A high-power high-stability Q-switched green laser with intracavity frequency doubling using a diode-pumped composite ceramic Nd：YAG laser

We successfully obtain a high-average-power high-stability Q-switched green laser based on diode-side-pumped composite ceramic Nd:YAG in a straight plano-concave cavity. The temperature distribution in composite ceramic Nd:YAG crystal is numerically analyzed and compared with that of conventional Nd:YAG crystal. By using a composite ceramic Nd:YAG rod and a type-II high gray track resistance KTP (HGTR-KTP) crystal, a green laser with an average output power of 165 W is obtained at a repetition rate of 25 kHz, with a diode-to-green optical conversion of 14.68%, and a pulse width of 162 ns. To the best of our knowledge, both the output power and optical-to-optical efficiency are the highest values for green laser systems with intracavity frequency doubling of this novel composite ceramic Nd:YAG laser to date. The power fluctuation at around 160 W is lower than 0.3% in 2.5 hours.     

高中数学课程中的《球面几何》

《球面几何》是《普通高中数学课程标准（实验）》（以下简称《标准》）系列3中的一个专题．诚如《标准》在“课程的基本理念”中指出：“必修系列课程是为了满足所有学生的共同需求，选修系列课程是为了满足学生的不同数学需求，它仍然是学生发展所需要的基础性数学课程．”《标准》在“关于课程设置的说明”中指出：系列3和系列4是为对数学有兴趣和希望进一步提高数学素养的学生而设置的，[第一段]     

基于探测器模型的MPPC标定方法

探测器的光子数分辨能力是精确描述多光子态的突破口,近年来受到广泛的关注。光子数可分辨探测器有望被进一步应用于量子光学基础研究、量子成像、量子计算、量子通讯以及远距离激光测距等领域。基于空间复用原理的多像素光子计数器具有常温下稳定高效的光子数可分辨探测能力,加上尺寸和成本上的优势使得它成为光子数可分辨探测应用的首选。针对多像素光子计数器,我们通过建模给出了能描述探测器量子特性的标准矫正方法,系统地考虑了探测器量子效率、噪声、各像素点感光面的光子入射效率对量子特性的影响,给出了不同光子数态的正定算子估值测量和魏格纳函数。     

低温辐射计黑体腔吸收率分析

低温辐射计是目前国际上光辐射功率计量中准确度最高的测量系统，其光辐射测量不确定度可达10-5量级，目前国内仅有少数研究机构从国外引进低温辐射计开展计量研究，亟待发展国产低温辐射计替代进口产品。由于低温辐射计采用低温超导状态下的电替代测量原理进行光辐射功率测量，发展低温辐射计的难点之一在于研制黑体吸收腔这一核心光辐射接收器件，并要求黑体腔在各波长下的吸收率都要达到0.999 9以上。为研制超高光谱吸收率的黑体吸收腔，系统性分析了各影响黑体腔光谱吸收率因素，在此基础上利用蒙特卡罗光线追迹方法重点研究了光谱波长、腔体长度、黑材料漫反射系数、黑材料吸收率和入射光空间位置等对斜底黑体腔光谱吸收率的影响。研究结果表明：在300～1 100 nm波长范围内黑体腔吸收率与其内壁涂黑材料的吸收率呈正相关，且在300～1 000 nm范围内的吸收率都达到了0.999 9以上，其中在700 nm处的吸收率取得最大值0.999 941 5，表明采用该类型黑材料的黑体腔只在300～1 000 nm范围内满足低温辐射计设计要求，后续需要根据仿真和测试结果对低温辐射计在不同波长下的光电不等效性进行修正；在黑体腔结构和口径确定的情况下，黑体腔吸收率将随腔长增加而逐渐升高，在40 mm后变化趋缓，并在65 mm后逐渐趋于平衡，考虑到低温辐射计低温舱对腔体尺寸的限制，认为腔体长度与口径之比为6.5时较为合适；黑体腔吸收率还受黑材料的漫反射系数影响，随着黑材料漫反射系数的提高，腔体吸收率呈现近似线性下降，所以在选择黑体腔涂黑材料时，在吸收率等指标相同的情况下应尽量选择镜面吸收黑；黑材料吸收率从0.8到1的变化过程中，腔体吸收率提升了0.05个百分点，且黑材料吸收率为0.92时腔体吸收率可达到0.999 9以上，表明黑材料在其有效工作波长范围内任一点的光谱吸收率都要大于0.92；腔体吸收率还受入射光投射的空间位置影响，光线位置越靠近斜底腔顶点处，腔体吸收率越高，但整体吸收率变化不明显，光线位置对腔体吸收率影响只有不到0.004个百分点，几乎可以忽略，认为斜底腔不同位置处的吸收率是均匀的。研究结果对低温辐射计黑体腔研制有一定参考价值。     

