烟幕激光和红外透过率对应关系研究

分析了烟幕激光透过率与红外透过率的对应关系,提出了利用相邻波段红外透过率推算同样光学路径激光透过率的多项式拟合方法,开展了实验研究.结果表明:特定波长的激光透过率与相应红外波段透过率利用二项式拟合,其透过率计算误差在3%以内.     

钕玻璃激光器热容方式运行的能量特性研究

钕玻璃激光器采用双灯对称紧耦合非聚焦泵浦腔,先后以热容及常规水冷方式运行10 s（重复频率10 Hz）,分别记录100个光脉冲的脉冲能量.通过对比实验分析脉冲能量变化趋势,热容方式运行的钕玻璃激光器的平均输出功率及单脉冲能量均高于常规运行方式,约为1.4倍.结合理论计算,验证了热容激光器在抽运阶段输出的全部脉冲串能量的理论值.该结果对进一步了解钕玻璃激光器热容运行方式的输出特性具有一定的参考价值.     

热散焦效应对甲烷后向受激喇曼散射的影响

The conversion efficiency of stimulated Raman scattering (SRS) in CH4 is studied by using a single longitudinal mode second-harmonic Nd:YAG laser (532 nm, linewidth 0.003 cm-1, pulse-width (FWHM) 6.5 ns).Due to the heat release from vibrationally excited particles, SRS processes often suffer from the thermal defocusing effect (TDE). In view of 6.5 ns laser pulse width is much shorter than the vibrational relaxation time of CH4 molecules, TDE can only affect the SRS processes afterwards. In the cases of low laser repetition, TDE will be not serious, because it will be removed by the thermal diffusion in Raman medium before the next pulse arrives. At the laser repetition rate 2 Hz, CH4 pressure 1.1 MPa and pump laser energy 95 m J, the quantum conversion efficiency of backward first-Stokes (BS1) has attained 73%. This represents the highest first-stokes conversion efficiency in CH4. Furthermore, due to the relaxation oscillation, the BS1pulses are narrowed to about 1.2 ns. As a result, the BS1 peak power turns out to be 2.7 times that of the pump. Its beam quality is also much better and is only slightly affected by TDE. This reason is that BS1 represents a wave-front-reversed replica of the pump beam, which can compensate the thermal distortions in Raman amplify process. Under the same conditions, but pump laser repetition rate as 10 Hz, the conversion efficiency of BS1 goes down to 36% due to TDE. From this study, we expect that a well-behaved 630 nm Raman laser may be designed by using a closed CH4/He circulating-cooling system, which may have some important applications.     

非穿透激光焊等离子体光信号与熔深的关系

在一定工艺条件下,焊缝熔合面积随线能量的增加线性增长,而在激光功率与焊接速度二者之中,激光功率对熔深有更为显著的影响,焊接速度则对熔宽影响较大.400nm~600nm波段的等离子体光信号可以较好地反映非穿透激光深熔焊熔深的变化,其均方根值与熔深成严格的二次曲线关系,另外还分析了等离子体光信号与焊缝熔深之间内在联系.研究结果为非穿透激光深熔焊熔深的实时监测或预测提供了理论与实验依据.     

飞秒光脉冲破坏阈值的解析分析

通过对速率方程求解,得到了双曲正割光脉冲在介质表面引起的电子密度的解析表达式,导出了脉冲通量密度与破坏脉宽阈值的解析关系式.利用解析式就波长为1053nm的光脉冲对熔石英表面的破坏过程进行了计算,得到的介质损伤阈值与脉宽的变化关系与前人研究的结果一致.     

