1.444 mm Nd:YAG激光器的实验研究

 在理论分析的基础上设计了直腔结构1.444 mm Nd:YAG激光器，并进行了实验研究。获得了1.444 mm激光输出，当泵浦能量为55 J时，其最高静态激光输出310 mJ。电-光转换效率为0.56%，斜效率为0.81%。并实现了1.444 mm调Q输出，脉冲输出能量18 mJ，脉宽150 ns。     

液体对微振动的放大效应

根据表面波声光效应的原理,实验上建立了固体表面微振动的激光衍射测量系统.当激光斜入射到微振动引起的液体表面波上,观察到了清晰、反衬度非常高的衍射图样.利用MATLAB软件对拍摄的衍射图样进行扫描,得到了衍射光斑的光强分布图,并根据衍射图样宽度与表面波振幅的解析关系式,求出了液体表面波的振幅,其大小在微米量级.改变样品池中液体的深度,测得不同深度下液体表面波的振幅,给出了表面波振幅与液体深度之间的解析关系,并发现了液体对微振动的放大效应.利用液体对微振动的放大效应,求出了固体表面微振动的振幅,实现了固体表面微振动的探测.     

液体对微振动的放大效应

根据表面波声光效应的原理,实验上建立了固体表面微振动的激光衍射测量系统.当激光斜入射到微振动引起的液体表面波上,观察到了清晰、反衬度非常高的衍射图样.利用MATLAB软件对拍摄的衍射图样进行扫描,得到了衍射光斑的光强分布图,并根据衍射图样宽度与表面波振幅的解析关系式,求出了液体表面波的振幅,其大小在微米量级.改变样品池中液体的深度,测得不同深度下液体表面波的振幅,给出了表面波振幅与液体深度之间的解析关系,并发现了液体对微振动的放大效应.利用液体对微振动的放大效应,求出了固体表面微振动的振幅,实现了固体表面微振动的探测.     

不锈钢丝网上薄膜TiO2光催化剂的Raman光谱研究

用Raman光谱方法来研究用Sol Gel法负载于金属丝网的薄膜TiO2 光催化剂的物相结构、厚度以及粒径大小。研究结果显示 ,薄膜达到一定厚度能够阻止基底Fe元素向薄膜表层的扩散 ;在 4 0 0℃下灼烧制得的薄膜TiO2 光催化剂具有锐钛矿晶型 ,而高于 4 0 0℃时 ,将出现金红石相TiO2 ;锐钛矿晶型TiO2 的Raman特征峰产生偏移 ,表明薄膜粒径的变化 ,通过计算表明 ,薄膜TiO2 的粒径为 10nm左右 ,TEM的分析结果也与之一致。     

基于光子散射的功能成像技术

阐述了基于光子散射模型下的功能成像技术.运用蒙特卡罗方法对光子在介质中的散射路径进行了模拟和分析,从而引入光子散射的概念.通过对光子散射方程的解释引入了散射光子密度波的概念.通过无限大模型下光子密度波的波方程,引出光子密度波的异质模型.建立了基于消元的奇异值弱化重建算法,完成了对病态方程的求解,实现了对内嵌于均匀介质中异质的吸收系数分布图像的重建.在基于光散射成像技术所开发的成像系统平台下实现了异质小球的成像实验,对多个不同浓度的物体完成了成像,探测到介质中由于微小浓度改变而引起的吸收系数变化.     

大学物理综合性实验的创新尝试——金属电阻率的精确测量

设计出了大学物理综合性实验——测量金属的电阻率。该实验用直流双臂电桥测细铜丝的电阻,用光学中的等厚干涉原理测量细铜丝的微小直径,根据电阻定律计算铜的电阻率,是光学、电学的综合实验。测量结果与常用电工手册上铜电阻率值的相对误差小于1.1%。通过实验,能够加强学生对光学、电学以及基本测量知识的综合运用能力,巩固理论知识,提高实验技能。     

脉冲激光辐照光学薄膜的缺陷损伤模型

建立了缺陷吸收升温致薄膜激光损伤模型,该模型从热传导方程出发,考虑了缺陷内部的温度分布以及向薄膜的传导过程,通过引入散射系数简化了Mie散射理论得出的吸收截面.对电子束蒸发沉积的ZrO₂:Y₂O₃单层膜进行了激光破坏实验,薄膜样品的损伤是缺陷引起的,通过辉光放电质谱法对薄膜制备材料的纯度分析发现材料中的主要杂质元素为铂,其含量为0.9％.利用缺陷损伤模型对损伤过程进行了模拟,理论模型和实验结果取得了较好的一致性.     

