光学仿真设计实践能力培养训练的思考与探索

教学团队本着"重理论建模、强仿真设计、突创新实践、促科学探索"的教育理念,依托"数学物理方法与仿真"和"空间光通信创新实验"两门课程,重点开展了小班教学大学生光学仿真设计实践能力培养训练的思考与探索,通过近几年的教学研究与实践,其构建的光学仿真设计"阶梯次"能力训练教学实践培养模式,对培养大学生具有"宽泛的专业知识、科学的探索能力、仿真设计能力强和综合素质能力高"的创新型设计人才具有突出教学效果.     

分离扇回旋加速器磁通道的复测安装

由于空间狭小且不能通视,分离扇回旋加速器的检修与准直复位一直困扰着机械准直人员。加上时间紧张,如何快速准确找到故障原因和准确复位是保证加速器正常运行所必须思考的问题。分析了磁通道的工作原理和传动机制,建立了有效的传动监测模型,标定并改善了电机的传动性能。基于多重坐标系转换总结出一种快速安装的方法,快速复位精度满足物理要求,保证束流的顺利引出。该方法精度满足实验要求(不超过0.2 mm),具有可继承性,能够为相关加速器类似元器件的检修与准直工作提供依据。     

六钛酸钾晶须的制备及生长机理的研究

通过KDC方法成功制备了六钛酸钾(K2Ti6O13)晶须,并进行了热重分析和差热分析,研究烧结时间和烧结温度对K2Ti6O13晶须结晶过程的影响,通过X射线衍射分析了K2Ti6O13晶须的相组成和晶体指数.此外,通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜研究晶须的微观结构,揭示了K2Ti6O13晶须的生长机理.     

仿植物叶子表面微纳结构的光学性能

采用双液相转写法制备具有植物叶子表面微纳结构的有机玻璃.采用透光率雾度仪检测仿叶子有机玻璃薄膜(LM-PMMA)的光学性能.研究仿叶子薄膜的透射、反射率、散光、及其对光伏效益的影响,并采用蒙特卡洛法计算光学性能及模拟光路传播.结果表明:与光滑有机玻璃相比,仿生有机玻璃具有高达85;的雾度率,并有效提高硅太阳电池的效益;仿生微纳表面结构均有效减少反射、增透及增加硅的光吸收率;另外,光在“乳突”结构中的转播过程模拟结果说明:折射、聚焦、散射是仿叶子有机玻璃散光主要原因.     

微波消解ICP-AES法分析九种补血类中药元素

采用微波消解法处理样品,以电感耦合等离子体发射光谱法(ICP-AES)测定并分析九种补血类中药中Zn,Mn,Na,K,Ca,Mg,Ni,Pb,Se,Fe,Cu,Al,B,Ti,Sn,Hg和Li元素的含量。结果显示,九种补血类中药富含有益于人体健康的主要及微量元素,其中众所周知补血类元素Fe,Se,Ni,Mn,Zn含量较高。九种补血中药按各大元素分类(大量元素,必需元素,非必需元素,有害元素)分布于柱形直方图。应用主成分分析和聚类分析于数据矩阵去评价元素分析结果。聚类分析的结果显示九种补血类中药中十七种元素的含量所形成的树状系统图主要分为三个集群。通过优化微波消解条件,各元素的回收率均在97.89%～103.25%之间,相对标准偏差均小于3.0%。ICP-AES结合微波消解法可以精确和准确地测定九种补血类中药中的元素。     

