浊度干扰下硝酸盐浓度紫外导数光谱检测方法研究

硝酸盐是水中“三氮”（硝酸盐氮、氨氮、总氮）之一，是反映水体受污染程度的一项重要指标。传统 “现场采样-离线分析” 的硝酸盐化学检测方法操作繁琐、耗时长，难以满足现代水环境实时在线检测需求。由于硝酸根在紫外区具有很强的紫外吸收特性，并且紫外吸收光谱法具有简便快速、可实现实时在线监测等特点，近年来被广泛用于硝酸盐浓度的测量。但使用紫外吸收光谱法检测水体硝酸盐含量时，容易受到水体浊度影响，造成谱线非线性抬升，导致测量误差。目前对浊度补偿算法的研究大都用于水中COD含量的检测，对硝酸盐检测中浊度干扰去除研究较少。为此提出一种基于一阶导数紫外吸收光谱的硝酸盐浓度测量方法，该方法可以减小浊度干扰，从而提高紫外光谱快速检测硝酸盐含量的准确度。通过测量福尔马肼与硝酸钠标准溶液和它们混合溶液在190~300 nm波段的紫外吸收光谱并做一阶导数光谱处理，处理后的光谱采用Savitzky-Golay滤波进行去噪平滑处理，比较浊度与硝酸盐紫外吸收一阶导数光谱特征，分波段研究浊度对硝酸盐紫外一阶导数光谱影响，结果表明硝酸盐导数光谱在220~230 nm波段受浊度影响小；选取220~230 nm波段作为光谱分析区间，以30种不同浓度混合的福尔马肼与硝酸钠溶液作为训练样本，利用偏最小二乘算法建立硝酸盐定量分析模型，使用该建模模型预测剩下的6种不同浓度福尔马肼与硝酸钠混合溶液中硝酸盐的浓度，结果表明福尔马肼干扰下硝酸盐测量结果的预测决定系数（correlation coefficient，R2）为0.994 3，预测均方根误差（root mean square error of prediction，RMSEP）为0.346 9 mg·L-1。为进一步验证该方法的准确性与稳定性，使用该建模模型预测高岭土与硝酸钾配制的混合水样中硝酸盐的浓度，结果表明该方法对高岭土干扰下硝酸盐测量结果的预测决定系数r2为0.991 5，预测均方根误差RMSEP为0.362 8 mg·L-1。综上所述，提出的硝酸盐浓度紫外导数光谱检测方法，采用220~230 nm波段的紫外导数光谱数据，结合PLS建模，可以快速准确测量在浊度干扰下水体硝酸盐的浓度，为发展实际水体硝酸盐在线监测技术与设备提供方法基础。     

圆偏振光和线偏振光在正常色散材料中的时空自压缩

实验研究了圆偏振和线偏振高强度飞秒激光脉冲在正常色散材料中传输时的时空自压缩现象。实验中利用BK7玻璃作为正色散材料,比较研究了不同偏振入射情况下脉冲波形及频谱的变化规律。圆偏振光入射时,可以获得更短脉冲宽度的压缩脉冲和更窄的光谱宽度。在圆偏振光入射条件下,50 fs入射脉冲成功地自压缩到了19 fs,获得了大于2.5倍的压缩倍率。所以利用圆偏振光可以获得更短压缩脉冲,更大能量,更好光束质量的激光。     

Generation of near transform-limited ultrashort laser pulses in kilohertz chirped-pulse amplification system by compensating high order phase distortions

The effects of gain narrowing and high order dispersions on the pulse duration in our kilohertz chirped-pulse amplification system have been compensated experimentally. Using an acousto-optic programmable dispersive filter (AOPDF), the spectral full-width at half-maximum (FWHM) is expanded from 30 to 50 nm. Stable laser pulses with the duration of 30 fs (FWHM), which is 1.07 times Fourier-transform-limitation, have been acquired by pre-compensating the high order phase distortions using the phase measured by spectral phase interferometry for direct electric-field reconstruction (SPIDER).     

