砷化镓光阴极直流高压注入器研究进展

主要介绍自由电子激光相干强太赫兹源(FEL-THz)装置上的砷化镓光阴极直流高压注入器的研究进展,并讨论其驱动未来高重复频率短波长自由电子激光器的差距。通过综合砷化镓阴极寿命的三大影响因素,提出了其工作寿命的定性物理模型;通过该模型对阴极和注入器进行优化,在直流高压电子枪上得到了5mA,32min的连续稳定输出;测量了电子束在4.8mA下归一化发射度约为4.0πmm·mrad,阴极热发射度约为0.6πmm·mrad,电子束本征横向能量约为92meV,250keV电子束在距离阴极90.6cm处纵向均方根长度约为11.5ps。这一束流状态已经基本满足FEL-THz需求。     

基于高斯回归分析的水稻氮素敏感波段筛选及含量估算

水稻氮素含量的准确监测是稻田精准施肥的重要环节,水稻叶片氮素含量发生变化会引起叶片、冠层的光谱发射率发生变化,高光谱遥感是目前作物氮素无损监测的关键技术之一。以2018年-2019年湖北监利两年水稻氮肥试验为基础,分别获取水稻分蘖期、拔节期、孕穗期、扬花期、灌浆期五个生育期水稻叶片和冠层两个尺度的高光谱反射率数据及对应的叶片氮素含量数据,利用单波段原始光谱和一阶导数光谱的相关性分析、高斯过程回归（GPR）等方法筛选水稻全生育期叶片及冠层尺度氮素敏感波段。针对敏感波段,利用单波段回归分析、随机森林（RF）、支持向量回归（SVR）、高斯过程回归-随机森林（GPR-RF）、高斯过程回归-支持向量回归（GPR-SVR）和GPR构建水稻氮素监测模型,并进行精度对比,以确定水稻叶片在各生育期的氮素估算最佳模型。结果表明：GPR筛选的敏感波段符合水稻氮素含量及光谱变化的规律。相同条件下,叶片模型精度整体高于冠层模型。相关性分析模型中,叶片尺度原始光谱模型更好,冠层尺度刚好相反,冠层一阶导数光谱可以减弱稻田背景噪声的影响。其中,叶片最佳模型建模集R2为0.79,验证集R2为0.84;冠层最佳模型建模集R2为0.80,验证集R2为0.77。与相关性回归分析模型相比,机器学习模型受生育期影响小（R2>0.80,NRMSE<10%）。其中,RF比SVR更适合对GPR敏感波段建模,GPR-RF模型可以用1.5%左右的波段达到RF模型使用全部波段的精度。五种方法中,GPR模型对生育期敏感度最低、叶片及冠层尺度效果都很好(R2>0.94,NRMSE<6%)。且与其他四种机器学习方法相比,GPR模型可有效提高冠层氮素含量估算的精度和稳定性（R2增加0.02,NRMSE降低1.2%）。GPR方法可为筛选作物氮素高光谱敏感波段、反演各生育期叶片及冠层氮素含量提供方法参考。     

Yb3+/Er3+共掺锗碲酸盐玻璃上转换发光增强机理的研究

玻璃的最大声子能量决定稀土离子的上转换发光强度，但本研究发现：Yb^3 ／Er^3 共掺锗碲酸盐玻璃在980nm LD抽运下，上转换荧光强度随着Bi2O3对PbO的取代和碱金属离子半径的增大而明显增强．而Raman光谱显示基质玻璃的最大声子能量并不随Bi2O3对PbO的取代和碱金属离子半径的增大而变化，但玻璃的最大声子密度随着Bi2O3对PbO取代和碱金属离子半径的增大而降低．从玻璃无辐射跃迁概率的角度，通过分析表明，最大声子密度的降低是玻璃上转换发光强度增强的主要原因．     

X射线激光器——新兴的短波长相干光源

Ｘ射线激光器是运行在电磁辐射波谱中Ｘ射线波段的短波长相干光源，通常，Ｘ射线激光器都采用高功率激光器作为泵浦源，强激光与靶相互使用形成的高温等离子体作为工作介质，并采用单程（或双程）行波放大的运行方式，近１０年来，Ｘ射线激光器的研制工作取得了重大进展，并开始了Ｘ射线激光应用的初步研究，现在正朝着提供高亮度，有较好相干性并且价格便宜的小型短波长Ｘ光光源的目标努力。     

