED）表明所制备的薄膜是六角纤锌矿结构GaN薄膜;XPS分析其表面,结果显示样品中的镓元素、氮元素均以化合态存在,且Ga：N约为1：1;PL谱分析结果表明所制备的薄膜具有优良的发光性能.     

光学窗口材料激光辐照热-力效应的解析计算研究

建立了高功率连续激光辐照透明光学材料的热力学模型,通过积分变换方法求解三维热传导方程,得出了激光辐照引起的瞬态温度场分布的精确解析解,并在此基础上进一步求得热应力场的瞬态分布。以1.315μm的高能氧碘激光辐照熔石英玻璃为例,计算了熔石英在激光辐照下的温度场与热应力场分布,分析了其激光损伤机理。研究结果表明由于熔石英具有优良的热稳定性,温度不均匀分布所产生的热应力相对较小,激光损伤主要是受辐照区域温度值超过材料熔点发生熔融破坏。理论分析结果与相关的实验结论一致,说明所建立激光辐照效应模型的合理性。     

多脉冲激光对胶合透镜热破坏效应研究

具有一定强度的激光辐照胶合透镜时可造成透镜的破坏.建立了多脉冲激光与材料相互作用的一维非稳态温度场模型，计算了瞬态温度场分布，并对胶合透镜前表面的熔融和胶合材料的软化进行了数值模拟研究.利用频率为10Hz，脉冲宽度为200ns，峰值功率为20MW的CO₂激光对胶合透镜进行辐照实验研究.实验表明，当激光辐照时间为12s时，胶合透镜前表面发生熔融破坏；当照射时间为30s时，胶合材料发生软化并出现彩色斑纹，透镜完全破坏，理论分析与实验结果相符. 关键词： 胶合透镜 激光辐照 激光破坏     

2-甲酰基和4-甲酰基雌酚酮-17-乙二醇缩酮的晶体和分子结构研究

雌酚酮-17-乙二醇酮与Grjgnard试剂作用后,在六甲基磷三胺存在下与聚甲醛反应可生成2-甲酰基雌酚酮-17-乙二醇缩酮(1)。作者在进行柱层析分离时曾得到一部分产品,经~1HNMR和~(13)CNMR鉴定为2-甲酰基雌酚酮-17-乙二醇缩酮(1)和4-甲酰基雌酚酮-17-乙二醇缩酮(2)的混合物。本文对此二化合物的晶体和分子结构作了研究。     

一种设计环形汇聚光栅反射镜的新方法

提出了一种利用数学变换来快速设计环形汇聚光栅反射镜的方法.通过分析具体的物理场景,抽象出已有条形汇聚光栅的"线"汇聚特性与所要设计的"点"汇聚特性在数学上对应的变换关系,然后用该数学变换对条形汇聚光栅进行外形上的变换,外形变换后的条形光栅即为可以实现"点"汇聚的环形光栅.用有限元算法对设计的环形汇聚光栅进行仿真,仿真证明采用该方法设计的环形光栅可以很好地实现高反、高汇聚.采用这一方法,设计了直径为29.788μm的环形光栅反射镜,当垂直入射的径向偏振光从设计的环形光栅表面反射回来后将发生汇聚,汇聚焦点位于环形光栅表面10μm处.经计算,反射镜的数值孔径为0.8302,反射率为0.9163,在焦点所在的汇聚面上,汇聚光栅电场分布的半高宽为1.5548μm.     

一种新型光学微腔的理论分析

应用波动光学理论,分析了一种新型锥顶柱状光学微腔的本征模式,得到了谐振腔的谐振波长表达式.在谐振波长1550 nm附近进行了设计与仿真优化,优化结果显示新型谐振腔与传统平行腔相比,在腔长为4512.5 nm,直径为3134.4 nm时,其品质因数可以提高22.4%,达到了49928.5,同时谐振腔的有效模式体积减小了47.8%.     

叉状光电探测器阵列电极的设计与优化

针对行波光电探测器阵列(TW-PDA)的传输时延导致各路电信号在输出终端产生相位失配,影响整体频率响应的问题,提出了一种叉状光电探测器阵列(F-PDA)的电极结构.该电极采用对称连接结构代替TW-PDA的逐级连接结构的方法,使得各路光电探测器单元与信号输出终端的距离保持一致,从而克服传统结构中由于传输时延带来的一系列问题.电极的结构参数经HFSS进行设计并优化后,在100GHz内的最大插入损耗不超过1.5dB,特征阻抗稳定于50Ω左右.实验结果表明,制备的TW-PDA在40GHz下的插入损耗约2.5dB,3dB带宽约6.9GHz;而F-PDA对应的测试结果分别约1.36dB以及13.8GHz.相比而言,本文提出的结构存在明显的性能提升.