高能激光技术进展与面临的挑战

文章分析和比较了几种高能激光器技术发展现状和面临的挑战,以及各自可能适用的范围.特别对二极管抽运固体激光器和光纤激光器的几种束相干合成方法和光束质量评价方法进行了分析和讨论.二极管抽运固体激光器和光纤激光器近十年来异军突起,被人们看作是继化学激光器后的第二代高能激光器.光纤激光器进展要比二极管抽运固体激光器滞后5到10年.对几十万瓦以上的激光器来说,在相当长的时间内仍然要靠化学激光器.     

激光导星共孔径发射接收的偏振分光效率研究

在地平式折轴望远镜上开展自适应光学瑞利激光导星实验,研究了信标光束同孔径发射和接收偏振分光技术。基于镜面膜层复振幅反射特性,采用琼斯矩阵描述方法,建立了偏振分光物理模型,研究了共孔径发射和接收偏振耦合分光的效率问题,并与实验结果进行了比较。结果表明,由于镜面膜层对s光和p光的相位延迟差异,系统偏振分光效率随着望远镜的方位角旋转会发生周期性的变化,同时也受望远镜天顶角变化的影响。在研究光路反射镜相位延迟对往返分光效率影响规律的基础上,提出了提高地平式折轴望远镜激光导星共孔径发射和接收偏振分光效率,消除受望远镜方位角和天顶角变化影响的技术途径。     

原位透射电镜研究正交相五氧化二铌纳米片的电化学储钠机制

由于正交相五氧化二铌(T-Nb₂O₅)为ReO₃型层状结构,锂、钠离子可以在其(001)平面快速脱嵌,而在[001]方向的传输一般较难。本研究通过原位透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM)方法研究钠在T-Nb₂O₅纳米片(001)面内及[001]方向的钠离子电化学嵌入行为,发现由于纳米片晶体存在大量的位错和畴界,钠离子可通过这些缺陷穿越(001)面扩散,并进而在深层的(001)面内快速扩散。同时,本研究还发现刚合成的T-Nb₂O₅纳米片在[001]方向上存在调制结构,存在交替分布的压应变和张应变区域,而钠离子的嵌入可以调节这些应变分布。     

折叠式角锥棱镜谐振腔的偏振特性理论与实验研究

建立了角锥棱镜的偏振模型,分析了角锥棱镜对入射线偏振光的偏振态的影响,分析表明角锥棱镜的单个入射区域存在特殊的偏振方向,该方向的线偏振光被角锥棱镜反射后仍然是线偏振光。利用角锥棱镜的该特性设计了腔内存在线偏振光振荡的角锥棱镜激光谐振腔,能够使用电光开关调Q,在振动环境中具有较好的抗失调稳定性。研制了激光器样机并进行了实验,在重复频率为10 Hz时,输出激光单脉冲能量大于300 mJ,光束质量因子β值在2左右,实验结果也表明角锥棱镜的棱和顶点并不影响输出激光的光束质量。     

计算全息补偿法制作全息凹面光栅的改进

鉴于计算全息图可以产生一个任意形状的波面,用它作为位相补偿板来制作全息凹面光栅以适应消象差的要求比普通光学全息法更具灵活性,而且消象差波长的选择也不受制作时所用的光源光波波长所限制。本文中采用了离轴滤波及改变参考波面特性等措施,大大提高了计算全息图的空间带宽积,扩大了这一方法的使用范围。对1200l/mm的Ⅲ型及Ⅳ型凹面全息光栅进行了设计,制作及实验验证。     

石墨烯嵌锂的拉曼成像

锂离子电池由于具有高能量密度,高循环寿命,低自放电率的优势,成为当前使用最为广泛的储能器件。层状材料是极为常用的负极材料,其微观嵌锂行为的研究对提高电池的能量密度和循环寿命有重要意义。本工作发展了一种新的平板微电池结构,可用于研究锂离子在各类二维层状纳米材料中的嵌锂行为。我们用机械剥离的单片少层石墨烯为正极,热蒸镀的锂金属为负极,构成石墨烯电池,用恒电压放电的方法进行嵌锂测试。采用拉曼成像技术收集石墨烯G峰信号的空间分布,实现对锂的嵌入过程的显微观测。发现了锂在石墨烯中沿层间扩散迁移,以及石墨烯断层对锂扩散的阻碍作用。这些结果有助于理解放电时锂在石墨烯电极中扩散过程,并且这项研究开发的平板微电池结构可用于多种材料的电化学过程中的微观过程表征,同时可实现与光学、电学、电子显微学等多种表征手段的兼容,具有较好的应用前景。     

高效液相色谱法测定化妆品中10种限用物质

建立了乙腈超声提取、高效液相色谱/二极管阵列检测快速测定化妆品中的氢醌、水杨酸、苯酚、苯氧乙醇、对羟基苯甲酸甲酯、对羟基苯甲酸乙酯、对羟基苯甲酸丙酯、对羟基苯甲酸丁酯、双氯酚、三氯生10种限用物质含量的分析方法.对提取方法、液相色谱条件和检测条件进行了优化,10种限用物质标准溶液的线性范围为0.01～0.1g/L,50...     

正入射全自动扫描反射率绝对值光谱仪的研制

采用Ｍ型棱镜分光束法研制了一台全自动扫描绝对反射率光谱仪，测量光谱范围为３５０ｎｍ～８２０ｎｍ（１．５～３．５ｅＶ），样品入射角为５°，测量和数据采集处理全过程由计算机控制．测量绝对值精度优于±１％，测量重复性优于０．１％．采用本谱仪对热蒸发金膜和（１１１）锗本征体单晶进行测量，获得了与椭偏测量以及文献报道相一致的结果．     

统一的解理断裂统计模型

根据微裂纹的解理断裂强度服从三参数Weibull分布的假设和最薄弱链理论,推导出了低合金结构钢的解理断裂统计模型.由模型的一般表达式结合裂纹、缺口和光滑试样具体的应力分布,进一步推导出了这三种试样的解理断裂统计模型.并以临界应力强度因子K_IC、断裂载荷L_F和断裂真应力σ_F作为控制参量,分别建立了裂纹、缺口和光滑试样的解理断裂统计判据.采用热模拟技术,在15MnVN钢中得到了焊接过热区粒状贝氏体组织,在-196—20℃的温度范围内,对热模拟后的材料分别进行了光滑试样的单轴拉伸试验、缺口试样的四点弯曲试验、裂纹试样的三点弯曲试验,所测得的光滑试样的断裂真应力、缺口试样的断裂载荷以及裂纹试样的K_IC与统计模型所预测的相应参量的变化趋势及其分散带完全一致,从而在扩展控制的解理温度区间里,首次统一了不同试样、加载方式条件下材料的解理断裂行为.     

角锥棱镜激光谐振腔的基本特性

分析了角锥棱镜对光束的相位变换作用,带二面角误差的角锥棱镜可等效于6块光楔的组合,其楔角的大小和方向由二面角误差决定。对在腔内往返传输的光线在镜面上的位置进行了分析,结果表明：3个二面角误差相同且不为零的角锥棱镜构成的谐振腔为约束非稳腔。用Fox-Li迭代法数值模拟得到了不同棱镜二面角误差情况下的谐振模式。模拟结果表明：圆形镜腔情况下基本振荡模式接近于TEM03模的拉盖尔高斯光束;当3个二面角误差不相同时,模式中各个区域的强度分布不对称。采用3个二面角误差基本接近且绝对值较小的棱镜可以提高光束质量。