在COIL中BHP的HO2－浓度对氯的利用率和激光功率的影响

 对COIL中碱性过氧化氢(BHP)溶液中的HO₂^-浓度进行了理论计算和实验测量,得到了HO₂^-浓度随不同浓度的KOH和H₂O₂以及不同比例（体积）配比的变化规律,并做了不同浓度HO₂^-对氯的利用率和激光输出功率影响的实验,获得的结果对优化BHP的配制和优化实验参数有较大的意义。     

溶胶凝胶法制备Pt/WO3氢气敏感材料的研究

采用溶胶凝胶法制备纳米级WO₃,掺杂不同含量的氯铂酸并混合搅拌均匀,再进行热处理,将所得粉体均匀涂覆在光纤光栅周围,制备出具有氢敏特性的光纤光栅传感器.实验中,通过改变氯铂酸掺杂量和热处理温度并进行XRD物相分析得:随着Pt:W的降低以及热处理温度的升高,WO₃的结晶度不断提高;通入不同浓度的氢气对传感器进行氢敏性能测试发现,经过300℃热处理,Pt:W为1:9时,对4%浓度的氢气能达到15 s的响应速度,最高有140 pm的中心波长变化,多次重复通氢气,重复性良好;当热处理温度达到500℃时,材料对氢气已经不敏感.     

带有防水包层光纤的单模传输条件及频率特征

光纤水听器是一种新型的声信号探测器。为保证光纤水听器有良好的工作性能,必须在纤维上包上防水层。光纤水听器在单模条件下能保持最佳工作性能,带有防水包层的光纤单模传输条件不同於直接和水接触的光纤的单模传输条件。本文从麦克斯韦电磁理论出发,导出了带有防水包层光纤的TE模,TM模及HE₁₁模的截止频率特征方程及单模传输条件。这些关系式,对带有防水包层的光纤水听器的研究,设计和使用都有实际意义。     

体光源模拟标定法测O2(1Δ)绝对浓度

 O₂(¹Δ)绝对浓度的测量,一直是SOG和COIL研究中的重要参数之一。体光源模拟标定法测O₂(¹Δ)绝对浓度,是把发光气体以某一流速引入一已知体积的流动光池中,再通过具有低象差失真的光学系统,把该体光源成象在探测器的有效表面上。探测器和测量仪器组成的测量系统,要经过标准光源和电学标定。本方法可测出O₂(¹Δ绝对浓度和其分压,O₂(¹Δ)产率等参数。其中O₂(¹Δ)浓度测量结果的相对误差为20%。     

Sn3InSb4合金嵌Li性能的第一性原理研究

采用第一性原理超软赝势平面波方法计算了Sn₃InSb₄的嵌Li性能,得到各种嵌Li相的嵌Li形成能、理论质量比容量、体积膨胀率、能带结构、态密度和差分电荷密度等.从能量角度分析,Li在嵌入时,优先占据晶胞的四面体间隙位置,然后逐步挤出处于节点位置的Sn原子和In原子.在嵌Li过程中,材料表现出较大的体积膨胀率(11.74%-43.40%),这是导致Sn₃InSb₄作为Li离子电极材料循环性能差的重要原因.态密度计算表明,体系的导电性能首先随嵌Li量的增加而增加,当所有的间隙位置被Li填满,发生Sn的替换反应时,富Li态合金相的导电性反而下降.     

