CO_2激光光栅式扫描修复熔石英表面缺陷的实验研究与数值模拟

基于熔石英材料对波长为10.6μm的CO2激光具有强吸收作用这一特点,提出采用CO2激光光栅式多次扫描修复熔石英光学元件表面密集分布的划痕和抛光点等缺陷的方法.实验结果表明,在合理的扫描参数下,元件表面的划痕和抛光点等缺陷可被充分地消除.损伤阈值测试结果表明,表面划痕和抛光点等缺陷被完全消除的元件的损伤阈值可回复到或超过基底的损伤阈值.同时结合有限元软件Ansys的模拟结果分析了CO2激光扫描修复及消除元件表面划痕和抛光点等缺陷的过程.本文为消除元件表面划痕和抛光点等缺陷提供了非常有意义的参考.     

Z箍缩Al等离子体X辐射谱线的分离及电子温度的提取

以"强光一号"Z箍缩装置10174发次光谱诊断实验结果为例,描述了一种对Z箍缩等离子体X辐射光谱分离提纯、诊断的方法.对连续辐射谱和特征辐射线谱进行分离,并从连续辐射谱和特征辐射线谱中提取了等离子体电子温度信息.结果显示:等离子体连续谱主要由等离子体中心的高温区(Te=290.7 eV±1.2 eV)和温度较低的壳层区域(Te=95.3 eV±8.3 eV)两部分叠加而成;特征辐射线谱主要反映了等离子体中心的高温区信息,根据非局域热动平衡模型计算提取的电子温度约为299—313 eV,与连续谱诊断结果基本符合.     

First-principles study of stability of point defects and their effects on electronic properties of GaAs/AlGaAs superlattice

When the GaAs/AlGaAs superlattice-based devices are used under irradiation environments, point defects may be created and ultimately deteriorate their electronic and transport properties. Thus, understanding the properties of point defects like vacancies and interstitials is essential for the successful application of semiconductor materials. In the present study, first-principles calculations are carried out to explore the stability of point defects in GaAs/Al_0.5Ga_0.5As superlattice and their effects on electronic properties. The results show that the interstitial defects and Frenkel pair defects are relatively difficult to form, while the antisite defects are favorably created generally. Besides, the existence of point defects generally modifies the electronic structure of GaAs/Al_0.5Ga_0.5As superlattice significantly, and most of the defective SL structures possess metallic characteristics. Considering the stability of point defects and carrier mobility of defective states, we propose an effective strategy that Al_As, Ga_As, and Al_Ga antisite defects are introduced to improve the hole or electron mobility of GaAs/Al_0.5Ga_0.5As superlattice. The obtained results will contribute to the understanding of the radiation damage effects of the GaAs/AlGaAs superlattice, and provide a guidance for designing highly stable and durable semiconductor superlattice-based electronics and optoelectronics for extreme environment applications.     

超支化聚乙烯亚胺接枝二氧化硅的制备及在聚丙烯改性中的应用

首先利用3-缩水甘油氧基丙基三甲氧基硅烷(简称GPS)作为偶联剂,对纳米SiO2进行表面改性,获得表面含有环氧基的SiO2纳米粒子(SiO2-GPS).利用这些环氧基与超支化聚乙烯亚胺(HPEI)分子中的氨基进行反应,得到SiO2接枝超支化聚乙烯亚胺的纳米粒子(SiO2-GPS-g-HPEI).然后利用SiO2-GPS-g-HPEI与聚丙烯(PP)和PP接枝的马来酸酐(PP-g-MAH)共混、模压,制备PP/SiO2-GPS-g-HPEI/PP-g-MAH复合材料.红外光谱测试和热失重分析(TGA)测试结果表明,SiO2纳米粒子表面依次接枝了GPS和HPEI;扫描电子显微镜(SEM)的测试结果显示,SiO2-GPS-g-HPEI在聚丙烯基体中分散良好,其材料的冲击断裂为韧性断裂;复合材料共混时,扭矩的增加证明了共混物中分散相(SiO2-GPS-g-HPEI)与基体(PP/PP-g-MAH)界面之间存在一定的相互作用.少量SiO2-GPS-g-HPEI加入PP/PP-g-MAH中,冲击强度可增加96.3%,拉伸强度也有较大的提高.     

