Molecular Dynamics Simulations of Helium Behaviour in Titanium Crystals

Molecular dynamics simulations are performed to investigate the behaviour of helium atoms in titanium at a temperature of 30OK. The nucleation and growth of helium bubble has been simulated up to 50 helium atoms. The approach to simulate the bubble growth is to add helium atoms one by one to the bubble and let the system evolve. The titanium cohesion is based on the tight binding scheme derived from the embedded atom method, and the helium-titanium interaction is characterized by fitted potential in the form of a Lennard-Jones function. The pressure in small helium bubbles is approximately calculated. The simulation results show that the pressure will decrease with the increasing bubble size, while increase with the increasing helium atoms. An analytic function about the quantitative relationship of the pressure with the bubble size and number of helium atoms is also fitted.     

Cs^＋-K^＋ Exchange in Z-Cut KTiOPO4 Crystal Covered with Chromium Masking Layer

Cs^＋-K^＋ ion exchanges are performed on z-cut KTiOPO4 crystals with chromium coating covered. The temperature of ion exchange is 430℃, and the time range from 15min to 30min. The dark mode spectra of the samples are measured by the prism coupling method. The channel structures on the samples are observed by a microscope and the near field pattern of the channel waveguides are measured by the end-fire coupling method. The refractive index of the samples increases and the increments at surface are modulated due to the existence of Cr film. In the region covered by Cr film, the refractive index of the samples at the surface increases dramatically in a shallow layer. The results of energy dispersive x-ray spectra indicate that in the region covered with Cr film, Cr ions participate in the ion exchange process, and enhance the refractive index. The results may provide a possibility that achieves index enhancement and Cr doping synchronically.     

基于连续小波变换下的土壤有害元素砷含量估测

与传统检测方法相比,利用高光谱技术进行土壤有害元素砷含量的估算,具有快速、准确,成本低的特点,可对干旱区绿洲土壤有害元素砷污染进行动态监测。基于新疆渭干河-库车河三角洲绿洲耕层土壤样品的采集,获取土壤光谱数据和有害元素砷含量。通过bior1.3,db4,gaus4和mexh这4种小波基函数对土壤原始光谱反射率进行连续小波变换,并将变换后光谱数据与有害元素砷进行相关分析,以筛选出的敏感小波系数为自变量,采用偏最小二乘回归、支持向量机回归、BP神经网络和随机森林回归方法对有害元素砷含量进行高光谱反演。研究结果显示：（1）4种小波基函数在3~8尺度的光谱分解效果明显优于其他尺度,特别是4~6尺度的连续小波变换有效提升了光谱反射率与土壤有害元素砷之间的相关性,通过显著性检验的小波系数数量有了明显增多（p<0.01）,在可见光的400~700 nm以及近红外的1 100~1 700和2 200~2 400 nm附近具有较强的相关性;（2）通过比较4种小波基函数对光谱数据中有效信息的辨识能力,认为小波基函数bior1.3和mexh要优于db4和gaus4,其中bior1.3的光谱分解效果最好,gaus4相对最弱;通过bior1.3第5尺度的光谱变换,与土壤有害元素砷显著相关的波段数量最多,为507个（p<0.01）;（3）比较4种建模方法的反演结果发现,SVMR,BPNN和RFR模型相较于PLSR模型具有更强的估测能力,模型的估测精度更高。综合分析各模型的稳定性及估测精度后,认为bior1.3-25-RFR模型可作为研究区土壤有害元素砷的最佳估测模型。该模型的训练集和验证集的R2分别为0.893和0.639,RMSE为1.075和1.651 mg·kg-1,RPD分别为2.89和1.64,表明模型估测效果较好,稳定性较强。采用合适的小波基函数进行连续小波变换可减少土壤高光谱数据中的白噪声,挖掘出土壤光谱数据中的有效信息,对土壤有害元素砷含量的准确估测提供有力的技术保障。     

基于MZI结构的二氧化硅波导模式选择开关

设计并且制备了一种基于马赫-曾德尔干涉仪结构的二氧化硅波导模式选择开关。该器件由不对称定向耦合器及金属电极组成。通过金属电极产生的热场改变单模波导中的模式相位,实现了单模波导中E₀₀模式向多模波导中E₁₀模式的转换。器件采用标准CMOS工艺制备,在调制臂两侧引入空气槽,提高热场调制效率,降低开关功耗。实验结果表明,当输入E₀₀模式时,输出端的串扰小于-17.13 dB,消光比大于16.7 dB;当输入E₁₀模式时,输出端的串扰小于-19.84 dB,消光比大于22.5 dB。模式开关的上升时间和下降时间分别为0.7 ms和1 ms。该模式选择开关在模分复用系统中具有良好的应用前景。     

