Ho3+/Yb3+共掺ZnO-Al2O3-GeO2-SiO2玻璃陶瓷的制备和上转换发光性质

综合ZnO-Al₂O₃-SiO₂系和锗酸盐玻璃陶瓷的优点,采用熔融-晶化法首次制备了Ho³⁺/Yb³⁺共掺以ZnAl₂O₄为主晶相的ZnO-Al₂O₃-GeO₂-SiO₂系玻璃陶瓷。因[GeO₄]四面体和[SiO₄]四面体都是玻璃网络形成体,讨论了GeO₂取代SiO₂对玻璃陶瓷样品硬度及发光性能的影响,最终确定GeO₂的取代量为10.55%（w/w）时,玻璃陶瓷综合性能最佳。在980 nm泵浦光的激发下,发现强的绿色（546 nm）和弱的红色（650 nm）上转换发光,并研究了不同Ho³⁺/Yb³⁺掺杂比对样品上转换发光的影响,最终结果表明当Ho³⁺/Yb³⁺掺杂比为1：11（n/n）时样品荧光强度最强,在绿色上转换发光材料方面具有潜在的应用。     

钕掺杂磷酸盐微晶玻璃的制备及表征

利用熔融和晶化技术制备掺钕磷酸盐玻璃陶瓷。 采用差热分析、X射线衍射、扫描电子显微镜、紫外 可见 近红外分光光度计及荧光光谱仪对材料进行表征和分析。 结果表明,在490～540 ℃核化1～2 h,在550 ℃晶化1～3 h,可制得主晶相为Al2SiO5的透明玻璃陶瓷。 其透过率可达69%,晶粒平均尺寸为90 nm,并随热处理时间的增加逐渐增大,但透过率降低。 由于Nd3+在热处理后进入到Al2SiO5晶相中,使荧光谱线在1 056 nm处峰值比原始玻璃强度大。     

Ho3+-Yb3+掺杂磷酸盐玻璃陶瓷的制备与发光性能

采用传统熔融法制备了Na_2O-Y_2O_3-P_2O_5-SiO_2前驱体玻璃,并对前驱体玻璃样品进行热处理,成功合成透明磷酸盐玻璃陶瓷。对玻璃陶瓷样品进行XRD分析确定玻璃基质中有Na_(3.6)Y_(1.8)(PO_4)_3晶体析出。讨论了热处理时间对玻璃陶瓷结晶度和晶粒尺寸的影响,确定热处理温度为655℃,热处理时间为2 h。比较Ho~(3+)单掺和Ho~(3+)-Yb~(3+)共掺玻璃陶瓷上转换发光强度,确定Ho~(3+)与Yb~(3+)的最佳掺杂物质的量之比为1∶2。同时讨论了Ho~(3+)-Yb~(3+)之间的能量转移。使用积分球测得样品的上转换发光量子效率。     

流体动压下乳化液迁移特性及润滑机理研究

乳化液广泛应用于机械加工装备,其在动压条件下迁移特性及润滑机理亟待明晰. 采用光干涉法测量了试制和商用两种乳化液在不同浓度梯度下的流体动压成膜厚度,使用光致荧光法研究了接触区外围乳液池三维分布及其迁移行为,结合各浓度下乳化液黏度、红外吸收光谱特征峰和粒径分布等表征结果,对低副接触下乳化液润滑机制进行了研究. 结果表明:在稀释过程中乳化液会发生油包水向水包油的流型转变,转变前后乳化液均有较好成膜能力;可观察到出口气穴和入口弯月面所需的卷吸速度随着乳化液浓度降低而增大;粒径较小乳化液滴可直接进入接触区,粒径大的液滴在进入接触区前发生破裂,油相经离水展着进入接触区起主要润滑作用.      

抑制光学系统中杂散光的非对称微结构的设计与加工

为抑制光学系统内部的杂散光反射,设计了一种具有非对称特征的新型微结构。该微结构通过减少镜面反射的方式,防止外部杂散光到达光学系统像面位置。为实现对非对称微结构的激光高速加工制备,提出了激光振镜加工系统进行倾斜加工的新方式。设计了新型的高速激光加工平台,制备了非对称的铝基微结构,并搭建了镜面反射测试实验和仿真综合实验对样品进行对比测试。结果表明,加工样品对杂散光具有良好的抑制效果。当设定入射角度为15°、照明光束为650 nm激光时,该微结构与常规的阳极氧化表面相比,抑制杂散光的性能提高了10倍,相对反射率仅为0.008%。     

