生长温度对纳米氧化锌场发射性能的影响

采用锌粉和银粉为蒸发源,用热蒸发法不同温度下制备了四针状纳米氧化锌,并以单独的锌粉做对照。采用扫描电子显微镜(SEM)观察其形貌,X射线衍射(XRD)谱表征其晶体结构。采用丝网印刷方法将其制备为场致电子发射阴极,将阴极与印刷有荧光粉的阳极板组装成二极结构场致发射显示屏,并进行了场致电子发射特性对比实验。结果表明较高温度制备的氧化锌具有较好的场致发射性能;掺杂银粉的蒸发源制备的样品的发射性能明显优于没有掺杂银粉的样品。实验证明ZnO是一种优良的场致发射冷阴极材料,在真空电子方面具有广阔的应用前景。     

水下无线光传输系统中Fresnel透镜的聚光性能研究

基于大口径、短焦距Fresnel透镜作为水下无线光传输(UWOT)系统中天线的应用需求,搭建了一套用于测量Fresnel透镜聚光性能的实验装置。采用450 nm和532 nm激光作为测试光源,获得了通光口径为75 mm、焦距为25 mm的Fresnel透镜聚光性能与透镜表面、激光波长、入射角之间的关系曲线,测量了激光入射角对450 nm和532 nm激光聚焦光斑的影响。实验结果表明:在相同的实验条件下,激光通过Fresnel透镜锯齿面的聚光效率要比平滑面高10%～15%;Fresnel透镜对532 nm激光的聚光效率要比450 nm激光高5.4%。随着激光入射角的增加,Fresnel透镜的聚光效率逐渐降低,入射角为0°时的聚光效率比±30°大25%以上。当激光入射角为5°时,450 nm激光聚焦光斑开始发生彗差畸变;当激光入射角增加至15°时,532 nm激光聚焦光斑开始发生彗差畸变。     

基于Analog Discovery 2的巨磁阻效应实验系统

将口袋式仪表Analog Discovery 2及其配套控制软件WaveForms引入巨磁阻效应实验,替代直流电源、信号发生器、示波器、数字信号控制器等传统仪表,完成信号的激发、采集以及处理.由Analog Discovery 2驱动螺线管、巨磁阻传感器、直流电机和步进电机等部件,可以实现巨磁阻传感器R-B基本特征曲线和高速转动转速的快速测量,还可以结合齿轮状铁磁体,实现低速转动的准确测量及微小角位移的定标和测量.各主要部件采用三维调整架固定,偏置永磁铁也配备了不同形状的导磁头,方便学生观察不同条件下的实验现象,完成更具有开放性和创新性的实验内容.     

基于介孔分子筛MCM-41“有机-无机”互穿结构纳米复合材料体系研究

采用硅烷偶联剂KH550对介孔分子筛MCM-41内、外表面进行改性,并利用氮气吸附-脱附,傅里叶红外光谱以及小角X衍射等进行表征,其结果显示KH550分子被引入MCM-41纳米孔道中,且—NH_2基团成功嫁接到MCM-41纳米颗粒表面.凝胶液相色谱实验结果证实本文中采用的双酚A型环氧树脂为低分子量环氧.随后,采用原位聚合的方法制备不同MCM-41含量环氧树脂纳米复合材料.最后,利用正电子湮没寿命谱测量复合材料自由体积孔洞;利用透射电镜,动态热机械分析和交流击穿对复合材料宏观性能进行研究.复合材料超薄切片TEM观察结果显示,在低MCM-41添加含量时,MCM-41颗粒可在复合材料中良好分散.同时,环氧分子在外施作用力和硅烷偶联剂功能作用下引入纳米孔道,形成"有机-无机"互穿结构复合材料体系,增强MCM-41和环氧树脂间相互作用力,在低MCM-41添加含量下提高复合材料玻璃化温度(15.1%↑)和击穿电压(22.6%↑).     