整形超短激光脉冲与硒化镓晶体光整流效应的可调谐宽带太赫兹波产生

从非线性光学基本原理出发研究了整形超短激光脉冲与硒化镓晶体光整流效应产生的可调谐宽带太赫兹辐射,并采用数值计算对上述过程进行了仿真研究,探索了整形激光脉冲参数对太赫兹辐射的影响。研究发现,利用4F整形系统调节激光频谱分量获得的整形超短激光脉冲与硒化镓晶体的光整流效应可以产生频谱可调的宽带太赫兹辐射,并且可以使太赫兹脉冲的中心频率由高频部分向低频部分调制,同时带宽也会发生一定的变化。     

三维光子集成芯片的进展与挑战（特邀）

以光子为信息传输媒介的光子集成芯片,具有高带宽、高速率、高灵敏度等优点,在光通信、光互联、光学传感等领域得到了广泛的研究与应用。为了进一步提高光子集成芯片的集成度、扩展光子集成芯片的功能,在原本二维平面的光子集成芯片的基础上,通过晶圆键合、气相沉积、磁控溅射等方法,制备三维集成光子芯片。利用多层堆叠的方式,使光子集成芯片在厚度上进行拓展,在紧凑的尺寸上,实现大规模集成光子芯片的制备。本文介绍了几种三维光子集成芯片的材料平台与制备工艺,包括单晶硅（c-Si）键合、SiN-on-SOI、非晶硅（a-Si）沉积、多晶硅（p-Si）沉积和聚合物三维光子集成芯片制造平台,结合关键器件与在光互连、光通信、激光雷达等领域的应用,介绍了不同工艺平台的发展现状与挑战。     

有机噻吩类衍生物作为电致变色材料*

噻吩类衍生物包括聚噻吩衍生物和齐聚噻吩衍生物。本文从有目的地设计、合成噻吩类衍生物的角度出发,探索了其作为电致变色材料的应用,综述了噻吩类衍生物作为电致变色材料的最新研究进展。     

可调谐激光晶体S因子和声子能量的估算

本文采用了一种特别的多模电-声子耦合模型,利用室温光谱数据估算可调谐激光晶体的黄昆-里斯(Huang-Rhys)S因子,并与单模耦合模型的结果作了比较.最后,还讨论了S因子与晶场强度及基质晶体价键特性之间的关系.     

污泥内层和外层胞外聚合物的三维荧光光谱特性研究

运用三维荧光光谱技术对污泥LB-EPS和TB-EPS的荧光特性进行了研究.实验结果表明,在污泥LB-EPS和TB-EPS中都有三个明显的荧光峰,分别为Peak B(λex/λem=270～280 nm/345～360 nm),Peak C(λex/λem=330～340 nm/410～430 am)和Peak D(λex/λem=390 nm/450～470 nm).其中Peak B为类蛋白荧光(Protein-like)、Peak C为可见区类富里酸荧光(Visible fulvic-like)、Peak D为类腐殖酸荧光(Humic-like).从各荧光峰的荧光强度来分析,LB-EPS和TB-EPS中的主要成分都为类蛋白,然后依次为富里酸和腐殖酸.浓度和pH值对污泥LB-EPS和TB-EPS的三维荧光特性都有很大的影响,但影响程度略有区别,表明作为外层的胞外聚合物,LB-EPS表现出与TB-EPS不全相同的化学结构.     

菲涅耳-基尔霍夫积分与半波带法分析衍射光谱

惠更斯菲 涅耳原理指出光的衍射本质是无穷多次波的相干叠加.在研究衍射光谱的强度时可使用菲涅耳-基尔霍夫衍射积分进行计算,但该积分的计算较为复杂.为了简化计算而引入菲涅耳半波带的概念,把积分运算简化为振幅矢量的叠加,从而在研究衍射时由菲涅耳-基尔霍夫衍射积分过渡到菲涅耳半波带法.在菲涅耳半波带法中波前上相邻两个半波带到达叠加点的光程差为半个波长,从而导致相位差π.因此相邻两个半波带引起的振动在叠加点发生相消,最终叠加点的光强由发出次波的半波带数目的奇偶性决定.奇数个半波带在叠加点的光强得到加强,偶数个半波带在叠加点的光强发生相消.