强流碳纳米管阴极重复频率发射特性

采用钛氰铁高温催化热解方法可制备发射性能优异的碳纳米管薄膜阴极。当脉冲电场峰值达到30 MV/m时,发射电流密度达kA/cm2以上,对应相对论电子束流强度高达15 kA,等离子体发射机制参与电子束发射过程。以重复频率10 Hz发射模式时,其发射阈值低,束压、束流波形跟随性好,发射稳定性优于石墨阴极。发射发次达到1000后,碳纳米管形态依然完整,界面无脱附。     

LD抽运的Nd:YAG陶瓷/KTP绿光激光器

报道了一种LD端面抽运Nd:YAG陶瓷、KTP腔内倍频的全固态连续波绿光激光器.当抽运功率为21.6 W时,1064 nm基频输出达到11.3 W,光—光转换效率为52.3%.采用Ⅱ类切割的KTP晶体作为腔内倍频介质,在直腔结构下获得了最大功率为1.86 W的532　nm绿光输出,光—光转换效率为7%.输出光斑具有高斯型强度分布,1 W输出时的M²因子约为1.7. 关键词： 全固态绿光激光器 Nd:YAG陶瓷 KTP倍频 直腔     

激光与中波红外双波段光学系统设计

根据系统要求,进行激光与中波红外复合制导光学系统设计。该系统红外工作波长为3 m~5 m,激光工作波长为1.064 m,系统接收口径为250 mm,F数为1.4,要求MTF在33 lp/mm时大于0.4,光学透过率大于60%,使用的红外焦平面阵列像元数为640像素512像素,像元尺寸为15 m15 m。因为系统具有大孔径,小F数的特点,因此选择使用折反射式结构进行二次成像,并进行消热差处理。     

SrS∶Eu,Sm光存储机理的研究

采用高温固相反应法在还原气氛下制备了SrS:Eu,Sm样品,利用荧光光谱仪测量了这种光存储材料的激发光谱和发射光谱.将样品用紫外灯(265 nm)照射激发饱和后,再用980 nm的红外激光器激励,利用荧光光谱仪测试得到了峰值位于599 nm的光激励发光光谱.此外还利用热释光谱仪测试了样品的热释光谱.探讨了SrS:Eu,Sm的光存储机理,认为引入的稀土离子在SrS的带隙中形成分裂能级.当用紫外光照射材料时,Eu的电子从基态被激发到激发态或基质材料的导带,其中一部分电子被辅助激活剂Sm的陷阱俘获,实现信息写入.当材料被与陷阱深度相当的红外光激励时,电子陷阱Sm2 俘获的电子才可能跃出俘获能级,与空穴在Eu的激发态和基态能级上复合,多余的能量以可见光的形式释放出来,实现信息读出.     

测量光波波长的实验研究

采用三棱镜和光栅测量绿光波长,结果表明三棱镜测量光波波长的精确度比光栅测光波精确度更大,为实验提供了一种更精确测量光波波长的方法。     

康普顿相机图像重建中的快速滤波反投影算法

提出一个由CZT像素探测器与NaI闪烁体阵列组成的康普顿相机，计算探测器系统的几何参数、散射体探测器的能量分辨率及多普勒展宽等因素对相机空间分辨率的影响.相机的总体角分辨率为5.1°~5.6°，主要影响因素为探测器系统的几何参数.首先用解析方法研究图像重建中的滤波反投影算法，不考虑展宽影响时点源重建图像的角分辨率可达1.7°，考虑展宽影响时角分辨率可达4.2°；然后利用Geant4程序进行模拟，用实际应用方法对模拟数据进行重建，不考虑展宽影响时的角分辨率为1.7°，考虑展宽影响时角分辨率可达5.1°.采用滤波反投影算法进行图像重建时，在OpenCL框架下利用GPU实现并行加速，加速比为79倍.     

半叶马尾藻多糖的提取和分析

采用热水浸提法提取半叶马尾藻多糖 [Sargassumhemiphyllum (Turner)C Ag polysaccharides ,SHP],并对其理化性质、提取率、含量、组成和性质进行了研究。SHP呈灰白色粉末状 ,溶于水 ,不溶于有机溶剂。碘 碘化钾反应呈阴性 ,说明提取物为非淀粉性多糖。提取率为 7 0 4 % ,总糖含量为 82 9%。紫外扫描结果表明多糖几乎不含核酸和蛋白质。红外光谱显示SHP主要为吡喃多糖 ,并显示多糖分子结构中存在 β 糖苷键。薄层层析结果提示该多糖可能为木聚糖。上述结果不仅说明该方法提取的物质是多糖 ,而且纯度好 ,提取效率高。     