L波段线型腔波长可调谐掺铒光纤激光器

报道了工作波长在L波段的由两个光纤环境构成线型谐振腔的掺铒光纤激光器，通过调整环境中偏振控制器的状态来改变环境对不同波长的反射率以实现某些波长的激光输出。线型腔内的激光工作介质为两段不同掺杂浓度的掺铒光纤，其中一段铒光纤由一980nm激光器抽运，其产生的放大自发辐射谱在腔内再同时对两段掺铒光纤进行抽运，使它们的增益谱移位到L波段。实验中观察到了波长从1566．4nm到1592.4nm范围内可调的稳定的连续激光输出，其波长调谐范围达26nm。     

L波段强流单束团注入器的束流动力学计算

自由电子激光器要求高亮度、低能散度的电子束注入波荡器(Undulator)。本文叙述提供高亮度电子束的高频电子直线加速器中的注入器部分的设计计算。注入器由L波段(1300MHz)的十二分频和三分频两个谐振腔预聚束器和一个基波频率的变相速聚束器组成。粒子运动方程中考虑了空间电荷效应和束流负载效应。电子枪的注入参数:脉冲宽度T=4ns;电流I=5A;电子的初始动能E_0=100keV;电子束分布为高斯型。参数优化设计结果:单束团宽度小于25ps,峰值电流达400A以上,电子的平均归一化能量>4,束团内的能量差小于200keV。     

紫外光刻术

随着科技的发展 ,集成电路芯片上的插口与记忆元件会愈来愈多 ,所以在硅或金属底板上的空间显得极其拥挤 .现有的短波光刻技术能生产 6 5nm宽的连线以及 90nm的连线间距 ,因此微型芯片的制造商们都力图寻找能雕刻更加精细连线的光刻技术 .为此 ,美国政府 (以加洲劳伦斯伯克利国家实验室的近代光源研究所为主 )和跨国工业财团 (如AMD ,IBM ,微软 ,摩托罗拉等 )携手合作 ,现在以P .Naullear教授为首的研究组已开发出了紫外波段的光刻技术 ,这种紫外光刻术能在芯片底板上生产出 39nm的线宽和 70nm的线间距 .他们计划在 2 0 0 7年以前生产出…     

包层泵浦的L波段Er3+/Yb3+共掺光纤激光器

报道了一种工作波长在L波段的包层泵浦Er³⁺/Yb³⁺共掺光纤环形激光器. 环形腔内的激光工作介质为一段9 m长的Er³⁺/Yb³⁺共掺高掺杂光纤. 利用6个976 nm LD同时抽运前段Er³⁺/Yb³⁺共掺双包层光纤产生的放大自发辐射谱作二次抽运源, 使腔内增义谱由C波段移到L波段, 实现了L波段光纤激光器的稳定输出; 采用包层泵浦技术, 在抽运功率为3594.5 mW时, 测得泵浦入纤功率为2731.8 mW, 实现了输出连续功率最大518.4 mW,斜率效率达到19% 的激光输出; 所形成激光的工作波长为1613.94 nm, 激光光谱的3 dB带宽为1.5 nm, 边模抑制比接近于50 dB.     

X波段渡越辐射振荡器的理论和实验

研究了电子束在任意驻波场中的渡越辐射，并结合课题的需要探索了基于渡越辐射在X波段产生高功率微波的可行性。研究工作包括以下部分。     

Photoluminescence Characterization of Nanocrystalline ZnO Array

High-density and uniform well-aligned ZnO sub-micron rods are synthesized on the silicon substrate over a large area. The morphology and structure of the ZnO sub-micron rods are investigated by x-ray diffraction, transmission electron microscopy and Raman spectra. It is found that the ZnO sub-micron rods are of high crystal quality with the diameter in the range of 400-600 nm and the length of several micrometres long. The optical properties were studied by photoluminescence spectra. The results show that the intensity of the ultraviolet emission at 3.3eV is rather high, meanwhile the deep level transition centred at about 2.38eV is weak. The free exciton emission could a/so be observed at low temperature, which implies the high optical quality of the ZnO sub-micron rods.This growth technique provides one effective way to fabricate the high crystal quality ZnO nanowires array, which is very important for potential applications in the new-type optoelectronic nanodevices.