鼻腔滴入Fe2O3细颗粒在小鼠嗅球中的微区分布及对其他微量元素的影响

用同步辐射X射线荧光(SRXRF)微区扫描分析技术研究了经鼻吸入三氧化二铁(Fe₂O₃)细颗粒后, Fe在小鼠嗅球中的分布及其对Ca, Zn, Cu等其他微量元素分布的影响.研究发现经鼻吸入40 mg/kg体重Fe₂O₃(60—200nm)细颗粒, Fe可以通过鼻粘膜在小鼠嗅球中富集. 小鼠嗅球切片中Fe的浓度比对照组升高了20%.通过SRXRF微区扫描分析发现, Fe在嗅球的嗅神经纤维层(ON)、突触小球层(Gl)和前嗅核外部(AOE)的 浓度比对照组显著升高, 表明Fe₂O₃颗粒已经由初级嗅神经进入到嗅球小球层, 进而沿次级嗅神经进入前嗅核外部(AOE).同时, 吸入Fe₂O₃细颗粒还使小鼠嗅球中Ca浓度比对照组分别升高了12%, Zn的浓度则下降了17%, 而Cu的浓度与对照组接近, 但Cu在嗅球各层中的分布发生了明显变化. 升高的Ca主要分布在嗅神经层和小球层.实验组嗅神经层、小球层和外丛层(EPl)中Cu的浓度与对照组相比有显著升高, 而在前嗅核外侧部(AOL)、前嗅核外部(AOE)、副嗅球颗粒细胞层(GrA)和副嗅球(AOB)层中浓度降低了. 说明进入脑嗅球组织中的Fe已经对脑组织中微量元素的含量和分布产生了影响.     

n-ZnO:Al/i-ZnO/n-CdS/p-Cu2ZnSnS4太阳能电池光伏特性的分析

具有高光吸收系数的半导体Cu₂ZnSnS₄ (CZTS)薄膜是一种新型太阳能电池材料. 本文对n-ZnO:Al/i-ZnO/n-CdS/p-CZTS结构的CZTS薄膜太阳能电池进行分析, 讨论CZTS薄膜的掺杂浓度、厚度、缺陷态和CdS薄膜的掺杂浓度、 厚度对太阳能电池转换效率的影响以及太阳能电池的温度特性. 分析表明, CZTS薄膜作为太阳能电池的主要光吸收层, CZTS薄膜的掺杂浓度和厚度的取值对太阳能电池的转换效率有显著影响, CZTS薄膜结构缺陷态的存在会导致太阳能电池性能的下降. CdS缓冲层的掺杂浓度、厚度对太阳能电池光伏特性的影响较小. 经结构参数优化得到的n-ZnO:Al/i-ZnO/n-CdS/p-CZTS薄膜太阳能电池的最佳光 伏特性为开路电压1.127 V、短路电流密度27.39 mA/cm²、填充因子87.5%、 转换效率27.02%,转换效率温度系数为-0.14%/K.     

光腔衰荡光谱法测量大气中的NO3和N2O5

本文应用基于二极管激光器的双路光腔衰荡光谱技术,分别对大气中NO₃和N₂O₅浓度进行监测. 通过使用实验室标准样校正有效吸收腔长比R_L和系统的总损耗系数?,并获得了NO₃有效吸收截面. 该装置在时间分辨率为1 s时,对NO₃的测量灵敏度达到1.1 pptv,N₂O₅被在线转换成NO₃,从而被另一路光腔衰荡光谱装置探测. 利用该装置,对合肥市区冬季夜间大气中的NO₃,N₂O₅浓度进行了实时监测. 通过对比一次大气快速清洁过程中氮氧化物、臭氧、PM_2.5等组分的浓度变化,讨论了大气环境下可能影响NO₃及N₂O₅浓度的因素.     

Heusler合金Li2AlX(X=Ga，In)的晶格动力学和电子特性

本文计算了Heusler合金Li₂AlGa和Li₂AlIn的晶格参数、体积模量、体积模量的一阶导数、 电子能带结构、声子色散曲线和声子态密度,并与密度泛函理论中的广义梯度近似计算结果进行比较. 计算的晶格参数与文献有很好的一致性. 两个Heusler合金的电子能带结构表明它们是半金属结构. 并利用声子色散曲线和声子密度图研究Heusler合金晶格动力学. Li₂AlGa和Li₂AlIn Heusler合金在基态呈现动力学稳定.     