基于标准探测器的硅单光子雪崩探测器探测效率测量

针对硅单光子雪崩探测器探测效率高准确度测量的需要,建立了一套溯源至标准探测器的硅单光子探测器探测效率测量装置。首先通过大动态范围高精度衰减产生光子数已知的准单光子源来校准探测器的探测效率,其次对影响探测效率测量的后脉冲概率和死时间进行了分析与测量,最后系统分析了各测量不确定度的来源,实现了硅单光子雪崩探测器在632.8nm波长处探测效率测量不确定度达到0.6%(k=2)。该装置采用超连续谱光源与单色仪组合输出单色光源,结合标准探测器,可根据需要实现硅单光子雪崩探测器宽波段内的探测效率自动化测量。     

基于连续和脉冲激光泵浦的相关光子实验比对

为在相关光子定标技术工程化过程中选择合适的泵浦机制及相位匹配模式,开展了基于连续和脉冲激光的相关光子比对实验.采用355nm连续激光泵浦偏硼酸钡晶体产生相关光子对,对晶体吸收、透射损耗以及光学元件透过率进行测量和修正,同时使用基于时间幅度转换的符合测量方法,得到单光子探测器量子效率为59.15%.利用518nm脉冲激光泵浦周期极化磷酸钛氧钾晶体,采用准相位匹配技术获取相同波段的相关光子,基于时间幅度转换的符合测量方法得到单光子探测器量子效率为59%.比对实验结果,两套定标装置方法的测量结果之差在0.25%以内,主要误差来源于单光子探测器的响应非线性、光路透过率修正误差和单光子探测量子效率面非均匀性.实验结果验证了相关光子定标技术可随时随地复现的优点,以及相关光子定标结果不受泵浦机制差异和实验装置差异的影响,可为相关光子技术工程化中的激光器工作模式和相位匹配方式的选择提供参考依据.     

多壁碳纳米管促进制冷剂水合物生成实验研究

选用纯多壁碳纳米管、羧基化和羟基化多壁碳纳米管分别与十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)复配,制备稳定的碳纳米流体,促进HCFC-141b水合物生成,并基于恒温定容法测定水合物生成温度曲线。结果表明,纯多壁碳纳米管、羧基化和羟基化多壁碳纳米管最佳添加量均为60 ppm,诱导时间分别为94.8 min、62.6 min和51.4 min,蓄冷密度分别为263.64 kJ/kg、280.07 kJ/kg和286.61 kJ/kg。多壁碳纳米管超高的比表面积和优良的导热性增强了两相接触面积、提供了更多成核位点,促进水合物快速生成。     

面向光学器件透反射率测量的声光调制型激光功率稳定系统设计

在各类光学系统设计过程中,由于实验系统对于光学器件的透反射率要求不同,需要确定光学器件的透反射率。本文设计了一种对光学器件的透反射率进行精准测量及标定的系统,该系统通过对激光光源进行声光调制,使得激光输出功率的稳定度显著提高,避免了测量时光源不稳定带来的较大误差。实验结果表明,该系统能够稳定光源输出功率,稳定度维持在0.05%/h,甚至更高的水平,满足了光学器件透反射率测量的误差小,精度高等要求。     

基于相关光子的单光子探测器量子效率测量系统

为准确测量近红外波段单光子探测器量子效率,搭建了基于自发参量下转换效应的测量系统.系统利用中心波长为518nm的脉冲激光泵浦周期极化磷酸氧钛钾晶体,通过自发参量下转换过程产生相关光子对,分别测量了Si和InGaAs雪崩光电二极管单光子探测器在778nm和1 550nm波长点的量子效率,并对测量不确定度进行了分析.实验表明,该装置可以测量近红外单光子探测器量子效率参量,测量不确定度均优于1%.     

高中数学课程中的《球面几何》(续)

这是一个很有趣的问题.由于球面三角形的每条边长都是大圆的劣弧,都小于大圆周长的一半,因此,球面三角形的周长小于3/2个大圆周长,不能任意长.实际上,球面三角形的周长可以更小,其周长小于大圆周长.这个结论很重要,我们给出它的证明.证明如图10,设球面△ABC的三条边分别为a,b,c,球心为O,连结OA,OB,OC,那么O-ABC是一个三面角.在三面角O-ABC中,连结AB,BC,AC.由于球面三角形的边长与三面角的面角之间的对应关系,我们把球面三角形的边长问题转化为三面角的面角问题.因为∠AOB=π-(∠OAB ∠OBA),∠BOC=π-(∠OBC ∠OCB),∠COA=…