超短脉冲三倍频中特殊群速度组合的分析

基于非线性耦合波理论,对比分析了超短脉冲三倍频过程中不同的特殊群速度组合模式下的谐波转换特性(转换效率和带宽等).利用分步傅里叶变换和四阶Runge-Kutta积分算法,对脉宽150 fs左右的超短脉冲在KDP晶体中的I类混频过程进行数值模拟,结果表明:三波包"不等速匹配"模式下的综合谐波转换性能(转换效率达到50%和转换带宽达到2 nm)整体要优于其他特殊群速度匹配模式;"三波包不等速"模式更有利于三波包间能量之间的耦合及转换.这一结论为进一步提高超短脉冲三倍频的转换效率及带宽具有理论指导意义.     

热注射法合成用于生物成像的核壳上转换纳米晶

近几年来,稀土上转换发光纳米材料凭借其生物组织穿透深度大、无组织损伤、无背景荧光干扰和成像灵敏度高等诸多优点,在生物体荧光成像领域展现了巨大的潜在应用价值.本文采用"一次热注射"高温溶剂热法制备不同壳层厚度的NaYF_4:Yb, Tm@NaYF_4上转换发光材料.利用透射电子显微镜、粒径分析、荧光光谱等对产物进行表征,探讨壳层厚度对纳米粒子上转换发光强度的影响.结果表明,在980 nm近红外光照射下,上转换纳米材料能够发出紫外-可见光.而且,由于壳层包覆有效抑制了上转换发光的表面猝灭效应,核壳结构的NaYF_4:Yb, Tm@NaYF_4纳米粒子发光强度比NaYF_4:Yb, Tm提高了数十倍;当壳层厚度为22.7 nm时,上转换发光强度最强.此外,通过对上转换发光颗粒进行酸洗和聚乙二醇(PEG)修饰,提高了纳米材料的生物相容性,并成功将其应用于细胞的上转换荧光成像.     

新一代太阳电池概述

文章对新一代太阳电池的基本概念、研究现状和研究目标进行了详细的介绍.从"充分吸收光能,减少能量转换损失"的角度,分析了新一代太阳电池的结构设计特征.以纳米技术与叠层电池结构为基础,就高能光子的利用,介绍了宽带隙吸收层窗口电池、量子点热载流子电池和多重激子激发(MEG)的量子点电池;为解决低能光子损失,介绍了窄带隙光伏材料和中间带光伏器件包括量子点中间带和高失配构建的中间带电池;探讨了利用光-光转换的模式,对上转换和下转换的电池体系以及可能的极限效率进行了阐述.     

关联光学新进展

文章综述了利用光学自发参量下转换过程产生的纠缠双光子态和热光源的空间关联性,实现"鬼"成像、"鬼"干涉、亚波长干涉和非定域双缝干涉等实验的研究进展,以及其中涉及的争论问题.     

“热-化学能-功”转换的理想热力循环研究

近年来,运用电化学方法实现中低温热能高效利用的方法受到学界的广泛关注,但目前尚缺乏以一般性的热力学原理研究多种"热-化学能-功"转换系统的方法论。本文着眼于能量转换机制,在T-S图中引入表征化学能的吉布斯自由能作为图像表达的第三维坐标,将化学能定量化。进而基于卡诺循环,通过循环过程量在T-S-G图中的几何移动得到了"热-化学能-功"转换的理想循环。该研究方法有望应用于多种涉及化学能的热功转换系统的研究。     

碳纳米管柔性应变传感器的研究

<正>传感器(sensor),顾名思义,是一种传递"感觉"的仪器;所谓"感觉",就是各种物理、化学信号。传感器可以将某种物理信号转换为另一种可观察或者可测量的(电、光)信号。水银温度计可以看成一种最简单的传感器,它利用水银热胀冷缩的特性把温度转换为水银柱的高度,人们通过观察水银柱的高度就可以间接地、定量的测知温度值。常用的传感器有温度传感器(热敏电阻、热电偶)、压力     

确定性量子分束器的实验研究

基于"时间反演"的HOM干涉原理,利用一个普通的分束器将Ⅰ类自发参量下转换过程产生的一对飞秒脉冲量级、简并单光子对完全分离,分束效率最高可以达到92%。     

兼容多波长及多脉宽输出的频率转换系统设计

通过对多种频率转换方案的深入对比分析,设计了一套兼容多波长及多脉宽高效输出的频率转换系统。采用"Ⅱ+Ⅱ"类双晶体级联的方式,可以实现"偏振失配"三倍频和Ⅱ类双晶体正交级联二倍频两种模式间的快速切换。通过数值模拟程序优化了晶体构型,结果表明,当两块晶体厚度均为10mm时,可以兼顾低功率长脉冲和高功率短脉冲对效率和稳定性的需求。     

