ANALYSIS OF LASING PERFORMANCES OF Yb3+-DOPED YAG, FAP, KYW CRYSTALS

The Yb³⁺ laser emitting at a 1.03μm wavelength has been evoking strong interest recently due to its advantages of long fluorescence lifetime, broad absorption band and the fact that it never shows concentration quenching. On the other hand, as a laser of three-level system it has, in general, a relatively high threshold power, which makes it important to seek some suitable host crystals to reduce this. Here, we present a comparison of the lasing performances of Yb³⁺-doped YAG [Y₃Al₅O₁₂], FAP [Ca₅(PO₄)₃F] and KYW [KY(WO₄)₂] crystals, including threshold power and slope efficiency, with those of the Nd:YAG laser based on the threshold formula of three-and four-level systems deduced by the authors. The results show that the Yb³⁺ laser can output a power larger than the Nd:YAG laser does in the case of comparably higher pumping power, if the length of the lasing rod and the concentration of the active ions satisfy some conditions. The theoretical results are also close to the experimental results reported.     

Host dependent thermal stability and frequency upconversion of Er^3＋-doped heavy metal oxyfluoride germanate glasses

The upconversion properties of Er^3＋-doped heavy metal oxyfluoride germanate glasses under 975 nm excitation have been investigated. The intense green （551 and 529 nm） and relatively weak red （657 nm） emissions corresponding to the transitions ^4S3/2→^4I15/2, ^2H11/2→^4 I15/2 and ^4F9/2 →^4I15/2, respectively, were simultaneously observed at room temperature. The content of PbF2 has an important influence on the upconversion luminescence emission. With increasing content of PbF2, the intensities of green （529 nm） and red （657 nm） emissions increase slightly, while the green emission （551 nm） increases markedly. These results suggest that PbF2 has an influence on the green （551 nm） emission more than on the green （529 nm） and red （657 nm） emissions.     

卤化铅调整Tm3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃上转换发光研究

研究了卤化铅调整Tm3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃的热稳定性能、Raman光谱和上转换发光光谱,分析了Tm3+/Yb3+共掺氧卤碲酸盐玻璃的上转换发光机理.结果发现:混合卤化铅调整Tm3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃具有好的热稳定性能、低的声子能量、强的上转换蓝光.这表明混合卤化铅调整Tm3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃是一种上转换蓝光激光器的潜在基质材料.     

卤化铅调整Tm3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃上转换发光研究

研究了卤化铅调整Tm³⁺/Yb³⁺共掺碲酸盐玻璃的热稳定性能、Raman 光谱和上转 换发光光谱，分析了Tm³⁺/Yb³⁺共掺氧卤碲酸盐玻璃的上转换发光 机理.结果发 现：混合卤化铅调整Tm³⁺/Yb³⁺共掺碲酸盐玻璃具有好的热稳定性 能、低的声 子能量、强的上转换蓝光.这表明混合卤化铅调整Tm³⁺/Yb³⁺共掺碲 酸盐玻璃是一种上转换蓝光激光器的潜在基质材料. 关键词： 氧卤碲酸盐玻璃 上转换光谱 发光机理 上转换蓝光激光器     

双掺(Tm3+,Tb3+)LiYF4激光器1.5 μm波长激光阈值分析

由速率方程推出了双掺（Tm^3 ,Tb^3 ）离子准四能级系统的激光阈值解析式，讨论了Tm^3 和Tb^3 离子之间的相互作用。分析了1.5μm波长附近的激光阈值和Tm^3 、Tb^3 离子的掺杂原子数分数及晶体长度的关系。结果表明，对于对应Tm^3 离子^3H4→^3F4跃迁的约1.5μm波长的激光，激活离子Tm^3 的掺杂原子数分数过大时，交叉弛豫作用将使系统阈值迅速增加。Tb^3 离子的加入，一方面能抽空激光下能级，起到降低阈值的作用；另一方面亦减少了激光上能级的寿命，使阈值升高。故Tb^3 离子有最佳掺杂原子数分数。对于Tm原子数分数为y=0.01的Tm:LiYF4晶体，Tb^3 离子的最佳掺杂原子数分数为0.002左右，同时表明，激光阈值与晶体长度有关。最佳晶体长度与Tm^3 、Tb^3 离子的掺杂原子数分数以及晶体的衍射损耗和吸收损耗有关。     

