“天光”一号MOPA系统光学元件加工与镀膜的进展

本文阐述了在中国原子能科学研究院“天光一号”ＫｒＦ激光核聚变实验装置上，ＭＯＰＡ系统光学元件加工与镀膜研究工作的进展。实验测量结果表明，加工后的基片表面均方根粗糙度对于Ｋ９光学玻璃与熔融石英玻璃来说分别为σｒｍｓ＝１．８±０．５ｎｍ，σｒｍｓ＝２．０±０．４ｎｍ。镀ＨｆＯ２／ＳｉＯ２高反射膜的光学元件的反射率与破坏阈值分别为Ｒ＞９９．５％，Ｅｔｈ＝１．３０～１．３３Ｊ／ｃｍ２。镀Ａｌ２Ｏ３／ＭｇＦ２增透膜的光学元件的透射率与破坏阈值分别为Ｔ＞９９．５％，Ｅｔｈ＝１．３～１．９７Ｊ／ｃｍ２。     

双离子束溅射沉积薄膜的光学特性与激光损伤研究

对氧化物薄膜的双离子束溅射沉积作用了系统地实验研究。考察了离子束溅射工艺参数对薄膜光学特性的影响。制备了折射率接近于块材料的ＴｉＯ２和ＺｒＯ２薄膜，显著降低了ＴｉＯ２，ＺｒＯ２和ＳｉＯ２薄膜的光吸收损耗，ＴｉＯ２和ＺｒＯ２薄膜的抗激光损伤阈值得到显著提高。用双离束溅射沉积１．０６μｍ多层高反，是到了大于９９．５％的高反射率，经高温退火处理的双离子束溅射沉积高反膜的抗激光损伤阈值同热蒸发沉积的高反膜     

纯ZrO_2纳米粒子结构的拉曼光谱研究

本文对粒径在５８～１０ｎｍ范围内不同粒度的纯ＺｒＯ＿２粒子进行了拉曼散射光谱研究。结果表明，粒子的点阵结构受表面效应的影响，粒径的减小，粒子表面层结构严重畸变，但仍是有序的结构。同时，表面效应将进一步引起ＺｒＯ＿２粒子点阵结构变化，在室温下，使单斜相的粒子自发地转变为四方相结构。ＺｒＯ＿２粒子由单斜相向四方相转变的临界直径为１５ｎｍ。     

氧化物薄膜抗1064nm脉冲激光损伤的特性研究

对向种氧化物介质膜料的单层膜、增透膜及高反膜的激光损伤特性进行了实验研究,分别测试了单脉冲和多脉冲１０６４ｎｍ激光的损伤阈值,分析和讨论了实验的物理现象及其结果。研究表明ＳｉＯ２、Ｇｄ２Ｏ３、Ｅｒ２Ｏ３、Ｙ２Ｏ３具有激光损伤阈值高、损伤程度轻的特点,特别对１０Ｈｚ激光而言,更是明显;增透膜及高反膜加λ／２层ＳｉＯ２对其激光损伤程度和损伤几率。     

光学膜层激光预处理过程研究

 光学元件经过激光预处理后，其抗激光破坏能力最大提高2倍以上，系统研究激光预处理机理和工艺，能安全可靠地提高光学元件损伤阈值，提升高功率激光系统的能量密度。研究了几种sol gel膜、PVD膜在预处理前后膜层表面的变化（损伤形貌）以及损伤阈值的增幅，发现预处理过程膜层仍然发生了一定程度的轻微损伤，这种损伤和膜层本身缺陷、激光参数密切相关，预处理过程可逐步消除膜层缺陷。     

KNO3／Al2O3和K2CO3／Al2O3的强碱性研究

采用ＣＯ２－ＴＰＤ及Ｈａｍｍｅｔｔ批示剂法测定了ＫＮＯ３／Ａｌ２Ｏ３及Ｋ２ＣＯ３／Ａｌ２Ｏ３样品的碱量和碱强度。当ＫＮＯ３，Ｋ２ＣＯ３的负载量低于其单层分散阈值时，能在ＡｌＯ３均匀分布并产生强度为１８．４的强碱位；高于其单层分散阈值后则能生成强度为２７．０的超强碱位。     

ZrO＿2涂层热性质的弧光光热分析技术和有限差分热流模型研究

应量汞弧光灯作加热光源的背表面检测光热技术和有限差分热流模型研究了ＺｒＯ＿２涂层的热导和热扩散率。其值分别为：ｋ＝０．００６９Ｊ／ｃｍ·Ｋ·ｓ和α＝０．００２８ｃｍ￣２／ｓ．结果表明对于带涂层的多层系统的光热检测，有限差分热流模型法是一个有效的数据处理方法。     