关于镀膜长周期光纤光栅“模式转换”的新认识

依据包层模有效折射率的概念及包层模场的光功率密度分布,重新审视了镀膜长周期光纤光栅"模式转换"现象,对"模式转换"给出了新的物理图像.通过修正镀膜长周期光纤光栅包层模有效折射率的范围,指出有效折射率呈现的台阶式增长是各次包层模自身属性的反映,不存在高次模式替代低次模式的过程,并将"模式转换区"重命名为"模式垒区".通过分析包层模场的光功率密度分布,指出"模式转换区"较低次包层模式进入薄膜层传输说法的不合理性.研究表明,当薄膜厚度达到一定厚度时,包层模场光功率分布将愈加集中在薄膜层内部,但并非沿着薄膜层传输.讨论了镀膜长周期光纤光栅传感器薄膜参数优化的问题,在修正的包层模有效折射率范围和未修正的包层模有效折射率范围的情况下分别进行优化,并对优化结果进行比较,结果表明两种情况下的优化结果存在较大的偏差.从机理上解释了修正薄层模有效折射率范围后的优化结果的正确性,为设计高灵敏镀膜长周期光纤光栅传感器提供了新的理论指导.     

(Pr3+ ,Yb3+ )共掺氟化物玻璃上转换敏化发光

实验中选用Pr³⁺和Yb³⁺:ZBLAN玻璃作为频率上转换发光材料,并详细说明了选用这种材料的原因;分析了上转换发光强度与抽运光强度和离子掺杂浓度的关系,从而得出了实现较清晰双频上转换三维立体图像的实验条件. 关键词： 上转换发光 3+和Yb³⁺离子')" href="#">Pr³⁺和Yb³⁺离子 ZBLAN玻璃 吸收光谱     

基于λ/4相移分布反馈半导体激光器四波混频的THz波长转换特性研究

利用耦合模方程，分析了基于λ/4相移分布反馈半导体激光器四波混频的波长转换特性.数值模拟表明：增大偏置电流、减小失谐量有利于扩展转换效率及消光比的动态范围，同时恶化了频率啁啾的动态范围; 受激射效应影响，消光比及频率啁啾在弛豫振荡频率处达到极大值.通过合理选择系统参量，可以获得较理想的波长转换效果.该方案无需抽运光输入，可实现高速、宽带波长转换，在光通信系统中有一定的应用前景. 关键词： λ/4相移分布反馈半导体激光器')" href="#">λ/4相移分布反馈半导体激光器 四波混频 波长转换     

线性对称耦合器的几何表示

利用线性对称耦合器两个波导中光场的电矢量构建了布洛赫矢量模型.通过布洛赫矢量的旋转变化使得光在两个波导通道中"跃迁"的过程非常直观.研究发现,随着线性对称耦合器的相位失配变得越严重,光能量在波导间的转换频率增快且转换效率降低,与传统的求解线性对称耦合器耦合波方程所得到的结果是一致的.     

上转换对Er3+，Yb3+共掺磷酸盐玻璃激光器输出的影响

研究了激光二极管抽运的Er^３＋，Yb^３＋共掺磷酸盐玻璃激光器中共协上转换(cooperative upconversion)和累积能量转移(cumulative energy transfer)对激光输出的影响.通过对速率方程的数值模拟，定量计算并分析了共协上转换和累积能量转移对激光输出的影响，发现共协上转换对阈值抽运功率的影响可达到22%之多，实验结果和理论曲线相当符合.这有助于对Er^３＋，Yb^３＋共掺磷酸盐玻璃激光器进行优化. 关键词： 共协上转换 累积能量转移 ３＋')" href="#">Er^３＋ ３＋共掺磷酸盐玻璃激光器')" href="#">Yb^３＋共掺磷酸盐玻璃激光器 数值分析     

原子辅助光力系统中快慢光的量子调控

随着纳米科技以及半导体技术的迅猛发展,光力诱导透明、快慢光和光存储以及其他在光力系统中发现的量子光学和非线性光学效应成为人们目前研究的热点.本文将薄膜腔光力系统同被束缚在腔中的二能级冷原子系综相耦合,通过直接在薄膜振子上引入弱辅助驱动场来研究该原子辅助光力系统中原子和相位对量子相干性质及其快慢光的调控.经过分析发现,通过改变辅助驱动场的强度可直接实现对光力诱导透明窗口深度的调控,通过改变辅助场与探测场之间的相位差,可实现输出的探测场在"吸收"、"透明"和"增益"之间相互转换,进而对弱探测场进行动态调控实现光开关.与此同时,还发现系统的群延迟时间随相位差的改变呈周期性变化.通过调节相位差及原子数,不但可以改变群延迟时间,还可实现快慢光之间的相互转换.     