基于非线性偏振旋转效应的多波长掺铥锁模光纤激光器

运用非线性偏振旋转效应实现了一种掺铥锁模多波长光纤激光器.采用环形腔结构,以1 565nm半导体光源为泵浦源,3m长掺铥光纤为增益介质.利用非线性偏振旋转效应进行滤波.当泵浦功率在800mW时,通过调节光纤偏振控制器,激光器出现了被动锁模状态的脉冲输出,脉冲重复频率为3.178MHz,脉冲宽度为617ps.进一步增加泵浦功率,激光器进入多波长输出的工作状态.调节偏振控制器在室温下得到1~5个稳定的波长激光输出,边摸抑制比为40~60dB.     

2μm波段双波长间隔可调谐光纤激光器

提出并实验研究了一种2μm波段全光纤间隔可调双波长光纤激光器.该激光器采用传统的环形腔设计,以最大输出功率33dBm的1 565nm光纤激光器为泵浦源,4m单模掺铥光纤为增益介质,腔内为嵌入多模干涉滤波器的Sagnac环的复合滤波结构.该复合滤波器可实现间隔可调谐,高边模抑制比的双波长激光信号输出.通过泵浦功率的控制和对复合滤波器中偏振控制器的调节,实现双波长3nm到80nm间隔可调的激光输出,边模抑制比为60dB,线宽为0.2nm,功率稳定度为±1.5dB/h,双峰能量差小于4dB.     

高温条件下Ga3PO7晶体热学及声表面波性质的理论研究

高温压电晶体是许多机电器件必需的一种多功能材料, Ga₃PO₇晶体的居里温度高达1364 ℃, 可应用于高温极限条件. 但是预测高温极限条件下晶体的结构以及物理性质的问题采用实验研究的手段非常困难, 而理论上的预测未见研究. 本文采用密度泛函-准谐振近似理论计算了温度在0-1200 ℃范围内Ga₃PO₇ 晶体的结构常数和热学性质, 结果表明Ga₃PO₇晶体的晶格常数a和c随温度的升高呈线性增大, 且c方向受温度影响更为显著; 晶体的密度随温度的升高而减小, 计算的a 和c方向平均热膨胀系数分别为1.67×10^-6 K^-1和3.58×10^-6 K^-1, 高温区定压热容为2.067 J/g·K, 与实验值一致. 计算了从常温到高温下该晶体的弹性常数以及体弹性模量的变化, 研究了高温条件下的声表面波特性, 发现随着温度的升高, 声表面波速度浮动较小, 而机电耦合系数略有增大; 在传播角为151° 时该晶体具有较好的温度稳定性且机电耦合系数达到最大值, 这表明Ga₃PO₇ 晶体是一种有望应用于高温环境下的压电晶体.     

超流氦中的热波实验研究

在本文中,采用新型的超导传感器对超流氦浴中的热波在不同的热流密度及氦浴温度下进行了测量,同时研究了超流氦浴中的热激波现象,并且与理论分析进行了比较。     

基于变动控制结构的集优化问题的广义适定性

讨论基于变动控制(偏序)结构的集优化问题的广义适定性。利用变动偏序结构,引进了关于集合的两种不同变动序关系,进而给出了集优化问题相应的广义适定性概念。提出了近似解集并讨论了其性质。运用这些性质,在目标映射具适当的半连续性条件下,获得了集优化问题关于变动序结构的广义适定性的充分性条件与必要性条件。给出了若干例子,用以说明所得主要结果的正确性。由于变动偏序结构是固定偏序结构的自然推广,所得主要结果推广和发展了本领域的近期相关研究成果。     

基于等离激元涡旋场光学诱捕增强设计

利用同轴结构实现纳米粒子光学捕获,研究不同偏振光对光势阱的影响,并通过优化结构参数实现圆偏振下的等离激元涡旋场模式。研究结果表明：该同轴结构在线偏振光750 nm处透射率最大,并且在入射光强为1μW/μm²时势阱深度达到17k_BT;圆偏振光在同轴结构上方形成涡旋场,能量流势阱深度为8k_BT。所设计的同轴结构扩大了光场作用范围,优化了光梯度力作用方向,提高了捕获低浓度小尺度粒子的效率。该研究结果对于低浓度生物分子光学捕获具有一定的参考意义。