RIG型磁光薄膜的研究进展及应用

随着光通信技术与光子集成电路的发展,非互易性器件作为光通信系统中重要的组成部分得到了越来越广泛的研究与应用。基于磁光效应制成的磁光隔离器和环行器是目前应用最为广泛的非互易性器件,为了将非互易性器件整块集成在硅片上,需制备性能与块状磁光材料相当的磁光薄膜。在近红外通信波段(1 550 nm),以钇铁石榴石(Y₃Fe₅O₁₂,YIG)为代表的稀土铁石榴石(RIG)具备优良的磁光效应,是最具应用前景的磁光材料之一。研究发现,使用稀土离子对YIG薄膜进行掺杂可以有效改善其磁光性能,尤其是Bi³⁺和Ce³⁺掺杂的YIG表现出巨法拉第效应。本文首先介绍了法拉第效应原理,介绍了三种常见磁光薄膜的生长方法,回顾了近年来的主要研究成果,介绍了磁光薄膜在光隔离器和环行器中的应用,最后对磁光薄膜的未来发展趋势进行了展望。     

气相输运沉积制备c轴择优取向的碘化铋薄膜

铋基卤化物材料因其无毒和优良的光电性能而显示出巨大的应用潜力。BiI₃作为一种层状重金属半导体,已被用于X射线检测、γ射线检测和压力传感器等领域,最近其作为一种薄膜太阳能电池吸收材料备受关注。本文采用简单的气相输运沉积(VTD)法,以BiI₃晶体粉末作为蒸发源,在玻璃基底上得到高质量c轴择优取向的BiI₃薄膜。并通过研究蒸发源温度和沉积距离对薄膜物相和形貌的影响,分析了BiI₃薄膜择优生长的机理。结果表明VTD法制备的BiI₃薄膜属于三斜晶系,其光学带隙为~1.8 eV。沉积温度对薄膜的择优取向有较大影响,在沉积温度低于270 ℃时,沉积的薄膜具有沿c轴择优取向生长的特点,超过此温度,c轴择优取向生长消失。在衬底温度为250 ℃、沉积距离为15 cm时制备的薄膜结晶性能最好,晶体形貌为片状八面体。     

单晶金刚石p型和n型掺杂的研究

超宽禁带半导体材料金刚石在热导率、载流子迁移率和击穿场强等方面表现出优异的性质,在功率电子学领域具有广阔的应用前景。实现p型和n型导电是制备金刚石半导体器件的基础要求,其中p型金刚石的发展较为成熟,主流的掺杂元素是硼,但在高掺杂时存在空穴迁移率迅速下降的问题;n型金刚石目前主流的掺杂元素是磷,还存在杂质能级深、电离能较大的问题,以及掺杂之后金刚石晶体中的缺陷造成载流子浓度和迁移率都比较低,电阻率难以达到器件的要求。因此制备高质量的p型和n型金刚石成为研究者关注的焦点。本文主要介绍金刚石独特的物理性质,概述化学气相沉积法和离子注入法实现金刚石掺杂的基本原理和参数指标,进而回顾两种方法进行单晶金刚石薄膜p型和n型掺杂的研究进展,系统总结了其面临的问题并对未来方向进行了展望。     

雾化辅助化学气相沉积法氧化镓薄膜生长研究

采用自主设计搭建的雾化辅助化学气相沉积系统设备,开展了Ga₂O₃薄膜制备及其特性研究工作。通过X射线衍射研究了沉积温度、系统沉积压差对Ga₂O₃薄膜结晶质量的影响。结果表明,Ga₂O₃在425~650 ℃温度区间存在物相转换关系。随着沉积温度从425 ℃升高至650 ℃,薄膜结晶分别由非晶态、纯α-Ga₂O₃结晶状态向α-Ga₂O₃、β-Ga₂O₃两相混合结晶状态改变。通过原子力显微镜表征探究了生长温度对Ga₂O₃薄膜表面形貌的影响,从475 ℃升高至650 ℃时,薄膜表面粗糙度由26.8 nm下降至24.8 nm。同时,高分辨X射线衍射仪测试表明475 ℃、5 Pa压差条件下的α-Ga₂O₃薄膜样品半峰全宽仅为190.8″,为高度结晶态的单晶α-Ga₂O₃薄膜材料。     

采用GPS数据实现激光反射方向的控制

利用GPS测得激光预定反射方向上某目标的三维坐标,转化成相对平面反射镜中心的方位角与俯仰角,通过控制平面反射镜的法线方向达到反射激光到达预设目标的目的.结果表明该方法简单、容易实现并且精度较高.