共掺氧化镱对掺铋硅酸盐玻璃的发光性能调控

掺铋玻璃及其光纤材料在近红外（中心波长1300nm）具有200-400nm的超宽带发光特性,是用作超宽带光纤放大、可调谐激光以及飞秒激光的理想基质材料。武汉光电国家实验室李进延教授带领的新型光纤材料与器件团队从事新型光纤材料与器件的前沿研究。     

关于“关于克劳修斯等式证明的再讨论”的讨论

指出"关于克劳修斯等式证明的再讨论"一文论证过程中存在的问题,提出了一种在相邻卡诺循环之间过渡的循环路径,并证明了用若干个卡诺循环逼近任意可逆循环的可行性及其等价性。本文的研究支持主流热学教材中"用若干个完整的卡诺循环去分解任意循环,相邻的两个卡诺循环之间的重叠部分在两次循环中相互抵消"的论证方法。但现行教材的论述过程确实存在过于简略、不够严谨的问题,本文在阐明用卡诺循环分解任意循环的"等效性"内涵的基础上,采用泰勒级数展开及极限理论等高等数学方法,完善了克劳修斯等式的证明过程.     

基于DNA损伤的蛋白调控网络研究

细胞生长的每个阶段都离不开蛋白质相互作用.研究细胞周期的功能、调控机理及参与调控的蛋白质之间的关系对生物工程等领域有重大的应用价值.本文通过研究电离辐射下生物体细胞的DNA损伤后,细胞内以p53为核心的扩展蛋白调控网络的功能、原理及其自修复机理,在现有蛋白网络基础上引入更多蛋白网络调控因子来建立蛋白调控网络,仿真模拟更为全面的细胞周期进程;并且从复杂网络图论和细胞周期调控两个方面分析扩展PMP调控网络的抗扰能力及自修复机理,结果表明:1)蛋白网络在对抗环境中出现的小扰动时具有较强的稳定性.但在面对蓄意攻击时网络的稳定性较差.2)受损的DNA能否被修复取决于p53蛋白的动力学行为,即低损伤与中损伤情况下,p53可诱导细胞周期进程阻滞来完成细胞的自修复;而当高损伤或过损伤时,p53蛋白浓度表现为周期振荡行为并诱导细胞凋亡.     

迈克耳孙干涉仪条纹计数器的研制

设计了电路简单、可自动识别条纹移动方向的迈克耳孙干涉仪条纹计数器。该计数器仅用9个常见的分立元件即实现了对光信号的采集、放大、滤波、整形的功能,并有效地去除了计数过程中的干扰因素。输出信号经条纹移动方向识别电路后,送入可逆计数器能自动进行相应的加计数或减计数并显示。     

光子晶体对稀土上转换发光的调控

稀土掺杂上转换材料由于其高化学稳定性、低生物毒性,在发光显示、防伪和生物成像等领域得到了广泛的应用。稀土掺杂上转换材料的基质晶格和掺杂离子决定着其发光强度和颜色。光子晶体(PCs)是折射率不同的材料在空间周期性排列形成的有序结构,其最显著的特征是具有光子禁带(PBG)。波长位于光子禁带内的光不能透过光子晶体而被反射回来,因而光子晶体具有优异的光调控能力。本文综述了一维、二维和三维光子晶体对稀土上转换发光调控的进展,介绍了利用光子禁带与上转换荧光发射峰的相对位置对发光进行控制的方法。重点从蛋白石结构和反蛋白石结构两个方面论述了三维光子晶体对上转换发光的调控:对于反蛋白石光子晶体,综述了利用上转换材料构筑反蛋白和利用其他材料构筑反蛋白,通过布拉格反射调控上转换材料的发光;对于蛋白石光子晶体,论述了利用不同折射率胶体微球构筑三维光子晶体对稀土上转换发光进行调控。最后总结了利用等离子体共振和光子禁带共同作用调控上转换发光的研究现状,并展望了利用光子晶体调控上转换发光的发展方向。     

一种通用的反馈式波前整形优化算法改进策略

提出一种通用式突变算子用于增强反馈式波前整形系统的调控效率,进而实现激光透过散射介质后的高效聚焦。为验证该突变算子提高聚焦效率的有效性,在经典优化算法,包括遗传算法、粒子种群算法、蚁群算法、模拟退火算法等四种算法的基础上引入突变算子,以优化结束后的增强因子和达到最高增强因子时的迭代周期数来表征聚焦效率。经过数值仿真和实验验证,该突变算子的引入使得四种经典优化算法的聚焦效率均得到大幅提升,增强因子提升了25%以上,同时迭代周期数减少了63%以上。当增加调控单元数量时,突变算子的高效性将更为显著。为进一步验证该突变算子的通用性,对二元振幅型调制以及多点聚焦进行了数值模拟分析,结果表明该突变算子有效增强了聚焦效率。该研究为反馈式波前整形的多种经典算法与多种调控方式提供了更高效的聚焦策略,实现了散射介质后更快更强的光斑聚焦,在光捕获、光遗传学等领域具有潜在的应用价值。     

激光锁频实验研究

随着激光技术的发展,激光的频率稳定性越来越好,实际应用对激光频率稳定性的要求也逐渐提高.目前简单的被动稳频技术已不能满足实际应用需求,而主动锁频技术备受关注并得到高速发展.更高的频率稳定度意味着需要更精确的调控,激光锁频技术也成为现代量子技术的重要组成部分.本文介绍了几种常用的激光稳频技术,展现了激光锁频技术的重要发展,例如小型化和自动化、超稳腔锁频和传输腔锁频.     

相变调控、磁热效应和反常热膨胀

相变作为广泛存在于自然界中的一种现象很早就受到了广泛的关注,并且已经被应用于相变制冷、相变存储、相变储能和负热膨胀等领域中.基于磁热、电热和机械热效应不断发展起来的固态制冷技术具有环保、高效、低噪声和易小型化等优点,被视为替代汽压缩制冷的新型制冷技术.其中,磁热效应是研究历史最悠久的一种.然而,单磁场驱动磁热效应的诸多不足限制了其固态制冷应用,如热效应幅度不够高、滞后损耗大、制冷温跨窄等,因此多场调控和多卡效应应运而生.本文主要介绍笔者团队近期开展的多场调控磁热效应、以及磁热材料的反常热膨胀行为的研究.     

三价铋离子掺杂发光材料研究进展

三价铋离子(Bi³⁺)是一种优良的发光材料激活剂和敏化剂,近年来得到了广泛研究。Bi³⁺离子发光易受晶体场强度的影响,在紫外和近紫外激发下可获得覆盖整个可见光区域的丰富发射颜色及近红外发光,因而受到广泛关注,同时相关发光材料在固态照明、显示、生物医学和光学传感方面显示出良好的应用前景。本综述总结了Bi³⁺的发光特点,重点阐述了几类Bi³⁺掺杂发光材料的研究进展,并详细介绍了其发光性质与晶体结构间的构-效关系。针对Bi³⁺掺杂发光材料的发光性能精准调控与优化的关键问题,本综述讨论了组分取代、能量传递、混合价态等设计策略诱导性能调控与优化的机理。最后,我们探讨了Bi³⁺掺杂发光材料研究未来的一些挑战和机遇,以期指导pc-LED应用中新型发光材料的开发。