亚皮秒脉冲激光辐照硅薄膜热效应的模拟研究

基于Boltzmann方程,采用了Chen J K等人建立的自相关模型,考虑了Si薄膜的热容、热导率、弛豫时间等热力学参量随温度非线性变化的影响.采用有限差分法,数值求解了脉宽为500 fs的激光脉冲辐照2 μm厚硅膜的自相关模型.分析了膜表面载流子浓度、载流子温度、晶格温度等随入射激光功率和脉宽等的变化规律.结果表明：在脉冲辐照初期（t<0.68 ps）,载流子和晶格之间存在着明显的非热平衡性,之后通过相互之间的弛豫碰撞,逐渐达到热平衡,载流子热容是引起载流子温度在早期迅速上升的原因;载流子温度速率方程中单光子吸收、载流子-晶格能量交换和载流子能流变化率对载流子温升影响较大,而多光子吸收、双极能流和带隙能量变化率对载流子温升的影响较小,可以忽略;较高脉冲激光能量（Ф＞0.02 J·cm－2）辐照Si膜,会引起载流子密度方程中的俄歇复合项增大,从而使载流子密度下降率增大,导致载流子温度出现双峰.     

基于线法的U形切口混凝土梁断裂参数研究

混凝土的断裂韧度是重要的材料参数,本文利用含U形切口的三点弯曲梁试验结合临界距离线法来获得混凝土的断裂韧度．理论推导了含断裂韧度与不同根部半径的断裂失效方程,采用有限元法计算了切口应力集中系数．根据断裂失效方程和试验中的材料几何参数,利用最小二乘法拟合计算得到混凝土材料的断裂韧度和抗拉强度．对小切口半径情形,采用双K断裂准则分析计算了混凝土起裂韧度和失稳断裂韧度,分析结果表明：临界距离线法得到的材料断裂韧度与双K断裂准则中的失稳断裂韧度吻合,同时获得相应临界距离值．     

夹持方式对频率转换KDP晶体面形的影响

 针对惯性约束聚变（ICF）系统中大口径超薄KDP晶体在不同夹持和不同姿态下的面形变化,采用有限元分析软件ANSYS,建立了大口径超薄KDP晶体在不同夹持和不同姿态下的应变模型及其边界条件的确定方法,计算了四周简支正面点力、四周固支正面压条、四周简支侧面点力、四周固支侧面压条4种夹持方式在30°和垂直姿态下大口径超薄KDP晶体的面形变化,并给出了面形变化的P-V值和RMS值。在此基础上,通过对不同夹持和不同姿态下KDP晶体面形变化的分析和比较,给出了四周固支正面压条是引起晶体面形变化相对较小的夹持方式的结论。     

吡啶掺杂碳载钴酞菁催化氧还原的电化学性能及在燃料电池中的应用

以碳黑(Vulcan XC-72R)为载体, 吡啶(Py)和钴酞菁(CoPc)为催化剂前驱体, 经溶剂分散法制备了Py掺杂碳负载纳米钴酞菁复合催化剂(Py-CoPc/C). 通过扫描电镜-能谱分析(SEM-EDS)、X射线光电子能谱(XPS)分析和X射线衍射(XRD)分析技术对催化剂的组成和微观结构进行了表征, 并运用线性扫描循环伏安法(LSV)和旋转圆盘电极(RDE)技术考察了不同Py掺杂含量对碳载钴酞菁(CoPc/C)催化氧还原反应(ORR)活性的影响及稳定性. 结果显示: Py掺杂可以明显改善CoPc/C 对ORR的电催化性能, 其中掺杂20%Py下所制备的20%Py-20%CoPc/C 催化剂对ORR表现出最佳的催化活性, 以其制备的气体扩散电极在O₂气氛饱和的0.1 mol·L^-1 KOH 电解质溶液中, 0.2 V (相对于标准氢电极)即可产生明显的氧还原电流, 半波电位为-0.03 V. 相比于40%Py/C 和未掺杂的40%CoPc/C, 20%Py-20%CoPc/C催化剂的半波电位分别正移了160 和15 mV. 进一步运用RDE理论研究表明, 在Py-CoPc/C 电极上ORR的电子转移总数为2.38, 高于CoPc/C电极上的电子转移总数1.96, 从而使ORR的选择性明显提高. SEM-EDS和XRD分析表明Py掺杂提高了CoPc/C催化剂的分散性和N含量, 更利于O₂的吸附. XPS分析表明: 吡啶结构的N与石墨结构的N均存在于Py-CoPc/C 催化剂中,与催化剂表面的Co离子配位可能是促使ORR活性提高的原因. 最后以20%Py-20%CoPc/C制备了膜电极组装(MEA)电极, 应用于H₂/O₂ 燃料电池单电池发电, 室温下获得最大发电功率密度为21 mW·cm^-2, 相对于CoPc/C提高至2.4倍.     

掺铒光纤环形激光器中饱和吸收光栅瞬态特性引发跳模的实验研究

在掺铒光纤环形激光器中插入饱和吸收光栅是获得稳定单纵模激光的常用方法,但跳模难以完全避免.通过干涉仪动态相移解调法将光频跳变实时转化为相位变化,发现了一种由饱和吸收动态光栅的瞬态响应特性导致的跳模新机理.实验测量了由腔长快调触发的规则跳模,获得了跳模规律及成因.此种跳模发生在调制曲线斜率最大值附近区域,通常在相邻模式之间出现,跳模前移频量约为纵模间隔.在同等调制振幅下,抽运功率越高,触发跳模所需的光频调制频率越大,所需的最小移频量也越大.实验结果给出了振动和调制条件下激光器稳定工作的条件,这为设计激光器的隔振封装和确定频率调制工作模式下的调制范围提供了实验依据.     

光纤环形谐振腔中饱和吸收体光栅的数值模拟和特性分析

利用耦合非线性微分方程组求解饱和吸收体光栅(SAG)的损耗谱,得到了在无谐振腔时SAG参数与光栅带宽、中心频率损耗、边模抑制比等光栅滤波特性的关系。考虑谐振腔的存在,对SAG纵模边模抑制比进行修正,数值分析了优化区范围及优化程度。结果表明,当满足饱和吸收体长度约为腔内光纤长度1/3时,可实现平坦的边模损耗谱,且在小于由注入功率决定的掺铒光纤长度内,纵模的边模抑制比较无谐振腔时提高了0.3～0.6dB。采用扫频法初步验证了达到平坦边模损耗谱的条件。