大功率VCSEL三角列阵的空间相干性

由厄米-高斯光束理论和空间相干性定理出发,研究了大功率垂直腔面发射激光器(VCSEL)三角形列阵器件的光束质量和空间相干特性.采用二阶距法和空间相干度积分法得到980 nm波段VCSEL三角列阵器件的远场发散角和空间相干度,并讨论了列阵器件单元间距对其远场特性和空间相干特性的影响.实验结果表明:当三角列阵单元孔径为150 μm时,随着列阵单元间距由200 μm增大到300 μm,列阵器件的远场发散角由9.5°增加到12.5°,而其空间相干度由0.719减小到0.526.在相同注入电流条件下,3种列阵器件的出光功率基本相同.     

Si/SiO2高对比光栅参数对反射率的影响

为解决850 nm波长VCSEL表面的GaAs/空气材料的高对比亚波长光栅( HCGs)稳定性差的问题,设计了基于Si/SiO2材料的高对比亚波长光栅。研究了850 nm波长高稳定、高反射率(>99.5%)的高对比亚波长矩形光栅参数的变化对反射率的影响。利用有限元分析软件计算了Si/SiO2高对比亚波长光栅的高度、填充因子、周期、刻蚀深度及光栅倾角等各个参数的变化对850 nm的反射率影响。计算结果表明：当波长为850 nm的TE光从SiO2正入射到矩形HCGs且只有在光栅的倾角大于88°的小范围内变化时,HCGs的反射率才大于0.995,而光栅的其他参数对HCGs反射率的影响可以忽略不计。     

介质膜集成衬底垂直外腔面发射激光器

垂直外腔面发射激光器(VECSEL)可以实现大功率的高光束质量输出.针对外腔制作工艺复杂、腔体结构松散的缺点,研制了一种介质膜集成衬底表面外腔底面发射激光器.将衬底表面生长的多层介质绝缘薄膜与N-DBR、P-DBR共同构成复合腔结构,衬底充当外腔.该结构能够抑制高阶模式,进而优化输出光谱及远场发散角等光束特性.在已有的理论指导下,制作了有源区直径为200 μm、外腔腔长250 μm的VECSEL.室温下,向器件连续直流注入3.4A,测试得到输出功率为260 mW,远场发散角的半角宽度为3.8°,光谱半高全宽为0.046 nm.与常规结构底面发射VCSEL进行比较,发现VECSEL器件的光束质量得到了明显改善,实验结果与理论仿真结果有较好的一致性.     

T型行人流通道建模及滑模控制方法北大核心CSCD

对行人在不同通道结构中的疏散方式的研究,在优化通行效率,避免事故发生以及设计通道结构中都具有重要价值.首先,基于行人流宏观模型和质量守恒定理,建立了一个具有数个可控出入口的T型通道行人流模型.然后,以避免拥堵并且最大化整体模型通行量的控制目标,采用级联的方式,设计了一种滑模控制器,用李雅普诺夫稳定性原理证明了系统的稳定性,同时采取了边界层的方法来抑制抖振现象.最后,进行了数值仿真,结果表明,滑模控制器达到了控制目标,并且边界层方法有效地抑制了控制器的抖振.     

电感耦合等离子体原子发射光谱法测定磷铁中磷、锰、钛和铝

提出了用硝酸-氢氟酸溶解磷铁样品后经高氯酸冒烟除氟,在硝酸(1+99)溶液中,采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定其中的磷、锰、钛和铝等成分。选择波长为213.618,257.610,334.941,308.215nm的4条谱线依次作为磷、锰、钛和铝测定的分析线。应用此方法分析了4个磷铁样品,其中包括一个国家标准物质GBW 01429,测得结果与化学法的测定结果或与认定值相符。磷、锰、钛和铝测定值的相对标准偏差(n=6)分别为0.49%,0.43%,0.83%,9.0%。     

基于三频点声速测量的气体压强合成算法

利用声速测量精度高, 测量方法简单的特点, 提出一种基于三个频率点测量声速合成气体压强的算法。首先在三个频率点测量声速, 然后计算得到声速频散谱拐点的弛豫频率, 最后根据弛豫频率与压强成线性正比的关系得到气体压强, 仿真结果验证了该算法的可行性。为在线实时检测气体腔体压强提供了一种技术简单、精度高的超声方法。     