梯度膜作为高功率激光反射膜的初步研究

 对渐变折射率薄膜替代均匀膜系作为高功率激光反射膜的可行性进行了理论研究。以较容易获得的线性共蒸法制备的光学膜在中心波长为1 064 nm的激光作用为例,分析了薄膜与基体之间波长的匹配、场强分布等问题。提出了通过改变微小单元获得梯度膜匹配厚度的数值方法,将之运用在14个周期结构的梯度膜中,并由膜系计算软件验证了所获得结果。最后通过分析Maxwell方程,计算了梯度膜中与薄膜损伤密切相关的电场强度分布。结果表明：周期性结构梯度高反射膜中的电场分布与传统高反射膜具有相似性,但相对于传统高反射膜容易在界面处出现损伤的情形而言,梯度膜更容易在表面出现损伤,使梯度膜表面反射相移接近π是高功率梯度高反射膜的设计方向。     

固态金刚石氮空位色心光学调控优化

在金刚石氮空位色心的高灵敏传感探测研究中,光学调控是氮空位色心实现高效光学初态制备及信息提取的关键.本文基于高浓度的金刚石氮空位色心系综检测展开,采用脉冲光学探测磁共振技术,系统地研究了激光初态极化时间、信息读取时间与激光功率的关联特性,并进一步研究了激光入射偏振角与传感信息精度的关系.探究了各个激光参数对高浓度金刚石氮空位色心系综[111]轴上光学探测磁共振谱中第一个共振峰的影响,并通过实验结果进行分析,最终选取在光功率密度为45.8 W/cm²下的最优实验参数(300μs的极化时间, 700 ns的读取时间,激光入射角为220°)进行了光学磁探测共振测试,与优化前的实验参数(极化时间为50μs,读取时间为3000 ns,入射角度为250°)相比,典型的磁检测灵敏度由21.6 nT/Hz1/2提升到5.6 nT/Hz1/2.以上研究结果表明我们已经实现光学精密调控的优化测量,这些研究结果也为高浓度氮空位色心系综精密调控实现温度和生物成像、量子计算及量子信息等领域调控传感检测提供了有效参考.     

利用激光诱导击穿光谱原位在线检测褐煤及煤烟

褐煤是我国现阶段的主要用煤,但因为其较低的煤化程度,使用时会产生污染环境的二氧化碳和黑灰,而且烟尘中含有的金属离子会危害人体健康,所以开展对褐煤烟尘的研究非常有意义.而激光诱导击穿光谱技术(L IBS)具有快速、多元素同时分析的特点,适合用于煤烟的原位在线探测.实验制备了含铅浓度不同的三种褐煤样本(O,H,L),其中O...     

聚龙一号驱动Z箍缩负载内爆的简化电路模型

为方便描述聚龙一号装置与Z箍缩负载的电磁耦合过程,基于大量电参数实验数据和全电路模拟分析,建立了一个简化的集总电路模型,获得了等效电压波形和等效电阻、电感等集总参量。采用水介质三板输出线出口位置的开路电压作为等效电压,进一步拟合为正弦平方函数,峰值为3.3 MV（当前驱动器充压为65 kV）,零到峰值的时间长度为102.5ns。采用简化的流阻抗模型描述磁绝缘传输线内部空间电子流的电流损失效应。将电路程序与零维负载动力学程序耦合模拟,得到了与实验结果符合的负载电流波形,尤其电流波形的前沿和峰值符合较好,分析了电磁能转化为负载动能的过程。     

酸蚀与紫外激光预处理结合提高熔石英损伤阈值

采用HF酸刻蚀和紫外激光预处理相结合的方式提升熔石英元件的负载能力,用质量分数为1%的HF缓冲溶液对熔石英刻蚀1~100 min,综合透过率、粗糙度和损伤阈值测试结果,发现刻蚀时间为10 min的熔石英抗损伤能力最佳。采用355 nm紫外激光对HF酸刻蚀10 min的熔石英进行预处理,结果表明：紫外预处理能量密度在熔石英零损伤阈值的60%以下时,激光损伤阈值单调递增;能量到达80%时,阈值反而低于原始样片的损伤阈值。适当地控制酸蚀时间和紫外激光预处理参数能有效提高熔石英的抗损伤能力。