Experimental studies of extraordinary light transmission through periodic arrays of subwavelength square and rectangular holes in metal films

We fabricate a series of periodic arrays of subwavelength square and rectangular air holes on gold films, and measure the transmission spectra of these metallic nanostructures. By changing some geometrical and physical parameters, such as array period, air hole size and shape, and the incident light polarization, we verify that both global surface plasmon resonance and localized waveguide mode resonance are influential on enhancing the transmission of light through nanostructured metal films. These two resonances induce different behaviours of transmission peak shift. The transmission through the rectangular air-hole structures exhibits an obvious polarization effect dependent on the morphology. Numerical simulations are also made by a plane-wave transfer-matrix method and in good consistency with the experimental results.     

水热条件下酸催化氧化木质纤维生物质制取乙酸

木质纤维基生物质是一类新的能够生产液体燃料和化学品的可再生资源. 本文研究了木质纤维生物质在水热条件下, 以少量无机酸作为酸催化剂, 氧气作为氧化剂(2.0 MPa), 经过"一锅两步法"转化成乙酸的反应. 以玉米秸秆作为反应原料时, 最高可以获得21.3 wt%的乙酸, 占据整个液体产物质量比例的84.6% (选择性). 同时, 将反应推广到玉米芯, 甘蔗渣, 竹子, 杨木和松木等多种生物质原料的转化, 同样取得了较高的乙酸产率. 最后, 我们对木质纤维生物质转化到乙酸的反应过程进行了研究. 研究表明木质纤维生物质中的碳水化合物六碳糖是乙酸的主要来源, 六碳糖经过脱水和水解生成乙酰丙酸中间体, 乙酰丙酸在氧化条件下断裂C-C键生成乙酸.     

氮原子与卤代甲烷反应的直接氢抽提过程研究

利用B3LYP理论研究了N(~4S)+CH_3X(X = H, F, Cl)反应体系的直接氢抽提过 程,分别得到了各反应物、产物和过渡态的优化构型和谐振频率。同时应用了6- 31G(d), 6-311+G(d,p)和6-311+ + G(2d,2p)基组,考察其大小对反应体系中各物 种构型及能量的影响。理论计算表明,随着基组的增加,反应势垒逐渐降低,反应 吸热减少。对比取代甲烷的情形,结果表明反应过程中卤素原子具有典型的诱导效 应,降低了抽提势垒。     

太赫兹波发射晶体的亚波长微棱锥增透结构的设计与实验研究

光学整流方法产生太赫兹(THz)辐射常用的非线性发射晶体在THz波段都具有较高的折射率, 使得很大一部分THz波由于晶体表面的菲涅尔反射而无法有效耦合输出. 本文报道了GaP晶体THz波发射器输出表面上亚波长微棱锥增透结构的设计和实验研究. 利用有效介质模型在理论上验证了亚波长光栅结构的增透效果, 并进一步设计了适用于不同频段的增透结构的参数. 实验中, 通过微机械加工手段在GaP晶体输出端面刻划了多种亚波长微棱锥结构, 验证了其增透效果及参数对增透频带的关系. 理论与实验的符合证明该设计思想也可用于其他THz波发射晶体. 关键词： THz波 光学整流 亚波长微棱锥增透结构 微加工     

Yb3+,Er3+:YAG透明陶瓷的制备和1.5 μm波段光谱性能研究

采用固相法和真空烧结技术制备了5at%Yb3+,2at%Er3+:YAG透明陶瓷.在1760 ℃真空烧结30 h后, 陶瓷样品具有较高透过率.SEM观察表明制备的透明陶瓷在晶粒和晶界处无气孔、第二相的存在.样品的吸收光谱和荧光光谱的测试结果表明: Yb3+在940 nm波长处有具有较强的吸收系数.样品在1030 nm波长的荧光寿命仅为0.274 ms,以及在1.5 μm波段的荧光衰减寿命曲线中,初始的荧光强度呈上升趋势,这些表明了Yb,Er:YAG陶瓷中的Yb3+→Er3+离子间存在能量转移.利用Judd-Ofelt理论拟合出Er3+的强度参数Ωλ,计算出了各能级跃迁寿命和积分发射截面等参数. Er3+离子在1.5 μm波段的光谱参数(发射截面和荧光寿命)的理论结果与实验结果符合较好.比较了Yb,Er:YAG透明陶瓷各能级跃迁的光谱参数, 1.5 μm波段对应的4 I13/2→4 I15/2能级跃迁较其他能级跃迁具有较大的发射截面、荧光分支比和上能级寿命,证明了 Er,Yb:YAG 透明陶瓷实现在1.5 μm人眼安全波段激光输出的可行性.     

