矩形晶格高偏振、低损耗铋锗镓光子晶体光纤的结构设计及性能分析

非对称结构光子晶体光纤应用广泛。其良好的偏振特性、灵活的色散调控能力以及低限制损耗品质,对于优化与改善偏振光纤器件、非线性光学光纤、光通信光纤、光纤传感器等性能发挥着关键的作用。选用高折射率铋锗镓激光玻璃为材料,设计了八边形阵列、矩形晶格排列的光子晶体光纤,纤芯缺陷区包层及外包层均为圆形空气孔。模拟实验数据显示,结构参数为M=0.5,0.6时,在波长为1.55 μm处的双折射系数分别为1.16×10⁻²和1.33×10⁻²;在近红外波段短波区,矩形晶格结构光子晶体光纤的色散范围分别在±30 ps·nm⁻¹·km⁻¹之间及−18～32 ps·nm⁻¹·km⁻¹之间。色散斜率较低,曲线具有零色散点,展现了良好的连续谱调控能力;在1.00～1.90 μm波段内,当M=0.5,0.6时,光纤限制损耗稳定在10⁻⁷～10⁻⁹ dB·km⁻¹之间;在1.55 μm处,限制损耗测量值分别为2.32×10⁻⁷和1.62×10⁻⁸ dB·km⁻¹。     

用于光腔衰荡光谱测量的多支路掺铒光纤飞秒光梳系统

报道了用于光腔衰荡光谱测量的多支路掺铒光纤飞秒光梳系统.该系统以“9”字型全保偏掺铒飞秒光纤激光器为激光源.利用自制的锁相环电路,获得的重复频率和载波包络相移频率秒级稳定度分别为5.85×10^–13和4.95×10^–18.为了满足CO, CH₄等分子吸收光谱测量,利用啁啾放大和非线性光谱展宽技术,采用多支路结构,将飞秒光梳直接输出光谱由1500—1600 nm分别扩展至8个目标波长(1064, 1083, 1240, 1380, 1500,1600, 1750和2100 nm)处,各目标波长处的单模功率均大于300 n W,满足光腔衰荡光谱测量实验的需求.     

铋镓共掺的高浓度掺铒石英基光纤中铒离子团簇率的实验研究

使用MCVD法结合溶液掺杂技术制作了铒铋镓共掺的石英基光纤.根据光纤吸收谱,得出其中铒离子浓度是5.24×10²⁵/m³.然后提出了一种新的利用透射率测定掺铒光纤的团簇率的实验方法,该方法相比于以前的方法更简单有效.利用该方法,测得了自制铒铋镓共掺光纤中团簇率.通过与前人的结果相比较,充分说明铋和镓的掺入大大提高了铒离子在石英基光纤中的溶解度,抑制了铒离子形成团簇. 关键词： 掺铒光纤 石英基光纤 团簇 高浓度     

低温促进表面等离激元共振效应及肌酐的超灵敏表面增强拉曼散射探测

肌酐是肾脏疾病诊断和监测的关键生物标志物,因此,快速、灵敏的肌酐检测非常重要.本文提供了一种通过提高低温下的光子诱导电荷转移效率来促进表面增强拉曼散射光谱(SERS)活性的有效策略.采用种子生长法获得纳米金二十面体(Au₂₀),以此作为SERS活性基底.采用极低温(98 K)SERS检测技术实现对染料分子结晶紫(CV)和生理盐水中的肌酐含量的快速、灵敏检测.实验结果表明:常温296 K下, Au₂₀基底对CV分子的检测限(LOD)低至10^–12 mol/L,并且信号均匀;低温98 K时, CV分子的LOD可达10^–14 mol/L,比296 K时降低2个数量级.最后,使用Au₂₀基底对生理盐水中的肌酐进行无标记检测.结果表明,常温296 K时该SERS基底对肌酐的LOD为10^–6 mol/L, 1619 cm^–1峰的线性相关系数为0.9839.低温98 K时,肌酐的浓度探测极限低至10^–8 mol/L, 1619...     

