4.3μm低损耗硫系空芯光子带隙光纤结构设计及性能研究

运用平面波展开法分析As2S3、Ge20Se65Sb15和As2Se3硫系玻璃光纤在不同空气填充率下的带隙分布图,分析结果表明三种材料在空气填充率提高到0.75时,光子带隙与空气线均出现交汇模式,且带隙宽度大,纤芯空气孔中适宜进行激光传输.运用有限元法分析不同纤芯孔直径的Ge20Se65Sb15硫系玻璃空芯光子带隙光纤的基模限制损耗和有效模场面积,结果表明纤芯直径9.2μm时限制损耗最低,模场面积较小.通过优化光纤的结构参量,适合于4.3μm波长处高功率中红外激光传输的空芯光子带隙光纤,其限制损耗为0.00472dB/m,有效模场面积为58.046μm2.     

圆柱形红外硫系玻璃淬冷降温模型与实验分析

出炉温度和冷却速率是大尺寸硫系玻璃制备过程中的关键参数. 在热传导方程理论基础上,运用最小二乘拟合的方法建立计算圆柱形硫系玻璃冷却过程温度分布的理论模型. 利用该模型对硫系玻璃的出炉温度、出炉后温度分布以及冷却速率进行了仿真分析,并将仿真分析结果与实验数据进行了比较. 研究表明:出炉后玻璃棒的温度处于非稳态非均匀分布,其表面降温最快,且速率随时间呈现指数型下降;玻璃棒温度从中心到边缘近似呈抛物线型分布;当以高于析晶温度50-100 ℃,表面热交换系数180 W ·m^-2 K 关键词： 红外硫系玻璃 淬冷降温模型 析晶     

纳米晶核的尺寸与表面对生长与组装过程影响的研究进展

晶核作为晶体生长过程中新相形成的开始,理解它们的性质和行为特点对纳米材料的控制合成有重要指导意义,尤其对形貌和尺寸的调控。可控合成的超小尺寸纳米晶(<5 nm)为研究晶核的性质提供了一个理想模型。本文基于纳米晶核在纳米材料控制合成中的研究进展,论述了晶核的尺寸与表面结构对纳米材料生长与组装模式的影响,尤其是基于纳米晶核预组装途径的晶体生长模式。     

Er3+掺杂新型GeS2-In2S3-CsI玻璃上转换光谱性质研究

用熔融淬冷法制备了掺Er³⁺的80GeS₂-10In2S₃-10CsI(mol%)硫卤玻璃样品,测试了样品的热学稳定性、喇曼光谱、吸收光谱以及上转换光谱,分析了Er³⁺离子在该玻璃中的上转换发光机理.应用Judd-Ofelt理论计算分析了Er3+离子在该样品中的强度参量Ωt(t=2,4,6)、自发辐射跃迁几率A、荧光分支比β以及辐射寿命τrad等光谱参量.在980 nm LD泵浦激发下,首次在该种玻璃中观察到强烈的绿光(526 nm、549 nm),分别对应于2H11/2→4I15/2和4S3/2→4I15/2的跃迁,其中549 nm处绿光较强.549 nm处上转换荧光寿命为0.34 ms,量子效率为69%.同时研究了绿光(526 nm、549 nm)上转换发光强度随泵浦激发功率的变化,其发光曲线拟合斜率分别为1.71和2.03,表明绿光是双光子吸收过程.研究结果表明：掺Er³⁺的80GeS₂-10In2S₃-10CsI硫卤玻璃是一种上转换绿光激光器的潜在基质材料.     

澳大利亚含脂羊毛的超声波洗毛法研究

研究了超声波振动在传统非离子洗剂洗毛中的应用．实验中选用不同纤维直径的羊毛，不同冼毛时间和洗毛温度，试样经超声波振动或不经超声波振动．洗涤效果通过残脂率、纤维白度、产量和毡并率进行评估．同时使用扫描电子显微镜观察洗净毛，以评价超声波振动对纤维表面结构的影响．超声波振动处理中用较低的洗剂浓度即可达到传统洗毛过程的洗涤效果．对于细度为22μm的纤维，若用超声波洗毛法，可采用较低的洗毛温度50℃．超声波振动使洗毛过程中纤维不会产生纠缠．由于超声波振动使纤维表面变化，发生了一定程度的蚀刻．纤维的裂缝增加了40℃时含金属染料的上染速率．     