飞秒激光脉冲在正色散固体材料中的自压缩

实验研究了正色散固体介质中的激光脉冲自压缩现象,证明了无需任何外加色散补偿情况下，固体透明介质中的自聚焦传输过程可使高功率飞秒激光脉冲实现时域脉冲压缩，并详细研究了输出脉冲的时域和频域特性随入射脉冲强度的演化规律.实验结果表明脉冲自压缩量随入射脉冲强度的增加呈递增趋势，然而当入射光强增大到足以引起超连续谱及锥形辐射产生时，脉冲时域形状会发生分裂.此外还发现发散光束入射情况下同样可以观察到脉冲自压缩现象. 关键词： 超短激光脉冲 脉冲压缩 非线性传输     

利用单模光纤中的交叉相位调制产生单周期化脉冲的研究

描述了利用光纤中的交叉相位调制（XPM）效应产生单周期化脉冲的基本原理.详细分析了不同初始脉冲条件对脉冲频谱展宽的影响，然后针对具体事例用分步傅里叶方法对分析结果进行了验证.最终得到了200—1000THz的超宽带频谱，并给出了理想压缩脉冲的时域脉宽和形状. 关键词： 单周期化脉冲 交叉相位调制 超宽带频谱     

1 kHz-0.1 TW高效率钛宝石激光放大器

介绍了一种高重复频率掺钛蓝宝石飞秒激光多通高效率放大系统.在抽运功率为23 W，入射功率为660 mW时，获得7.2 W的放大输出，放大效率达30%.经压缩器压缩后，获得单脉冲能量4.5 mJ,脉冲宽度为 38 fs，重复频率为1 kHz，峰值功率大于0.1 TW的超短超强激光脉冲. 关键词： 飞秒脉冲 高重复频率 啁啾脉冲放大     

Conical Emission Patterns by Femtosecond Pulses with Different Spectral Bandwidths

Different conical emission （CE） patterns are obtained experimentally at various incident powers and beam sizes of pump laser pulses with pulse durations of 7fs, 44fs and 100fs. The results show that it is the incident power but not the incident power density that determines a certain CE pattern. In addition, the critical powers for similar CE patterns are nearly the same for the laser pulses with the same spectral bandwidth. Furthermore, as far as a certain CE pattern is concerned, the wider the spectral bandwidth of pump laser pulse is, the higher the critical power is. This will hopefully provide new insights for the generation of CE pattern in optical medium.     

Compression of Intense Laser Pulse through Filamentation in an Argon-Filled Cell

We demonstrate a pulse compression technique through filamentation in an argon-filled cell. By using a pair of chirped mirrors for dispersion compensation, we have successfully compressed the 53 fs pulse to 15 fs with good spatial qualities and good pulse stability. The total transmitted efficiency is more than 75%. The influence of the experiment parameters to the compressed pulses is also studied experhnentally.     

熔融拉伸法制备聚丙烯微孔膜成孔机理的原位小角X射线散射研究

采用熔融拉伸法制备聚丙烯微孔膜,在避免冷拉会自然回缩和热处理后样品需降温检测等因素对冷拉伸样品影响的情况下,在线研究了冷拉、热定型、热拉过程中样品结构变化.原位小角X射线散射检测与扫描电子显微镜、示差扫描量热仪结合深入研究了不同的冷拉拉伸比对微孔膜片晶和孔洞结构的影响.结果表明不同的冷拉伸比其成孔机理不同,冷拉15%,仅拉伸方向长周期发生微弱的变化,其成孔机理是冷拉产生缺陷,热拉成孔;冷拉30%拉伸主要是将薄弱片晶拉伸转变为不稳定的架桥,热定型阶段部分架桥断裂,竖直方向上产生明显的Streak信号;冷拉40%拉伸方向信号显示实际片晶长周期的增长率小于宏观应变,部分骨架片晶在冷拉阶段已被拉伸破坏成孔.随着冷拉拉伸比增大架桥长度变短,孔径减小,30%是制备微孔膜较合适的冷拉拉伸比.     

激光光束实时监测与自动准直系统设计

设计了一个激光光斑实时监测与光路自动准直装置,能够实时监测激光光斑并自动准商激光输出方向.基于透镜成像原理,使用CCD探测器获得光斑的二维成像,并根据两点确定一条直线原理和使用压电陶瓷电动调整架实现光路自动准直;监测控制程序采用虚拟仪器开发软件Lab View编写,可以实时监测激光光斑模式与光斑位置抖动情况,并进行反馈控制.经测试,设计装置的调整精度达0.5μrad,反馈控制频率约1 Hz,完全可降低或消除抖动周期在1 s以上的光斑飘移.