Tm3+/Yb3+共掺铋碲酸盐玻璃中的高效蓝色上转换荧光

制备了高折射率Tm³⁺/Yb³⁺共掺杂铋碲酸盐玻璃，利用棱镜耦合法测量出玻璃在632.8和1550nm波长处的折射率分别为2.0365和1.9795. 对玻璃的吸收、荧光和红外透过光谱展开了测试与分析，根据Judd-Ofelt理论对吸收光谱进行拟合，求得Tm³⁺的振子强度参数Ω_t(t=2，4，6)分别为3.90×10^-20, 2.03×10^-20和9.03×10^{-2 关键词： 3+}/Yb³⁺共掺')" href="#">Tm³⁺/Yb³⁺共掺 铋碲酸盐玻璃 光谱参数 上转换荧光     

一种新型掺铒碲酸盐玻璃的光谱性质研究

研究了一种新型掺Er³⁺碲酸盐玻璃的光谱性质；应用Judd-Ofelt理论计算了碲 酸盐玻璃中Er³⁺离子的强度参数Ω(Ω₂=479×10^-20 cm²,Ω₄= 152×10^-20cm²,Ω₆=066×10^-20cm2)，计算了离子的自发跃迁概 率，荧光分支比；应用McCumber理论计算了Er³⁺的受激发射截面(σ_{e=1040×1 0^-21cm²)，Er³⁺离子⁴I13/ 2→⁴I15/2发射谱的 荧光半高宽(FWHM=655nm)及各能级的荧光寿命(⁴I13/2 能级为τrad =399ms)；比较了不同基质玻璃以及不同类型碲酸盐玻璃中Er³⁺离子的光谱 特性， 结果表明该掺铒碲酸盐玻璃具有更好的光谱性能，更适合于掺Er³⁺光纤放大 器实现宽带和高增益放大. 关键词： 碲酸盐玻璃 光谱性质 Judd-Ofelt理论}     

光学反馈线性腔衰荡光谱技术不确定性

腔衰荡光谱技术是一种高灵敏的腔增强分子吸收光谱测量技术,由于激光频率噪声大,导致激光到腔耦合效率低,严重限制了其对痕量气体的探测灵敏度.光学反馈可以有效压窄半导体激光器的线宽,提高激光到外部谐振腔的耦合效率.本文基于精细度为7800的Fabry-Pérot腔,发展了光学反馈线性腔衰荡光谱技术.首先从光场相位的角度给出了线性腔光学反馈的原理,然后分析了影响测量不确定性的因素,包括光学反馈率、衰荡信号触发阈值、探测器相对透射汇聚光斑位置等.实验结果表明,通过设置低反馈率(3%自由光谱区间)、高衰荡信号触发阈值(90%腔模幅度)以及将光斑聚焦到探测器有效面中心等措施,结合光学反馈效应,可将空腔衰荡时间的相对不确定度提升至0.026%,远优于传统腔衰荡技术获得的典型值.系统在积分时间为180 s时,获得探测灵敏度为1.3×10^–10 cm^–1,对应甲烷的最小可探测吸收体积浓度为0.35×10^–9,从而满足了碳监测的要求.     

基于自组装膜的光纤错位型氨气传感器

演示了一种基于单壁碳纳米管（SWCNTs）-聚合物自组装复合膜的光纤错位型氨气传感器。通过层层自组装技术在高Q谐振器上涂覆薄膜,薄膜上存在大量的游离羧基以及较大的比表面积,这提供了光与薄膜之间的强相互作用,以及对氨气的高吸附性和选择性。光谱随氨气浓度影响的有效折射率而变化。在(10～37) ×10⁻⁶的低浓度范围内,光谱变化与氨气浓度差之比即灵敏度为13.25 pm/10⁻⁶,检测极限为3.77 ×10⁻⁶并且具有良好的线性。这项工作研制为低浓度和高选择性氨气传感器提供了一种有效的方法。     

