300 W侧面分布式抽运掺Yb全光纤放大器

采用角度磨抛的方式, 在纤芯/包层为20/400 μm双包层掺Yb光纤上制作了侧面抽运耦合器. 该耦合器对975 nm的半导体二极管抽运光的耦合效率最高可达97%, 对1080 nm信号光的泄漏比小于2%. 分析了侧面抽运耦合器的性能以及多个侧面抽运耦合器的级联分布对抽运耦合效率的影响; 同时, 在前向抽运和双向抽运方式下, 分析了级联耦合器的分布及信号光泄漏比对激光器整体效率的影响, 并进行了数值模拟. 采用自行研制的侧面抽运耦合器, 搭建了侧面耦合分布式抽运、掺Yb双包层全光纤主振荡功率放大器, 获得了波长为1080 nm、功率为303 W 的基模激光输出. 进一步增加抽运点个数, 提高抽运功率, 可获得更高的输出功率.     

Photoelectric Property Improvement of 1.0-eV GaInNAs and Applications in Lattice-Matched Five-Junction Solar Cells

GaInNAs with bandgap 1.0 eV is a promising material for multi-junction solar cell applications. However, the poor quality of GaInNAs grown by metalorganic chemical vapor deposition hinders its device performance. Here to reap the benefits of 1.0-eV sub-cell, we focus on the optimization of annealing temperature and growth ambient of GaInNAs. The GaInNAs sub-cell exhibits a concentration reduction of shallow level defects when it is annealed at 700℃ for 20 min. As compared with the growth case using a hydrogen ambient, the N incorporation efficiency of GaInNAs can be enhanced during the growth in an N_2 ambient. Furthermore, background carbon concentration is observed to reduce in the as-grown GaInNAs epilayer. A GaInNAs sub-cell with 82% peak external quantum efficiency is obtained in a dual-junction GaInNAs/Ge solar cell. Finally, a monolithic Al Ga In P/Al Ga In As/Ga In As/GaInNAs/Ge five-junction solar cell is grown for space application. The fabricated device shows a conversion efficiency of 31.09% and a short-circuit current density of 11.81 m A/cm~2 under 1 sun AM 0 illumination.     

多波长半导体激光阵列端泵Nd:YAG脉冲激光器

研制了无温控多波长激光二极管阵列端面泵浦Nd：YAG电光调Q激光器。采用4 000 W多波长准连续激光二极管阵列作为泵浦源,快轴准直镜与透镜导管作为泵浦耦合系统,端面泵浦φ6 mm×60 mm的Nd：YAG晶体,并采用RTP晶体进行电光调Q实验。在重复频率5 Hz、室温（25℃）时,激光器获得了最大输出能量74.4 mJ、脉宽15 ns的1 064 nm脉冲激光输出,光光转换效率达到11%。在25~55℃的工作温度下,对多波长LDA的光谱特征与激光器的输出特性作了测试,激光器输出能量随着工作温度的上升而先迅速下降再逐步保持稳定,当重复频率分别为5 Hz和10 Hz时,激光器对应的最低输出能量分别为48 mJ与37 mJ。     

无水冷LD侧面泵浦Nd∶YAG固体激光放大器

通过对行波放大器储能及小信号增益进行理论计算,模拟出输出激光特性,即随着放大器泵浦电流的增加,放大器增益介质内储存能量和小信号增益系数快速增长,提取效率达到76%以上.输出能量随放大器泵浦电流的增加,呈线性增长趋势,在泵浦电流为80A时,输出光能量逐渐饱和,最大输出能量为798mJ.实验中,放大器入射光源采用脉冲能量为350mJ、重复频率为10Hz、脉宽为10ns的脉冲激光,放大器中的Nd∶YAG晶体棒尺寸为Φ7.5mm×134mm,Nd~(3+)的掺杂浓度为1.1%,泵浦功率最大24kW,使用三个最大功率为66 W的半导体制冷器进行半导体热电制冷,在重复频率为10Hz,泵浦电流为80A,泵浦脉冲宽度为200μs时,获得了最大脉冲能量为700mJ、脉冲宽度为10ns的激光输出,通过光束质量诊断仪M-200S测得输出光束在水平和垂直两个方向的光束质量分别是7.9和12.4.     