微量Co修饰的碳载超细Pt纳米粒子的制备及其在燃料电池氧还原催化中的应用

质子交换膜燃料电池(PEMFC)具有清洁、高效等优点,是一种理想的汽车动力电源.然而,由于其阴极氧还原反应(ORR)速率缓慢,需要使用大量的Pt基催化剂,导致燃料电池成本居高不下,严重制约了PEMFC的商业化发展.将Pt与过渡金属Fe, Co, Ni等形成合金,对表面Pt原子的几何结构和电子结构进行调变,可以有效提高催化剂的活性,实现Pt用量和燃料电池成本的降低.但是目前合金催化剂多采用溶剂热、浸渍-高温退火等制备方法,使用有毒有害试剂和难清洗的表面活性剂,且过程复杂、能耗高,不利于大规模化生产.此外,合金中过渡金属占比高,在燃料电池工况下,大量过渡金属溶解,加速了膜的降解,导致实际PEMFC性能的降低.对此,我们探索了一种简便有效的方法制备高活性、高稳定性的碳载Pt-Co催化剂.在没有添加表面活性剂的情况下,采用硼氢化钠辅助乙二醇还原法合成了具有超小尺寸和均匀分布的Pt-Co纳米颗粒,后续酸刻蚀处理去除不稳定的Co原子,重组双金属纳米颗粒的表面结构形成富Pt壳层,进一步提高了催化剂的活性和稳定性.通过电感耦合等离子体、X射线粉末衍射、透射电子显微镜、高分辨透射电子显微镜、高角环形暗场-扫描透射-元素分布及光电子能谱等物理表征证实了微量Co改性的碳载超细铂合金纳米颗粒的组成和结构.进一步对催化剂进行旋转圆盘电极和单电池测试,结果表明, Pt_(36)Co/C具有明显高于商业化Pt/C的有效电化学活性面积和电池性能.此外,加速衰减测试和衰减前后的电镜图片表明, Pt_(36)Co/C催化剂的稳定性相较于Pt/C亦有所增强.分析Pt-Co/C催化性能提高的原因,主要归于以下三点:(1)催化剂纳米颗粒在载体上分布均匀,且具有超小的粒径尺寸,提供了大量的三相反应界面位点;(2)双金属配体和电子效应的协同作用,降低了氧化物质在催化表面的吸附能力,加速了ORR的电催化动力学;(3)酸蚀刻导致的不稳定Co的溶解及催化剂表面结构的重排,形成了富Pt壳层结构,有利于提高催化剂的稳定性.这种简单有效的合金制备方法可以在电催化领域推广使用.     

S波段光纤拉曼放大器中级联受激布里渊散射串扰的实验研究

研究了光纤激光器前向抽运的S波段分布式光纤拉曼放大器中级联的受激布里渊散射(SBS)串扰现象。用窄光谱带宽(<100MHz)的可调谐激光二极管作为信号源,通过S波段分布式光纤拉曼放大器,当被放大的信号功率超过单模光纤受激布里渊散射的阈值时,出现了前向受激布里渊散射,这是传导声波布里渊散射在光纤放大器中放大的现象。随着拉曼放大器抽运功率的提高,在斯托克斯区,出现了两阶受激布里渊散射线,在实验中观测到偶数阶的受激布里渊散射谱线功率大于奇数阶的布里渊一瑞利散射线。当进一步增加拉曼放大器的抽运功率,出现了前向级联的多阶受激布里渊散射现象,拉曼放大器的增益下降,被放大的信号功率转换为受激布里渊散射,噪声变大。受激布里渊散射的串扰破坏了拉曼放大器的特性,使拉曼放大器无法在密集波分复用光纤传输系统中使用,因此需要严格地控制入纤的信号功率和放大器的抽运功率。在实验中还观测到在光纤拉曼放大器中被放大的信号光和受激布里渊散射线两侧的伴线。     

物理实验计算机仿真教学探讨

从教学实践出发，讨论了物理试验计算机仿真教学的不同方式与教学效果之间的关系，对影响仿真教学效果的一些因素作了分析。     

Yb原子里德伯态及价态的场电离阈

用偏振激光两步激发得到Yb原子不同|m|值的里德伯态和4f~(13)5d6s6p价态,采用脉冲场电离方法测定了6sns~1S_0(n=21—28),m=0和6snd~1D_2(n=20—27),|m|=0,1各里德伯态及4f~(13)5d6s6p价态的电离阈值。引入stark有效量子数n_s对电离阈值作了计算。对实验和计算结果作了对比分析。讨论了场电离过程中价态与里德伯态之间的相互作用及其对电离阈值的影响。 关键词：