Er3+及Er3+/Yb3+共掺铋酸盐玻璃光谱性质研究

制备了Er³⁺及Er³⁺/Yb³⁺共掺铋酸盐玻璃，测试了样品的吸收光谱、荧光光谱.应用Judd-Oflet理论计算了Er³⁺在铋酸盐玻璃中的光谱强度参数，分别为Ω₂=(5.47—2.92)×10^-20cm²，Ω₄=(2.16—1.22)×10^-20cm², 关键词： 3+')" href="#">Er³⁺ 铋酸盐玻璃 3+/Yb³⁺共掺')" href="#">Er³⁺/Yb³⁺共掺 光谱性质     

n型Bi2Te3基化合物的类施主效应和热电性能

晶粒细化是提高Bi₂Te₃基热电材料力学性能的重要方法,但晶粒细化过程中伴随的类施主效应严重劣化了材料的热电性能,并且一旦产生类施主效应,就很难通过简单的热处理等工艺消除.本文系统研究n型Bi₂Te₃基化合物烧结前粉体颗粒尺寸对材料类施主效应和热电性能的影响规律.随着颗粒尺寸减小,氧诱导的类施主效应明显增强,载流子浓度从10 M烧结样品的3.36×10¹⁹ cm^-3急剧增加到120 M烧结样品的7.33×10¹⁹ cm^-3,严重偏离最佳载流子浓度2.51×10¹⁹ cm^-3,热电性能严重劣化.当粉体颗粒尺寸为1—2 mm时,烧结样品的Seebeck系数为–195 μV/K,载流子浓度为3.36×10¹⁹ cm^-3,与区熔样品沿着ab面方向的Seebeck系数为–203 μV/K和载流子浓度为2.51×10¹⁹     

激光诱导AlO自由基B2∑+–X2∑+跃迁光谱研究

基于激光诱导击穿光谱技术, 利用Nd:YAG脉冲激光激发Al₂O₃ (含量为99%)陶瓷片产生等离子体, 获得了AlO自由基B²∑⁺–X²∑⁺跃迁的33条发射谱线. 就AlO自由基光谱的时间演化规律和激光能量对谱线的影响规律进行了研究与分析. 结果表明, AlO自由基光谱出现在Al原子和Al离子光谱之后, 且持续时间较长. 当激光的脉冲能量由10 mJ起不断增加时, AlO自由基光谱强度逐渐减小, 且最大值出现时间随激光能量的增加而后移. 在此基础上, 进行了陶瓷等离子体在空气和氩气环境下的对比试验, 发现从Al₂O₃陶瓷片中激发所产生的AlO自由基必须有空气中O₂参与反应. 关键词： 激光诱导击穿光谱 AlO自由基 B²∑⁺–X²∑⁺跃迁光谱')" href="#">B²∑⁺–X²∑⁺跃迁光谱     

氧化石墨烯修饰倾斜光纤光栅10–12级重金属离子传感

设计了一种氧化石墨烯(GO)功能化的倾斜光纤光栅(TFBG)传感器,用于检测水溶液中的重金属离子.通过氧等离子体活化光纤表面,以及采用GO的无水乙醇分散液,避免了咖啡环效应引起的GO的团聚和堆叠,充分了暴露GO的表面和羧基.吸附重金属离子后, GO-TFBG传感器的透射光谱中的谐振峰发生红移,这是由GO向重金属离子的电子转移导致的有效折射率变化造成的.对Pb²⁺和Cd²⁺离子最低检测限可达到10^–10 mol/L (ng/L量级),相应灵敏度分别为0.426 d B/(nmol·L^–1)和0.385 d B/(nmol·L^–1)(2.06和3.43 d B/(μg·L^–1)).此外, GO-TFBG传感器具有出色的器件一致性, 5组传感器的传感性能稳定.本研究实现了GO纳米片在光纤表面的无团聚和均匀成膜,获得了具有超大表面积的GO并充分暴露表面羧基实现对重金属离子的吸附,利用了TFBG不同模式谐振对环境的高度敏感性,完成了对低浓度重金属离子的高灵敏度、可重...     