利用激光离焦的方法优化超强激光驱动的质子加速

在中国科学院物理研究所"极光Ⅱ 号"飞秒激光装置上,对激光与薄膜靶相互作用产生的靶后质子束特性进行了实验研究.结果发现,在主脉冲前存在较强的飞秒预脉冲的情况下,通过适当地对激光束散焦,可以使质子束的转换效率提高3 个数量级,并同时改善质子束的准直性.分析表明,激光散焦的方法可以有效地抑制预脉冲的流体力学效应对质子加速的负面影响,从而提高质子的转换效率.此外,粒子模拟还发现,散焦量增大时可以产生更多的中低能超热电子,这也有利于建立高质量的质子加速电场. 关键词： 超短脉冲激光与等离子体相互作用 质子加速 转换效率     

非稀土掺杂协同核壳包裹对氟化物纳米晶上转换发光性能的增强

为提高上转换纳米晶的发光效率,提出协同增强的策略,将核壳包裹和非稀土离子掺杂两种方式进行有效的结合,使上转换纳米晶的发光效率实现"1+12"的增强效果。以Na Gd F_4作为基质材料,Yb~(3+)和Er~(3+)分别作为敏化离子和发光离子,以Li~+离子和Na Gd F_4作为非稀土掺杂离子和包裹壳层来构建核/壳纳米结构,研究两种增强方式的协同作用对Na Gd F4∶Yb~(3+)/Er~(3+)纳米晶的上转换发光性能的影响。结果表明,Li+离子掺杂与包裹Na Gd F4壳层共同作用使得β-Na Gd F4∶Yb~(3+)/Er~(3+)纳米晶的上转换发光增强了39倍,明显优于单一方式的增强效果。通过一系列的优化实验结果发现,Li+离子的最佳掺杂摩尔分数为4%。基于以上实验结果,给出了非稀土离子掺杂核壳纳米晶协同增强上转换发光效率的机理。     

关于磁滞刹车问题的研究

介绍了2014年中国大学生物理学术竞赛中的"磁滞刹车"问题.通过磁荷及分子电流观点之间的转换,从受力和能量两个角度分析了磁铁的运动及受力.最后得出其运动状态与金属管及磁铁的几何性质、物理性质有关,并进行了实验验证.     

可见光在CsI:Na转换屏中传输的模拟研究

本文用Monte Carlo方法模拟了X射线与转换屏作用产生的可见光子在无晶柱和理想晶柱转换屏中的传输过程,给出了可见光子在转换屏中的点扩展函数,并计算了其MTF.结果表明,晶柱结构的转换屏能有效地改善转换屏的空间分辨特性.同时,本文还给出了转换屏的转换效率及传输效率与球管电压、转换屏厚度之间关系的模拟结果.     

稀土掺杂材料的上转换发光

稀土掺杂材料的上转换发光是实现光波频率转换的重要途径,也是稀土掺杂发光材料研究的重要内容。本文从介绍与上转换相关的基本概念出发,阐述了稀土离子上转换发光的发展历史;对稀土离子掺杂材料的能量传递、激发态吸收、合作敏化、合作发光、双光子吸收激发及光子吸收雪崩等上转换发光机制进行了概述,并对各机制进行了比较;对不同稀土离子掺杂体系中上转换发光的机制进行了总结;对以往研究的稀土掺杂上转换发光材料的基质,包括粉体材料、晶体材料、非晶材料进行了概括;最后对影响稀土离子上转换发光效率的因素进行了分析,提出了在上转换发光材料的设计中应重点考虑基质对泵浦光及上转换发射光的吸收、基质材料的声子能量、稀土离子的掺杂方案及泵浦途径等因素。     

传热过程的效率

在许多物质或能量传递交换的过程中都有效率的概念,如热功转换过程、流动过程、输电过程等,但是在传热过程中却没有.基于效率可以讨论传热过程的性能,并可作为传热过程优化的目标.本文基于新的物理量=定义传热过程的效率,讨论影响传热过程效率的各种因素,特别是把"不可逆"因素与"不可用"因素分开.不可逆因素来自于某种能量形式的耗散...