不同填料吸附固定化藻菌共生体在畜禽养殖废水处理中的效果对比

为提升藻菌共生体系对畜禽养殖废水的脱氮除磷效果,搭建曝气管式光生物反应器,与藻菌吸附固定化技术相结合,通过投加3种不同填料和无填料的悬浮藻菌体系对比,选取在曝气条件下适合处理高氮磷浓度废水的固定化填料。实验表明,聚氨酯海绵（PF）填料吸附固定化藻菌生物量干重0.3354 g·g-1,辫式纤维填料0.3732 g·g-1,高密度聚乙烯K1填料0.0135 g·g-1。填料能促进藻菌共生,增大絮体粒径。在初始COD浓度1836 mg·L-1,NH+4-N初始浓度524 mg·L-1,TP浓度30 mg·L-1的模拟畜禽养殖废水中,采用聚氨酯海绵填料的藻菌吸附固定化系统对NH+4-N去除率达到99.81%、TN去除率58.37%,TP去除率71.7%;辫式纤维填料NH+4-N去除率85.87%、TN去除率59.10%,TP去除率70.74%;高密度聚乙烯K1填料NH+4-N去除率94.68%、TN去除率38.06%,TP去除率59.21%。综合污染物去除效果,在处理高氮磷浓度的养殖废水中,采用PF填料是最佳的选择。     

胞嘧啶在沉积激光烧蚀Ag纳米颗粒电极上的SERS分析

用Nd:YAG激光器在二次去离子水中烧蚀银片,制备出了尺度分布均匀、并且具有很好的稳定性的"化学纯净"的Ag胶体系,并在电化学体系中将这种银胶沉积在粗糙的银电极表面,研究了胞嘧啶分子吸附在沉积Ag纳米颗粒电极表面随电极电位改变的表面增强拉曼光谱(SERS)。分析表明:(1)沉积银纳米颗粒的电极将金属电极与金属溶胶体系各自的优势很好的结合起来,形成了一种高效的SERS活性基底。(2)胞嘧啶在沉积银颗粒的电极表面以N3位竖直吸附,并且随着电位的负移,大多数SERS峰的位置发生了红移,表明胞嘧啶在电极表面吸附作用减弱。     

Novel single-transverse-mode control of VCSELs with dielectric mode filter

We establish a novel method of controlling the transverse modes of vertical cavity surface emitting lasers(VCSELs)to achieve 1 mW single-fundamental-mode lasing. A dielectric mode filter is installed on top of the VCSEL. The dielectric layer(SiO_2) is deposited and patterned to modify the mirror reflectivity across the oxide aperture via antiphase reflections.This mode selection is nondestructive and universally applicable for other structures under single transverse mode. Destructive etching techniques(dry/wet) or epitaxial regrowth are also not required. This method simplifies the preparation process and improves the repeatability of the device. Measurements show that under continuous-wave current injection, the side-mode suppression ratio exceeds 30 dB.     

大涡模拟的壁模型及其应用

大涡模拟是研究湍流的非定常特性的重要方法. 但解析壁面层的大涡模拟所需的计算量与直接数值模拟相当,是大涡模拟在高雷诺数壁湍流数值模拟中所面临的主要困难. 解析壁面层所需的网格尺度与壁面黏性长度同量级,是引起壁湍流大涡模拟计算量增加的主要原因. 壁模型通过模化近壁流动避免了完全解析壁面层,可以显著地降低壁湍流大涡模拟的计算量,是克服上述困难的有效方法. 本文介绍了大涡模拟壁模型的主要类型;详细讨论了常用的壁面应力模型,特别是平衡层模型和双层模型的构建思路和特点;基于近壁流动的特征讨论了应力边界条件的必要性和适用性;指出了壁面应力模型的局限性以及考虑非平衡效应修正的各种方法;讨论了壁面应力模型的研究历史、最新进展和发展趋势,给出了常用的壁面应力模型的分支与发展关系图;并基于Werner-Wengle模型实现了周期山状流的大涡模拟.