Tm3+/Ho3+共掺镓铋酸盐玻璃1.47μm发光特性和能量传递的研究

报道了Tm³⁺/Ho³⁺共掺的镓铋酸盐玻璃14Ga₂O₃-25Bi₂O₃-20GeO₂-31PbO-10PbF₂玻璃1.47μm(S波段)发光和能量传递特征，应用Judd-Ofelt理论计算了玻璃的强度参数Ω_t(t=2，4，6)，自发辐射概率A、荧光分支比β，荧光辐射寿命τ等各项光谱参数以及有效荧光线宽Δλ_eff和峰值发射截面σ^peak_e.通过测量荧光光谱和荧光寿命研究了Ho³⁺离子掺杂浓度对Tm³⁺离子1.47μm波段发光性能的影响，分析了Tm³⁺和Ho³⁺之间的能量传递过程.结果表明一定浓度内Ho³⁺的共掺迅速降低了Tm³⁺：³F₄能级的粒子数，而对³H₄能级粒子数影响不大，从而降低了³F₄和³H₄能级间布居数反转的难度，极大地提高了1.47μm发光效率.研究表明镓铋酸盐玻璃是适用于S波段光纤放大器的一种潜在基质材料，而掺杂一定浓度的Ho³⁺离子有利于提高Tm³⁺离子在1.47μm波段的发光效率. 关键词： 重金属氧化物玻璃 光谱性质 3+/Ho³⁺离子')" href="#">Tm³⁺/Ho³⁺离子 能量传递     

钝化层对背沟道刻蚀型IGZO薄膜晶体管的影响

本文制备了氧化硅、聚酰亚胺以及氧化硅-聚酰亚胺堆叠结构钝化层的非晶铟镓锌氧背沟道刻蚀型薄膜晶体管.与传统氧化硅钝化层薄膜晶体管相比,聚酰亚胺钝化层薄膜晶体管的电学特性大幅提高,场效应迁移率从4.7提升至22.4 cm²/(V·s),亚阈值摆幅从1.6降低至0.28 V/decade,电流开关比从1.1×10⁷提升至1.5×10¹⁰,负偏压光照稳定性下的阈值电压偏移从–4.8 V下降至–0.7 V.电学特性的改善可能是由于氢向聚酰亚胺钝化层扩散减少了背沟道的浅能级缺陷.     

Ag离子注入非晶SiO2的光学吸收、拉曼谱和透射电镜研究

能量为200keV的Ag离子，以1×10¹⁶，5×10¹⁶，1×10¹⁷ cm^-2的剂量分别注入到非晶SiO₂玻璃，光学吸收谱显示：注入剂量为1×10¹⁶ cm^-2的样品的光吸收谱为洛伦兹曲线，与Mie理论模拟的曲线形状一致；注入剂量较大的5×10¹⁶，1×10¹⁷ cm^-2的谱线共振吸收增强，峰位红移并出现伴峰. 透射电镜观察分析表明，注入剂量不同的样品中形成的纳米颗粒的大小、形状、分布都不同，注入剂量较大的还会产生明显的表面溅射效应，这些因素都会影响共振吸收的峰形、峰位和峰强. 当注入剂量达到1×10¹⁷ cm^-2时，Ag纳米颗粒内部可能还形成了杂质团簇. 关键词： 离子注入 纳米颗粒 共振吸收 红移     

79BrF和81BrF基态X1∑+光谱性质同位素效应对结构性质的影响

采用原子分子静力学的基本原理分析了BrF基态X¹∑⁺的离解极限,采用Herzberg同位素理论分析了BrF基态X¹∑⁺光谱数据的同位素效应,并以此为基础,分析了光谱数据的同住素效应对振动能级和分子势能函数（Murrell-Sorbie势即MS势）的影响.结果表明,⁷⁹BrF和⁸¹BrF基态X¹∑⁺的光谱数据的同住素效应是一种弱效应,与Herzberg同住素理论符合得很好,低振动能态的能级对理论预计的偏离很小,高阶力常数f₄和高阶展开系数a₃与实验结果有较大偏差,但由于a₃本身比a₁和a₂小很多,结果对势能函数整体影响不大.     