Mn掺杂LiFePO4的第一性原理研究

采用基于密度泛函理论的第一性原理方法, 计算了不同Mn掺杂浓度LiFe_1-xMn_xPO₄ (x=0,0.25,0.50,0.75) 的电子结构. 同时采用流变相辅助高温固相碳热还原法制备了LiFe_1-xMn_xPO₄ (x= 0,0.25,0.50,0.75) 材料. 理论计算表明: LiFePO₄具有E_g = 0.725 eV的带隙宽度, 为半导体材料. 通过Fe位掺杂25%的Mn离子可最大程度地 减小材料带隙宽度、降低Fe---O键及Li---O键键能, 进而提高材料的电子电导率及锂离子扩散速率. 实验结果亦表明, 当Mn掺杂量x=0.25时, 材料具有最优的电化学性能, 其具有约为158 mAh· g^-1的放电比容量以及551 Wh· kg^-1的能量密度. 理论计算与实验结果非常符合.     

多点侧面泵浦双包层光纤激光器的对称夹层结构

 利用基于亚波长衍射光栅理论的介质-金属-介质的对称夹层结构,对掺杂的双包层光纤进行多点泵浦,根据严格的电磁场衍射理论和光栅方程,分析了多点泵浦时,这种耦合结构的泵浦光泄露的问题,证明了多点泵浦时泵浦光的泄露率仅为15.52%,而对信号光则不存在泄露。这种对称夹层结构可以用于多个大功率激光二极管阵列的多点侧面泵浦双包层掺杂光纤中,以制作各种大功率(数kW级)稀土光纤激光器,其最大耦合效率可以达到80%以上。     

多点侧面泵浦双包层光纤激光器的对称夹层结构

利用基于亚波长衍射光栅理论的介质-金属-介质的对称夹层结构,对掺杂的双包层光纤进行多点泵浦,根据严格的电磁场衍射理论和光栅方程,分析了多点泵浦时,这种耦合结构的泵浦光泄露的问题,证明了多点泵浦时泵浦光的泄露率仅为15.52%,而对信号光则不存在泄露。这种对称夹层结构可以用于多个大功率激光二极管阵列的多点侧面泵浦双包层掺杂光纤中,以制作各种大功率(数kW级)稀土光纤激光器,其最大耦合效率可以达到80%以上。     

基于光纤光栅的高功率光纤激光器

分析了光纤光栅的选频原理以及光纤光栅基高功率光纤激光器的阈值特性和输出特性.采用紫外写入的光纤光栅做谐振腔,研制了全光纤结构的高功率光纤激光器,泵浦阈值为186 mW, 最大输出功率1.78 W,斜率效率59%,实验结果与理论分析基本吻合.     

Target-in-the-loop high-power adaptive phase-locked fiber laser array using single-frequency dithering technique

We present a theoretical and experimental study of a target-in-the-loop (TIL) high-power adaptive phase-locked fiber laser array. The system configuration of the TIL adaptive phase-locked fiber laser array is introduced, and the fundamental theory for TIL based on the single-dithering technique is deduced for the first time. Two 10-W-level high-power fiber amplifiers are set up and adaptive phase locking of the two fiber amplifiers is accomplished successfully by implementing a single-dithering algorithm on a signal processor. The experimental results demonstrate that the optical phase noise for each beam channel can be effectively compensated by the TIL adaptive optics system under high-power applications and the fringe contrast on a remotely located extended target is advanced from 12% to 74% for the two 10-W-level fiber amplifiers.     

Light Scattering by Anthophyllite-Crocidolite Asbestos Fibers. Part II: Comparison of various approximate theories with the EBCM theory

The effect of the geometry of the fiber ends on the scattered intensities is considered. A new modification of the Rayleighdebye-Gans (RDG) approximate theory, the Mie Substitution Theory (MST) theory, is introduced. The Boundary Value Method (BVM) for the infinite cylinder, the RDG theory, the Shifrin (SFR) modification of the RDG theory and the MST theory are compared with the EBCM theory for various values of fiber diameter, length, refractive index and for various fiber orientations, including random orientation. Scattering from suspensions of fibers, typical of UICC crocidolite and anthophyllite asbestos fibers, is considered using the BVM, the MST and the RDG theories when the fibers are assumed to be aligned and the MST and the RDG theories when the fibers are assumed to be randomly oriented.     