CrOx在ZrO2上的分散状态及其CO还原NO性能的研究

利用ＸＲＤ和ＢＥＴ等物理技术研究了ＣｒＯｘ对ＺｒＯ２的抗烧结性能及Ｃｒ的分散状态ｒＯｘ是良好的ＺｒＯ２抗烧结剂,会抑制ＺｒＯ２晶型从无定形→四方→单斜的相变过程;ＣｒＯｘ与ＺｒＯ２之间的强相互作用还有利用于ＣｒＯｘ在ＺｒＯ２表面的分散,ＺｒＯ２表面的分散,ＮＯ的ＴＰＤ－ＭＳ实验表明,ＮＯ在ＣｒＯｘ／ＺｒＯ２表面存在两种与ＺｒＯ２作用强弱不同的吸附态,在程序升温脱附过程中发生了ＮＯ的离解反应。ＮＯ＋     

阈值光电子分析器及其在原子分子光电离研究中的应用

合肥国家同步辐射实验室（ＮＳＲＬ）光化学实验站上，国内首例用于研究原子、分子结构的阈值光电子谱（ＴＰＥＳ）技术。系统给出了阈值光电子分析器的结构和原理、检测控制系统、性能测试以及提高系统分辨率的措施和想法等，用该装置获得了一些分子的阈值光电子谱、及采用离子飞行时间质谱（ＴＯＦＭＳ）得到的光离子效率谱（ＰＩＥＳ）。用Ａｒ￣＋（￣２Ｐ＿（１／２）和Ｋｒ￣＋（￣２Ｐ＿（１／２）峰作标定，我们的阈值光电子分析器分别获得了２０ｍｅｖ和１７ｍｅＶ能量分辨（ＦＷＨＭ）。通过对Ｎ＿２分子在６３０－８１０振动态和Ｒｇｄｂｅｒｇ自电离态的初步探讨可知该系统性能。     

纳米（Li2AO4）1—x—（ZrO2）x固体电解质陶瓷

用溶液凝胶共混法制备了纳米级的Ｌｉ２ＳＯ４－ＺｒＯ２复合固体电解质陶瓷。在复合陶瓷中，Ｌｉ２ＳＯ４、ＺｒＯ２的晶粒平均尺寸分别为４５、２７ｎｍ。晶粒尺寸的纳米化在材料中引入了大量的界面结构和表面结构。研究了掺不同量的纳米ＺｒＯ２第二相对Ｌｉ２ＳＯ４相变温度、相变行为及体系电导的影响，在纳米ＺｒＯ２作用下，Ｌｉ２ＳＯ４的相变温度可以降低１４０℃。在适当配比时，在５４０℃其离子电导可达到０．２Ｓ／ｃｍ     

反应离子镀光学薄膜的微观结构分析

用反应离子镀方法制备了ＴｉＯ２单层膜及ＴｉＯ２／ＳｉＯ２多层膜，用透射电子显微镜分别观察了由反应离子镀方法及传统蒸镀法二种不同工艺制得的ＴｉＯ２单层膜及ＴｉＯ２／ＳｉＯ２多层膜的断面结构，并对ＴｉＯ２单层膜进行了喇曼分析和卢瑟福背散射分析。     

连续波化学氧碘激光器O_2（~1Δ_g）／Ⅰ_2最佳配比的理论分析与实验研究

通过对连续波ＣＯＩＬ小信号增益的分析得到，对连续波ＣＯＩＬ，Ｏ＿２（￣１Δ＿ｇ）／Ⅰ＿２存在最佳配比；实验结果表明：Ｏ＿２（￣１Δ＿ｇ）／Ⅰ＿２最佳配比约为５０～６０。通过建立一维预混模型，进一步研究了ＣＯＩＬ小信号增益以及—维空间分布依赖于Ｏ＿２（￣１Δ＿ｇ）／Ⅰ＿２配比的变化规律，当ｇ＿ｍＬ＿ｅ值依赖于Ｏ＿２（￣１Δ＿ｇ）／Ⅰ＿２配比（约４０～６０）而取极大值时，ＣＯＩＬ系统处于最佳工作状态。     

连续波化学氧碘激光器O_2（~1Δ_g）／Ⅰ_2最佳配比的理论分析与实验研究

通过对连续波ＣＯＩＬ小信号增益的分析得到，对连续波ＣＯＩＬ，Ｏ＿２（￣１Δ＿ｇ）／Ⅰ＿２存在最佳配比；实验结果表明：Ｏ＿２（￣１Δ＿ｇ）／Ⅰ＿２最佳配比约为５０～６０。通过建立一维预混模型，进一步研究了ＣＯＩＬ小信号增益以及—维空间分布依赖于Ｏ＿２（￣１Δ＿ｇ）／Ⅰ＿２配比的变化规律，当ｇ＿ｍＬ＿ｅ值依赖于Ｏ＿２（￣１Δ＿ｇ）／Ⅰ＿２配比（约４０～６０）而取极大值时，ＣＯＩＬ系统处于最佳工作状态。     