Diode-pumped passively mode-locked sub-picosecond Yb:LuAG ceramic laser

In this paper the laser activities of a diode-pumped Yb:LuAG ceramic which was prepared by the solid-state reactive sintering method were reported. The maximum output power was 1.86 W in the continuous wave(CW) laser operation,corresponding to a slope efficiency of 53.6%. The CW laser could be tuned from 1030 to 1096 nm by inserting a prism in the cavity. With the assist of a semiconductor saturable absorber mirror(SESAM), passive mode-locking was realized,delivering sub-picosecond pulses with 933 fs duration and an average power of 532 m W at a repetition rate of 90.35 MHz.     

563～660 nm波段SO2+的PHOFEX连续谱

在超声分子束条件下,利用380.85 nm的电离激光使SO2分子经由[3+1]共振增强多光子电离(REMPI)产生纯净的SO2+(X 2A1)分子离子,用另一束解离激光在可见光波长区(563～660 nm)扫描获得了光解碎片SO+的激发(PHOFEX)谱.从563～660 nm波长区SO+的无结构连续谱以及SO2+解离的效率随波长增加而减少的实验事实,提供了SO2+(E,D,C)电子态附近存在α2A2对称性排斥态的证据,分析了产生SO+的[1+1]光解机理:(1)SO2+(X2A1)首先经由单光子激发到达B2B2中间态的密集能级区;(2)吸收另一个光子到达SO2+(E,D,C)电子态附近的α2A2排斥态,经由α2A2排斥态产生了到SO+(X2∏)+O(3Pg)的直接解离.     

LaCoO_3及Ca-Fe共掺陶瓷材料的制备及红外发射率研究

采用高温固相法制备了LaCoO_3和La_(0.75)Ca_(0.25)Co_(0.5)Fe_(0.5)O_3材料,通过XRD、SEM、XPS和IR等检测手段对材料进行表征分析,并运用计算机模拟软件CASTEP计算了材料的能带结构和光学性质。基于以上结果研究了钴酸镧系列材料的红外辐射性能,并分析了提高红外发射率的物理机制。结果表明:Ca-Fe共掺杂后试样的晶体结构由纯物质的菱方结构转变为立方结构,试样在2.5~5μm波段的发射率值从0.83提高到0.9,发射率提高的机理在于:Fe~(3+)Fe~(4+)和Co~(2+)Co~(3+)小极化子的形成增强了材料对自由载流子吸收;Co原子的3d轨道与Fe原子的3d轨道杂化在费米能级处形成杂质能级,促进了受激发电子的跃迁;Ca-Fe掺杂在一定程度上破坏了晶格的对称性,促进了晶格振动吸收,提高了材料的红外发射率。钴酸镧体系材料在中红外波段的红外发射性能优异,可在高温窑炉工业得以应用。     

高功率半导体巴条激光器的热特性分析

对采用5层叠焊的微通道无氧铜热沉冷却的巴条激光器进行了流体动力学(CFD)分析。建立了条宽10 mm、腔长1.5 mm巴条芯片的流固耦合共轭传热模型,得到了不同流量水冷下激光器的热阻和压力损失曲线。分析了300 m L/min水流时,激光器的温度分布和冷却水的流动性能。实验条件下,测试了该微通道热沉封装的808 nm巴条激光器的热阻和压力损失。数值计算和实验测试所得的结果一致,在300 m L/min水流下,巴条热阻为0.38℃/W,在温度不高于70℃时可满足连续模式下90 W的散热要求。