常压等离子体对羊毛织物的吸湿快干处理

采用氦及氦与乙炔的混合气体,对羊毛织物进行了1～10min的常压发光等离子体处理.对气体种类、处理时间及后处理染色对羊毛织物吸湿快干性能产生的影响进行了研究.通过芯吸高度、润湿时间、干燥时间和接触角进行吸湿快干效果的评价.用扫描电子显微镜观察了织物表面的形态变化.氦及氦与乙炔的混合气体等离子体处理赋予了羊毛织物吸湿快干性能,经过短时间的处理获得了十分明显的吸湿快干效果.但经过6周的老化,羊毛织物的亲水性明显降低.通过对等离子处理的羊毛织物经活性染料染色,等离子体处理的羊毛织物的亲水性得到改善并且削弱了老化影响.     

纤维与纺织的多学科研究

纤维与纺织是一个高度密集型的学科领域,集中了机械、化学、材料、生理和艺术等学科.历史上很少有材料对人类的影响能与纤维和纺织品相比.纤维材料将持续在我们的日常生活中起重要作用,而且它们的作用正扩展到其他非纺织领域.本文选择性地列举了澳大利亚迪肯大学材料与纤维创新中心的多学科研究活动,主要强调纤维和纺织中的新兴研究,包括纳米结构表面功能性涂层,用静电纺超细纤维,天然纤维的新应用等.     

宽带隙Ge-Se基硫卤玻璃的制备及其光纤性能

在超低色散零点的红外硫系玻璃光纤的需求背景下,选择两组Ge-Se基的硫系玻璃组分进行对比实验研究。通过对比各组分的特性参数,优化出合适的玻璃组分,并进行光纤拉制。研究结果表明:随着碘的摩尔分数从5%增至40%,玻璃的红外透过性得到显著提高,近红外吸收的截止波长出现明显蓝移,光学带隙逐渐增大,折射率减小,色散零点波长蓝移,玻璃转变温度降低,热膨胀系数逐渐增大;通过截断法得到了2.5～11.5μm光谱范围内的光纤损耗图谱,在5.9μm处的最小光学损耗约为16.9 dB/m。     

Tm3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃的近红外发光及能量传递机理

采用高温熔融法制备了组分为TeO2-ZnO-Na2O的Tm3+离子单掺和Tm3+/Yb3+共掺碲酸盐玻璃,应用Judd-Ofelt理论计算分析了玻璃样品的强度参量Ωt(t=2,4,6),自发辐射跃迁几率A,荧光分支比β和荧光辐射寿命τrad等光谱参量,测量得到了不同Yb3+离子掺杂浓度下玻璃样品的Tm3+离子上转换发光谱.结果显示,在980nm泵浦光激励下玻璃样品发射出强烈的近红外上转换荧光.对Tm3+离子上转换发光分析表明,强烈的Tm3+离子近红外上转换发光主要来自于Yb3+/Yb3+离子间的共振能量传递以及基于单声子和双声子辅助的Yb3+/Tm3+离子间的非共振能量传递过程,并进一步计算得到了声子贡献比和能量传递系数.最后,计算分析了Tm3+∶3 F4→3 H6能级间跃迁的1.8μm波段吸收截面、受激发射截面和增益系数.研究表明,Yb3+/Tm3+共掺TeO2-ZnO-Na2O玻璃可以作为近红外波段固体激光器的潜在增益基质.     

Ge30Sb8Se62硫系玻璃的制备及其10.6μm低损耗空芯光子带隙光纤的设计

硫系玻璃光子晶体光纤在中远红外激光传输领域具有广阔的应用前景。制备了红外波段具有优良透过特性的Ge30Sb8Se62硫系玻璃,并以此为基质材料设计了一种适合于高功率中红外激光传输的带隙型光子晶体光纤。利用平面波展开法和有限元法分析了不同结构下该光纤的光子带隙、模场面积和限制损耗特性。通过优化光纤的结构参数,获得了在10.6μm处限制损耗小于0.1dB/m的大模场(模场面积大于100μm2)光子晶体光纤。