高倍聚光模组系统研究与设计

聚光系统的聚光效率和能量均匀性直接影响单位模组的发电效率。本文研究设计出高倍聚光模组系统,该系统主要包括菲涅耳透镜和球冠平顶微棱镜。采用中心波长修正法进行菲涅耳透镜的设计,并通过Zemax仿真模拟设计出球冠平顶微棱镜。最后通过Zemax模拟,决定选取两侧面夹角α的角度为117°,平顶到球面的间隔g为0.2 mm,球冠平顶微棱镜的曲率半径R为10 mm。聚光系统整体的聚光效率达99.8%,能量均匀度为0.812,并进行实验验证,得出实际聚光效率为83.1%。     

熔融侧面泵浦耦合器光纤夹角对耦合效率的影响

泵浦耦合器是高功率光纤激光器的关键无源光器件,其制作工艺是采用泵浦光纤和主光纤侧面熔融的方法,该方法可以保持主光纤中信号光的低插入损耗,但泵浦光纤和主光纤之间的夹角对耦合效率影响较大。为解决这一问题,根据熔融侧面泵浦耦合器的结构特点,建立了物理模型,推导出各光纤中光功率与夹角关系的方程组,进行了数值仿真和实验论证,结果是随着泵浦光纤和主光纤之间夹角的减小,耦合效率会逐渐增大,但存在临界值,NA值小的泵浦光纤耦合效率高且临界角大,NA为0.22的泵浦光纤,夹角小于9.7时耦合效率最大值为96.9%,NA为0.15的泵浦光纤,夹角小于11.5时耦合效率最大值为97.8%。     

ZnCl2温和有效地催化活泼亚甲基化合物与苄醇或烯丙醇的 直接烷基化反应

报道了ZnCl2催化的活泼亚甲基化合物和苄醇或烯丙醇的直接烷基化反应. 在无水ZnCl2 (5～10 mol%)的催化下, 以二氯甲烷为溶剂, 活泼亚甲基化合物和苄醇或烯丙醇进行直接烷基化反应以较高的收率得到活泼亚甲基化合物的烷基化产物, 反应后处理简单, 说明ZnCl2是一种温和有效的活泼亚甲基化合物和苄醇或烯丙醇进行直接烷基化的催化剂. 并对反应的机理进行了初步研究.     

67.9W高功率全光纤白光超连续谱激光器

利用自主研发的全光纤被动锁模激光器以及高功率光纤模场匹配器,将145 W的皮秒脉冲耦合进国产光子晶体光纤,实现了67.9 W的高功率全光纤结构白光超连续谱输出,光谱范围为500~1700nm,10dB光谱宽度大于1000nm(泵浦波长除外)。整个激光器系统的光-光(半导体泵浦源输出激光-超连续谱输出激光)转化效率达到33.8%。     

Mechanism of laser welding on dissimilar metals between stainless steel and W-Cu alloy

CO2 laser is employed to join a piece of powder metallurgical material (PMM) to a stainless steel in butt joint welding mode. The powder Ni35, as a filler powder, is used. The weld metal comes from three parts of stainless steel, powder Ni35, and Cu in W-Cu PMM. It is indicated that some parts of the W-Cu base metal are heated by laser and the metal Cu at the width of 0.06-0.12 mm from the edge is melted into the melting pool in the laser welding process. The formation of firm weld joint is just because that the melting liquid metal could fill the position occupied by metal Cu and surround the metal W granules fully. The analysis results indicate that the mechanism of the laser welding for stainless steel and W-Cu alloy is a special mode of fusion-brazing welding.     

不同周期数的GaInAs/GaAsP多量子阱太阳能电池

为了研究不同量子阱周期数下GaInAs/GaAsP多量子阱太阳能电池性能的变化规律,利用金属有机化学气相沉积技术(MOCVD)制备了不同周期数的双结多量子阱太阳能电池样品以及无量子阱双结结构的参考样品,利用高分辨率X射线衍射仪(HXRD)和高分辨率透射电镜(TEM)测试了样品的晶体质量,同时在AM0(1×)光谱条件下测试了样品的I-V特性曲线和相应子电池的外量子效率。最终得到了高晶体质量、吸收截止波长在954 nm的Ga_(0.89)In_(0.11)As/GaAs_(0.92)P_(0.08)多量子阱结构,扩展波段的外量子效率最高达到75.18%,电池光电转换效率相对于无量子阱结构提升2.77%。通过对比测试结果发现,随着量子阱结构周期数的增加,太阳能电池在扩展波段(890~954 nm)的外量子效率不断提高,常规波段的短波响应(300~700 nm)会出现下降,长波响应(700~890 nm)会出现上升,短路电流和转换效率相应提升并趋于饱和。