高频高变比脉冲变压器耦合固态刚管调制器

调制器输出脉冲宽度存在两种模式,输出脉冲宽度为10μs时,工作频率0~8kHz可调,输出脉冲宽度为200μs时,工作频率0~400Hz可调。为了实现了调制器的小型化,初级电压设计为700V,初级储能电容可采用高储能密度的电解电容,且可降低绝缘栅双极晶体管(IGBT)串联的风险,次级输出电压为70kV,采用变比为100的脉冲变压器。概述其各个组成部分及其工作原理,重点对IGBT固态开关的驱动、保护电路、损耗和吸收回路进行了分析讨论,并对高变比的变压器进行了理论分析。对调制器进行了实验测试,脉冲前沿2.2μs,脉冲后沿1.65μs,过冲小于7%,脉冲顶降小于1%。     

2 μm波段半导体可饱和吸收镜被动调Q光纤激光器

基于半导体可饱和吸收镜和光纤光栅实现了稳定的2 m波段被动调Q光纤脉冲激光器,输出激光的中心波长为1958.2 nm。随着泵浦功率的增加,输出脉冲的重复频率不断增加,而对应脉冲的宽度不断减小。输出脉冲重复频率的变化范围为20～80 kHz,脉冲宽度的变化范围为490 ns～1 s。当泵浦功率为1.3 W时,调Q光纤激光器的最大平均输出功率为91 mW,脉冲重复频率为80 kHz,脉冲宽度为490 ns,对应的最大单脉冲能量约为1.14 J。     

可弯曲式微腔有机电致发光器件的光学特性

设计了结构为上反射镜/有机层/下反射镜/柔性基板的可弯曲式有机电致发光器件(FOLED)。利用几何光学模型计算了器件在不同弯曲情况下,其发光光谱随观测角和曲率的影响,并与平整器件的光谱作了比较。结果表明:1)基板向内弯曲时,随着观测角的增大,器件的发光光谱峰值出现蓝移,且蓝移的程度相对平整器件要大;随着曲率的增大,器件的发光光谱峰值出现蓝移。2)基板向外弯曲时,随着观测角的增大,器件的发光光谱峰值出现红移,但红移的程度不大;随着曲率的增大,器件的发光光谱峰值出现红移,且与基板向内弯曲时蓝移的程度相当。     

旋转热管生物反应器的流场模拟研究

采用热管技术对传统生物反应器进行革新,自主开发出一种适用于多种生物反应的新型生物反应器,提出了将热管本身作为搅拌轴的设计思想,同时以计算流体力学(CFD)为基础建立旋转热管生物反应器的数学模型,计算了不同雷诺数下此类搅拌轴的功率准数,并得到了功率曲线。采用标准k-ε湍流模型成功模拟了反应器内的速度分布,为反应器的优化设计提供了基础。     

线性渐变滤光片光谱分光特性及检测方法研究

线性渐变滤光片(LVF)被广泛应用于各种小型快速分光测试设备中。分光特性进行研究,给出了其分光特性的高斯函数表达式,分析了各个参数与线性渐变滤光片中心透过率、谱线宽度和线性渐变系数等特性的关系。将光谱成像仪标定的单色仪法引入线性渐变滤光片的分光特性检测中,讨论了检测系统的敏感性,并给出了相应的误差容限公式。分析表明单色仪出射狭缝相对光轴平移量,以及滤光片倾斜角度对检测精度影响最大,实际测量中可通过光路和系统机构的调整达到精度要求。构建检测系统完成了对成品线性渐变滤光片分光特性的检测,结果表明对中心透过率的测量均方根误差小于0.05%,验证了方法的精确性,普适性,检测结果可为线性渐变滤光片相关系统的设计和标定提供参数指导。     

Study on the spatial coherence of vortex Gaussian beams passed atmospheric turbulence

In this paper, the spectral degree of coherence formula was derived by using the generalized Huygens–Fresnel principle and the method of Rytov phase structure function quadratic approximation. The spatial coherence of vortex Gaussian beams passed atmospheric turbulence was studied. It showed that the spatial coherence was mainly affected by the coherence of light source, the number of topological charges and the transmission distance. The distance of transmission was farther, the spatial coherence of beam was better. The number of topological charges were more, the spatial coherence of beam was better. In a certain transmission distance, the coherence of light source was better, the spatial coherence of beam was worse. In addition, there were coherent vortexes which spectral degree of coherence was zero after the partially coherent vortex beams getting through atmospheric turbulence transmission.