掺钕锂铝硅玻璃陶瓷制备和发光性能研究

采用传统熔融及退火技术,引入合适的添加剂于相对低温下成功制备出掺钕锂铝硅玻璃,通过控制成核和析晶工艺制备出锂铝硅玻璃陶瓷。采用差热分析、X射线衍射、扫描电镜、紫外可见近红外分光光度计和荧光光谱仪对材料进行表征。三个发光谱带中心波长位于890 nm,1065 nm和1330 nm处,分别对应于4F3/2→4I9/2,4F3/2→4I11/2和4F3/2→4I13/2跃迁。玻璃陶瓷晶相及晶粒大小对Nd3 离子发光性能影响很大。当Nd3 离子进入晶粒尺寸为10~20 nm的β--锂霞石固溶体时,发光强度与基质玻璃相比明显增强,在1065 nm处的受激发射截面iσn达1.931×10-21cm2,比基质玻璃受激发射截面提高了约8%。当β--锂霞石固溶体晶粒尺寸接近可见光波长时钕离子发生荧光猝灭。而当β--锂霞石固溶体晶型转变为β--黝辉石固溶体时,荧光猝灭消失。     

Ho3+/Yb3+共掺ZnO-Al2O3-GeO2-SiO2玻璃陶瓷的制备和上转换发光性质

综合ZnO-Al_2O_3-SiO_2系和锗酸盐玻璃陶瓷的优点,采用熔融-晶化法首次制备了Ho~(3+)/Yb~(3+)共掺以ZnAl_2O_4为主晶相的ZnO-Al_2O_3-GeO_2-SiO_2系玻璃陶瓷。因[GeO_4]四面体和[SiO_4]四面体都是玻璃网络形成体,讨论了GeO_2取代SiO_2对玻璃陶瓷样品硬度及发光性能的影响,最终确定GeO_2的取代量为10.55%(w/w)时,玻璃陶瓷综合性能最佳。在980 nm泵浦光的激发下,发现强的绿色(546 nm)和弱的红色(650 nm)上转换发光,并研究了不同Ho~(3+)/Yb~(3+)掺杂比对样品上转换发光的影响,最终结果表明当Ho~(3+)/Yb~(3+)掺杂比为1∶11(n/n)时样品荧光强度最强,在绿色上转换发光材料方面具有潜在的应用。     

共沉淀法制备掺钕钇铝石榴石透明激光陶瓷的研究

掺钕钇铝石榴石(Nd∶YAG)多晶透明陶瓷具有良好的化学稳定性、光学性能和耐高温性能,是一种很有前途的激光工作物质。以Al(NO3).9H2O,Y2O3,Nd2O3和NH4HCO3为原料,(NH4)2SO4为静电稳定剂,正硅酸乙酯为添加剂,采用共沉淀法和反滴定方式于1100℃合成出分散均匀、团聚程度轻、YAG立方晶相的Nd∶YAG纳米前驱体粉末,经1700℃真空烧结5 h制备出Nd∶YAG透明陶瓷材料。采用TG-DTA,XRD,TEM,FT-PL和FEG-ESEM等测试手段对Nd∶YAG陶瓷材料进行了表征。研究结果表明:前驱体粉末在800℃时为无定型态,当温度达到890℃时析出大量的YAlO3(YAP)和少量的Y3Al5O12(YAG)晶体,当温度达到1012℃时就全部转化为YAG立方晶相;前驱体纳米粉末中存在团聚。Nd∶YAG陶瓷材料的激光工作波长为1.065μm,和相同组分的单晶相比存在轻微的红移现象;随着透射光波长的增加,透光率逐渐增加,在可见光区透光率约为45%,在近红外光区透光率约为58%。     

迭代最小二乘法用于非线性移相器的标定

针对移相干涉仪中移相器的非线性会影响测量结果准确性的问题,提出了一种基于迭代最小二乘拟合的标定干涉仪移相器的新方法。对移相器加电压并采集若干幅干涉图后,通过在帧间和帧内迭代开展最小二乘拟合可计算出干涉图间移相值,从而得出了电压值与移相值的对应关系曲线,通过对曲线作非线性拟合并对电压值进行精密调整,完成移相器的精确标定。在改造后的干涉仪上对此标定方法进行验证,与Zygo干涉仪相比,相同元件下两者测量结果之差的RMS值为1.726 nm。该标定方法可以降低高精度面形测量干涉仪对移相器线性度的要求。     

红外光电成像系统MTF测试技术分析

调制传递函数是评价红外光电成像系统整机成像质量的重要指标之一。通常MTF的测试方法有狭缝法和刀口法等。详述了倾斜目标靶（斜狭缝和斜刀口）测试MTF的测试原理,并且对该两种方法进行了比对实验。提出一种改进刀口法,将多行数据刃边对齐并排列成一行数据作为刀口扩散函数,能增加采样点数和采样率并提高测试分辨率,进而得到刀口图像,对每行数据先微分得到各行LSF(线扩散函数),再对LSF多行数据构成的新图像按照斜缝法处理过程计算MTF。实验验证表明,该方法数据能够有效地降低在MTF测试过程中的噪声影响,与斜缝法MTF测试结果差值最大不超过7.5%。