Mg2Si/Si雪崩光电二极管的设计与模拟

Mg₂Si作为一种天然丰富的环保材料,在近红外波段吸收系数高,应用于光电二极管中对替代市面上普遍使用的含有毒元素的红外探测器具有重要意义.采用Silvaco软件中Atlas模块构建出以Mg₂Si为吸收层的吸收层、电荷层和倍增层分离结构Mg₂Si/Si雪崩光电二极管,研究了电荷层和倍增层的厚度以及掺杂浓度对雪崩光电二极管的内部电场分布、穿通电压、击穿电压、C-V特性和瞬态响应的影响,分析了偏置电压对IV特性和光谱响应的影响,得到了雪崩光电二极管初步优化后的穿通电压、击穿电压、暗电流密度、增益系数(Mn)和雪崩效应后对器件电流的放大倍数(M).当入射光波长为1.31μm,光功率为0.01 W/cm²时,光电二极管的穿通电压为17.5 V,击穿电压为50 V,在外加偏压为47.5 V (0.95倍击穿电压)下,器件的光谱响应在波长为1.1μm处取得峰值25 A/W,暗电流密度约为3.6×10^–5A/cm², Mn为19.6,且Mn在器件击穿时有最大值为102, ...     

AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管器件中子位移损伤效应及机理

针对AlGaN/GaN高电子迁移率晶体管器件和异质结构在西安脉冲反应堆上开展了中子位移损伤效应研究,等效1MeV中子注量为1×10¹⁴n/cm².测量了器件在中子辐照前后的直流特性和1/f噪声特性,并对测试结果进行理论分析,结果表明:中子辐照在器件内引入体缺陷,沟道处的体缺陷通过俘获电子和散射电子,造成器件电学性能退化,主要表现为阈值电压正漂、输出饱和漏电流减小以及栅极泄漏电流增大.经过低频噪声的测试计算得到,中子辐照前后,器件沟道处的缺陷密度由1.78×10¹²cm^–3·eV–1增大到了1.66×1014cm^–3·eV^–1.采用C-V测试手段对肖特基异质结进行测试分析,发现沟道载流子浓度在辐照后有明显降低,且平带电压也正向漂移.分析认为中子辐照器件后,在沟道处产生了大量缺陷,这些缺陷会影响沟道载流子的浓度和迁移率,进而影响器件的电学性能.     

用大芯径石英玻璃光纤传输兆瓦级高能激光脉冲及其在双波长LA-LIBS技术中的应用

为了解决单脉冲激光诱导击穿光谱(LIBS)技术在元素分析时空间分辨本领与分析灵敏度之间的矛盾,本文利用一台双波长输出的Nd∶YAG激光器开展了双波长激光剥离-激光诱导击穿光谱(LA-LIBS)技术的研究。其中532 nm的二倍频激光用于剥离样品;1 064 nm的基频激光通过大芯径石英玻璃光纤传输并实现一定的延时后用于击穿被剥离的样品。两束激光采用正交几何配置以实现高空间分辨高灵敏的元素分析。实验研究了1 064 nm激光到光纤的耦合、光纤输出后的准直以及再聚焦时的一些关键技术问题。研究并得出了四种不同光纤对激光能量的传输能力。选择利用芯径为800 μm,数值孔径为0.39、长50 m的石英玻璃光纤成功传输了15 mJ的调Q激光脉冲并实现了250 ns的延时。并在此基础上开展了铜合金样品的双波长LA-LIBS分析,实验验证了基于一台Nd∶YAG激光器开展双波长LA-LIBS研究的可行性。该技术只需要一台激光器就可以完成相应的光谱分析,具有系统结构简单,便于小型化等优点,适合对不同样品开展原位的高空间分辨高灵敏的元素显微分析。     

聚环氧乙烷硫氰化钠络合物(PEO-NaSCN)离子导体电学性能的研究

本文研究了分子量为6.0×10³,1.2×10⁴和2.0×10⁴的PEO-NaSCN络合物的电学性能。分子量为6.0×10³和2.0×10⁴的样品,络合反应不完全,因而在第一次升温过程中,继续进行络合反应,导致电导率随温度变化的复杂行为。分子量为1.2×10³的样品,络合反应相当充分,因而电学性能不受热历史的影响,过量的PEO对电导率的大小及其随温度的变化行为有显著影响。分子量为1.2×10⁴的样品含有较多的过量的PEO,电导率最高,而且在PEO熔点附近,电导率突然增加。分子量为6.O×10³的样品,含的过量PEO最少,电导率最低,而且随温度连续变化。 关键词：