Er~(3+),Yb~(3+)共掺杂的NaYF_4荧光粉的制备及下转换发光研究

采用高温固相法合成了Er3+、Yb3+共掺杂的NaYF4荧光粉。XRD测量数据表明合成的样品为纯相。测量了样品的激发谱和发射谱,证明377 nm的紫外光通过量子剪裁的形式将能量传递给一个Yb3+,发射一个975 nm的红外光子,再从4F9/2能级跃迁到基态发射一个红外光子。测量了377 nm激发下,监测541 nm的发光寿命曲线,计算得到最大的量子效率为126.35%。通过监测Yb3+的975 nm的近红外发射,证明了Er3+的4F7/2和2H11/2能级通过下转换的形式将吸收的485 nm和519 nm的能量传递给Yb3+。这种将Er3+在可见光波段的多种光子能量传递给Yb3+发射975 nm的近红外光子的思想在以前的研究中从未被提出。     

非线性光学晶体YCOB的性能表征

采用显微硬度计、差热扫描仪等表征手段开展了非线性光学晶体YCOB的硬度及热学等相关性能的测量。结果表明YCOB晶体在(100)、(010)及(001)三个方向上的硬度的各向异性较小,有利于YCOB晶体的后期加工。其在330K时的比热容为0.74J·g-1·K-1,经过计算,其在主轴化方向上的热导率分别为1.74,2.16及3.08W·m-1·K-1,具有比较适中的热导率。     

三维光存储中折射率失配引起的球差补偿

为实现三维光存储中折射率失配引起的球差补偿,建立了光学存储系统模型,获得了折射率失配引起的波前偏差函数与存储深度的表达式.采用泽尔尼克循环多项式对波前偏差函数进行补偿展开.在双光子荧光和单光子共焦荧光读出方式下,均可获得读出荧光强度与存储深度的关系:在折射率失配引起的球差未得到补偿矫正的情况下,存储深度在200 μm左右读出荧光强度基本上下降为零;当折射率失配引起的初级球差被补偿矫正后,读出荧光强度随存储深度的下降得到较好改善;当折射率失配引起的二级球差被补偿矫正后,存储深度在1 mm内存储点强度随深度基本上没有明显地变化.并且对像差补偿方法进行了具体地分析.     

Edge assisted epitaxy of CsPbBr3 nanoplates on Bi2O2Se nanosheets for enhanced photoresponse

Bi$_{2}$O$_{2}$Se has been proved to be a promising candidate for electronic and optoelectronic devices due to their unique physical properties. However, it is still a great challenge to construct the heterostructures with direct epitaxy of hetero semiconductor materials on Bi$_{2}$O$_{2}$Se nanosheets. Here, a two-step chemical vapor deposition (CVD) route was used to directly grow the CsPbBr$_{3}$ nanoplate-Bi$_{2}$O$_{2}$Se nanosheet heterostructures. The CsPbBr$_{3}$ nanoplates were selectively grown on the Bi$_{2}$O$_{2}$Se nanosheet along the edges, where the dangling bonds provide the nucleation sites. The epitaxial relationships between CsPbBr$_{3}$ and Bi$_{2}$O$_{2}$Se were determined as ${[200]}_{\rm Bi_{2}O_{2}Se}||{[110]}_{\rm CsPbBr_{3}}$ and ${[110]}_{\rm Bi_{2}O_{2}Se}||{[200]}_{\rm CsPbBr_{3}}$ by transmission electron microscopy characterization. The photoluminescence (PL) results reveal that the formation of heterostructures results in the remarkable PL quenching due to the type-I band arrangement at CsPbBr$_{3}$/Bi$_{2}$O$_{2}$Se interface, which was confirmed by ultraviolet photoelectron spectroscopy (UPS) and Kelvin probe measurements, and makes the photogenerated carriers transfer from CsPbBr$_{3}$ to Bi$_{2}$O$_{2}$Se. Importantly, the photodetectors based on the heterostructures exhibit a 4-time increase in the responsivity compared to those based on the pristine Bi$_{2}$O$_{2}$Se sheets, and the fast rise and decay time in microsecond. These results indicate that the direct epitaxy of the CsPbBr$_{3}$ plates on the Bi$_{2}$O$_{2}$Se sheet may improve the optoelectronic performance of Bi$_{2}$O$_{2}$Se based devices.