CuO／ZrO2催化剂活性组分与载体相互作用的研究

用多种物理化学手段，对不同方法制备的ＺｒＯ２上分散的氧化铜体系进行较细致的表征和比较，结果表明，从己晶化的ＺｒＯ２和Ｚｒ（ＯＨ）４出发制得的催化剂性能上存在明显差异，并发现ＺｒＯ２上分散的氧化铜由于相互作用而具有显著的易还原和表面氧易脱出的特性，从而导致ＣｕＯ／ＺｒＯ２催化剂体系具有高的ＣＯ氧化活性。     

负载金属对SO^2—4／ZrO2催化剂超强酸性和反应性能的影响

本文研究了气氛和负载金属对ＳＯ＾２－４／ＺｒＯ２超强酸催化剂正戊烷异构化反应性能的影响。ＳＯ＾２－４／ＺｒＯ２催化剂在Ｎ２中初活性较高，但稳定性很差，在Ｈ２中活性很低。负载Ｐｒ可显著地改善催化剂的活性，选择性和稳定性，负载Ｎｉ则使催化剂活性反而降低。催化剂的红外光谱试验结果表明，Ｈ２可使结合在ＺｒＯ２上的ＳＯ＾２－４，部分还原，减少超强酸位，Ｐｒ对ＳＯ＾２－４的还原有阻抑作用，使催化剂表面保留较多     

ZrO2对提高CuO／γ—Al2O3催化剂热稳定性的作用

运用ＸＲＤ，ＢＥＴ比表面积，Ｃｕ活性表面积和ＣＯ氧化活性测定，研究了ＺｒＯ２对提高ＣｕＯ／γ－Ａｌ２Ｏ３催化剂热稳定性的作用，研究结果表明，ＣｕＯ／γ－Ａｌ２Ｏ３催化剂加剂一定量的助剂ＺｒＯ３在９５０℃高温焙烧下，除了能提高ＣＯ转化率外，还能延缓载体γ－Ａｌ２Ｏ３的α相变，保持较高的比表面积，同时能抑制活性组分的聚结，保持较大的Ｃｕ活性表面积，从而提高了ＣｕＯ／γ－Ａｌ２Ｏ３催化剂，热稳定性ＺｒＯ     

非线性迭层光栅的光学限制特性

首次报导了在具有非线性响应的ＺｎＳ／ＺｎＳｅ迭层光栅中实现的光学限制效应,其光学限制阈值大约为１４０ｍＷ（１．４２×１０＾５Ｗ／ｃｍ＾２）,限幅阈值２４ｍＷ。理论分析表明,这种迭层光栅的光学限制机理是来自双光子吸收产生的自由载流子相起的自散焦效应对材料折射率的贡献,产生了非线性折射率的结果。我们发现这种由半导体多层结构制成的光功率限制器不但具有较低的阈值和较宽的频谱响应,而且具有其阈值强度依赖于器     

波长1O64nm脉冲激光高阈值反射膜的研制

研究 Ｈｆ Ｏ２／ Ｓｉ Ｏ２ 高反射膜的制备工艺及其激光诱导损伤阈值的比较测试,分别采用了反应蒸镀 Ｈｆ Ｏ２、反应离子辅助蒸镀 Ｈｆ Ｏ２、反应离子辅助蒸镀金属 Ｈｆ 的源材料形成 Ｈｆ Ｏ２ 薄膜。采用这三种工艺制备了 Ｈｆ Ｏ２ ／ Ｓｉ Ｏ２ 高反射膜,在中心波长 １０６４ｎｍ 处,反射率 Ｒ≥９９．５％ ,其中反应蒸镀 Ｈｆ Ｏ２ ／ Ｓｉ Ｏ２ 高反射膜损伤阈值最高,可达 ６０ Ｊ／ｃｍ ２（１０６４ｎｍ ,５ｎｓ）。     

YCO／CeO2／LaAlO3夹层膜的界面研究

用俄歇电子能谱结合透射电子显微镜对磁控溅射法制备的ＹＢＣＯ／ＣｅＯ２／ＬａＡｌＯ３夹层膜中的元素在各层间的扩散行为进行了研究。结果表明，ＣｅＯ２作为一种缓冲层，能够阻挡住基底ＬａＡｌＯ３中元素向ＹＢＣＯ膜的扩散和ＹＢＣＯ膜中元素向基底的扩散，基本身向ＹＢＣＯ膜中的扩散也不多。ＴＥＭ的分析表明，ＣｅＯ２能保持完好的晶格结构，在其上能得到结构完整的高质量ＹＢＣＯ膜。     

透明导电半导体ZnO膜的研究

本文采用独特的电子束蒸镀方法，在光学镀膜机上，以 ＺｎＯ＋３％Ａｌ２Ｏ３和 ＺｎＯ为膜料．ｋ９光学玻璃为衬底，制备出ＺｎＯ 膜。膜层为多晶膜，可见光透过率为Ｔ＝７０－９０％，电阻率ｐ＝１×１０－５Ω·ｍ，方电阻为 Ｒ　＝１５０±５０±５０Ω／　，膜机械强度超过国标单层标准，找到实用最佳工艺条件。