高功率光子晶体光纤激光器实验研究

 从光纤热传导方程出发,研究了不同泵浦光吸收系数对光纤激光器沿光纤长度方向温度分布的影响。结果表明,低吸收系数光纤泵浦端温度相对较低,分布较为平缓,有效减缓光纤的热损伤。根据理论分析结果,实验中选择了吸收系数为1.45 dB/m的掺Yb³⁺双包层光子晶体光纤作为增益介质,在泵浦光功率为560 W时,获得了428.5 W的高功率单模连续输出,斜率效率为76.5%,光束质量因子M²<1.2。由于泵浦端光纤温度较高,实验中对光纤两端进行了主动冷却,并且在离光纤端面约25 cm处的光纤表面温度进行实时测量,结果发现随着泵浦光功率的增加,光纤表面温度均匀增长,最高温度为310 K,温度正常。     

Characterization of Airborne Fibers via Fraunhofer Theory: Examination of the Validity of Fraunhofer Theory Using the Exact Scattering Theory MMP

Owing to the health hazard of respirable airborne fibers, there is great interest in detectors able to monitor fibers on‐line. This paper features such an optical fiber detector which is based on Fraunhofer theory for the estimation of fiber size. Because Fraunhofer theory is not an exact theory and does not take into account the three‐dimensional shape of fibers and their material properties, comparative computations with an exact theory, the multiple multipole method (MMP), a variant of the generalized multipole technique, were performed. For small fiber diameters these simulations showed differences between diffraction patterns calculated via Fraunhofer theory and scattering patterns computed with MMP. The differences were strongly dependent on the optical properties of the fiber material.     

Investigation of the efficient coupling between a highly elliptical Gaussian profile output from a laser diode and a single mode fiber using a hyperbolic-shaped microlens

A tapered hyperbolic-shaped microlens has been improved for efficient the coupling of the output from a laser diode into an optical fiber. A tapered hemispherical-end fiber microlens is also evaluated for comparison purposes. The Fresnel diffraction theory is used to evaluate laser to fiber coupling using microlenses. Experimental results demonstrate that, for an elliptical Gaussian laser diode with an aspect ratio of 1:1.5, the coupling efficiencies for the hyperbolic-shaped microlenses and the hemispherical-end fiber microlenses are 87% and 62%, respectively. Simulation results show excellent agreement with the measurements. The research results illustrate that a hyperbolic-shaped microlens has a much higher coupling efficiency than a hemispherical-end microlens due to efficient mode matching and phase matching.     

高功率光子晶体光纤激光器实验研究

从光纤热传导方程出发,研究了不同泵浦光吸收系数对光纤激光器沿光纤长度方向温度分布的影响。结果表明,低吸收系数光纤泵浦端温度相对较低,分布较为平缓,有效减缓光纤的热损伤。根据理论分析结果,实验中选择了吸收系数为1.45 dB/m的掺Yb3+双包层光子晶体光纤作为增益介质,在泵浦光功率为560 W时,获得了428.5 W的高功率单模连续输出,斜率效率为76.5%,光束质量因子M2<1.2。由于泵浦端光纤温度较高,实验中对光纤两端进行了主动冷却,并且在离光纤端面约25 cm处的光纤表面温度进行实时测量,结果发现随着泵浦光功率的增加,光纤表面温度均匀增长,最高温度为310 K,温度正常。     

适合于有线电视系统的色散补偿光纤光栅

分析了光栅色散抖动对有线电视信号的影响,估计出落在信号50MHz-5550MHz范围内互调产物功率约占所有互调产物功率的10％－50％,为了抑制色散抖动幅度,光栅的折射率变化应该从初值零渐渐长到最大值。长度为10cm,包络为升余弦与tanh(4z)的光栅都能满足有线电视系统的要求,此外还发现,长光栅对应的抖动周期小,因此对信号的影响也小,具有升余弦包络的光栅比tanh(4z)光栅更能有效地抑制色散抖动。