横向模式可切换的少模环形光纤激光器

设计一种基于腔内全光纤模式复用器/解复用器(MUX/DEMUX)的少模环形光纤激光器,实现了LP₀₁模、LP₁₁模、LP₂₁模及混合模式可切换的激光输出。实验结果表明,利用低串扰的全光纤模式MUX/DEMUX结合4×1光开关,激光器可在三个最低阶的线偏振(LP)模式及其混合模式之间进行切换,LP₀₁模、LP₁₁模、LP₂₁模的泵浦阈值分别为40、60、80 mW,斜率效率分别为1.2%、0.82%、0.56%。对设计的少模环形光纤激光器结构进行数值模拟和参数优化,极大地改善了波长偏移问题,实现了小于0.032 nm的3 dB线宽。     

太阳能热化学与燃料电池联合的发电系统

本文提出了一种新型的太阳能与燃料热化学互补的发电系统,集成了太阳能热化学燃料转化过程与固体氧化物燃料电池(SOFC)单元。200～300℃中低温太阳能驱动甲醇热分解反应,将太阳能转化为富氢燃料(H₂、CO)的化学能,产生的太阳能燃料用于驱动SOFC燃料电池进行发电,实现了太阳能及甲醇燃料的高效发电利用。同时,采用微型燃气轮机(MGT)对SOFC余热及未反应燃料进行回收,实现动力余热的高效梯级利用,进一步提升了系统的发电效率及能源利用率。设计工况下,系统发电效率达到58.24%,太阳能净发电效率为41.1%。该研究为太阳能和清洁燃料的高效利用提供了新途径。     

基于介孔结构的上转换分子印迹荧光探针检测全氟辛烷磺酸

全氟辛烷磺酸(Perfluorooctane sulfonate,PFOS)作为环境中最典型的全氟化合物之一,具有持久性、毒性及在生物体内积累等效应。发展快速、灵敏检测环境介质中PFOS的分析方法具有重要意义。本研究以PFOS为模板分子,N,O-双(三甲基硅烷基)三氟乙酰胺为功能单体,设计合成了具有介孔结构的表面分子印迹荧光探针NH₂-UCNPs@MIPs。PFOS可通过F-F与静电相互作用与NH₂-UCNPs@MIPs结合,导致其荧光猝灭,基于此建立了水溶液中PFOS(0.01～15 nmol/L浓度范围内)的高效识别和高灵敏检测技术,并实现了在酸性和中性条件下,对环境水样和人血清基质样品中痕量PFOS的检测。本研究为复杂基质中PFOS的快速检测提供了参考。     

辐射照相系统中转换屏的分辨率研究

在高能X光辐射照相系统中,通常使用闪烁体材料的转换屏将X光转换为可见光进行探测。建立了转换屏空间分辨率的计算模型,模拟了转换屏的空间分辨率随屏的厚度、材料及X光子能量的变化关系,为系统的设计提供了参数。     

TM01-TE11弯形圆波导模式转换器的优化设计

通过数值模拟与理论计算,对TM01-TE11弯形圆波导模式转换器进行了分析,得出了TE11模式的功率转换效率的解析公式。在保持其出射端口与入射端口轴线平行的情况下,通过减小波导内半径,从而减小波导轴线长度,实现了其结构的小型化设计。当转换器的两段轴线曲率半径相等时,理论计算结果与模拟结果相吻合,且功率转换效率高。优化结果为：波导内径为7.0 cm,模式转换器出射端口与入射端口的轴线间距为8.03 cm,轴向长度为15.11 cm;频率在3.41~3.74 GHz内,功率转换效率超过90%,其中频率为3.60 GHz时,转化效率为95.6%。     

组合型TM01-TE11弯形圆波导模式转换器研究

研究了组合型TM01-TE11弯形圆波导模式转换器（两弯曲段中间加一段直圆波导）,在保持其输出与输入端口轴线平行的前提下,分别从理论推导、数值计算、软件模拟三个方面对此结构进行了分析,模拟结果与数值计算结果吻合得很好。结果表明：计及功率损耗,频率为3.75 GHz,铜波导内径为9.0 cm,轴向间距为10.57 m时,模式转换器总的功率转换效率为93.8%。     

TM01-TE11双弯形圆波导模式转换器轴线长度与拍波波长关系研究

对于TM01-TE11双弯形圆波导模式转换器,在保持出射端口与入射端口轴线平行且两曲率半径相等时,通过对其轴线长度与TE11和TM01模式间拍波波长的分析,证明了在两模式间实现有效转换时,两者成正比例关系,且比例常数为2/2,并给出了相应的物理解释。通过对具体参数及模拟结果的分析,得出了模拟功率转换效率超过98%时所适用的频率下限,其值为TM01模式截止频率的1.07倍。     

晶体级联方式宽带三倍频方案的参数优化

针对时间位相调制的宽带激光,采用分步离散傅里叶变换及四阶龙格－库塔算法进行数值模拟计算。讨论了采用KDP晶体级联方式时,入射基频光的光强、带宽以及晶体厚度对三倍频转换效率的影响。对采用一块РⅠ类二倍频晶体、一块Ⅱ类和一块Ⅰ类双混频晶体的级联宽带三倍频方式进行了晶体参数的优化。研究结果表明,使用两块级联的KDP晶体作为混频晶体,不仅能有效地提高带宽较宽条件下三倍频光的转换效率,还可以显著增大宽带三倍频的动态范围。经优化后,带宽1.11 nm时入射基频光强在3～8 GW/cm2范围内的三倍频转换效率可保持在60％～70％,比采用单倍频单混频方案时增大了30％～40％。     

CLBO晶体用于三次谐波转换的特性研究

讨论了CLBO晶体用于高效率三倍频的机理,从理论上分析了产生高次谐波转换的基本特性,对CLBO晶体在高功率激光装置中产生高效率谐波转换的基本参数进行了数值模拟计算,并与KDP晶体三次谐波转换的特性进行了比较,给出了CLBO 晶体产生高效率谐波转换的基本条件。