超高功率超短脉冲发展的现状及相关科学问题

超高功率超短脉冲激光系统在其聚焦焦点附近可以实现高达1022-24 W/cm2的峰值功率输出,为强场物理实验研究,以及实验室内模拟极端环境下的天体物理条件提供了直接的实现方案.自从国际上首次提出了建造EW激光的概念,即输出总功率达到1018 W的大型激光系统后,国际上很多国家都在设计和建造大规模的超高功率超短脉冲激光系统.本文简要介绍了国际上这种规模激光系统的发展状况,并结合国内超高功率高能超短脉冲激光的发展,对超高功率超短脉冲激光系统发展中相关技术问题进行阐述.     

Setting local rank constraints by orthogonal projections for image resolution analysis: Application to the determination of a low dose pharmaceutical compound

Raman chemical imaging provides chemical and spatial information about pharmaceutical drug product. By using resolution methods on acquired spectra, the objective is to calculate pure spectra and distribution maps of image compounds. With multivariate curve resolution-alternating least squares, constraints are used to improve the performance of the resolution and to decrease the ambiguity linked to the final solution. Non negativity and spatial local rank constraints have been identified as the most powerful constraints to be used.     

激光快速成型TC4合金显微组织及力学性能

采用金相显微镜、扫描电镜、电子拉伸机等，研究了激光快速成型TC4合金沉积态在平行沉积方向和垂直沉积方向的组织和力学性能.结果表明:激光快速成型TC4合金沉积态宏观组织沿沉积方向生长的粗大β柱状晶呈明暗相间的条带状结构，具备典型的魏氏组织特征;垂直沉积方向的强度比平行沉积方向的强度高，但塑性低;合金断口为韧窝状断口，垂直沉积方向的断口韧窝尺寸比平行沉积方向的小.     

焦炉上升管内壁结焦炭层的光谱学分析及结焦机理研究

以焦炉上升管内壁结焦炭层块为研究对象，采用X射线荧光光谱仪（XRF）、X射线衍射仪（XRD）、傅里叶红外光谱仪（FTIR）和激光共聚焦拉曼光谱仪（Raman）对结焦炭层的元素组成，以及各结焦炭层的矿物组成、组成结构和分子结构进行测试。分析从结焦炭层块外表面向内表面过渡的各结焦炭层的差异性，揭示焦炉上升管内壁结焦机理。结果表明焦炉上升管内粉尘中Fe，S和Cr极易催化荒煤气中蒽、萘等稠环芳烃化合物成炭，在焦炉上升管内壁形成炭颗粒沉积，为焦油凝结挂壁提供载体，在荒煤气温度降至结焦温度时易结焦积碳。结焦炭层均含有芳香层结构，随着结焦炭层从外表面向内表面过渡，各结焦炭层的面层间距(d₀₀₂)逐渐降低、层片直径(L_a)先降低后增加、层片堆砌高度(Lc)和芳香层数(N)先稳定后增加。结焦炭层石墨化过程是由结焦炭层内表面向外表面进行，主要包括其片层外缘的羧基和部分C-O结构的降解剥离，从而形成高度规整的共轭结构。结焦炭层块中C元素是以结晶碳与无定型碳的混合物形式存在。以上研究为解决焦炉上升管内壁结焦及腐蚀问题，提高换热器换热效率，有效回收焦炉荒煤气显热，降低焦化企业能耗提供实验基础和理论依据。     

双掺(Tm3+,Tb3+)LiYF4激光器1.5 μm波长激光阈值分析

由速率方程推出了双掺（Tm^3 ,Tb^3 ）离子准四能级系统的激光阈值解析式，讨论了Tm^3 和Tb^3 离子之间的相互作用。分析了1.5μm波长附近的激光阈值和Tm^3 、Tb^3 离子的掺杂原子数分数及晶体长度的关系。结果表明，对于对应Tm^3 离子^3H4→^3F4跃迁的约1.5μm波长的激光，激活离子Tm^3 的掺杂原子数分数过大时，交叉弛豫作用将使系统阈值迅速增加。Tb^3 离子的加入，一方面能抽空激光下能级，起到降低阈值的作用；另一方面亦减少了激光上能级的寿命，使阈值升高。故Tb^3 离子有最佳掺杂原子数分数。对于Tm原子数分数为y=0.01的Tm:LiYF4晶体，Tb^3 离子的最佳掺杂原子数分数为0.002左右，同时表明，激光阈值与晶体长度有关。最佳晶体长度与Tm^3 、Tb^3 离子的掺杂原子数分数以及晶体的衍射损耗和吸收损耗有关。     

检测陀螺仪转子安装精度的一种新方法

陀螺仪转子的安装精度对其运行的稳定性和精确性有很大的影响。由于要求的安装误差很好，因此，对其误差的测量要求准则。其测量误差应经安装误差小1／10以及上，一般的检测方法很难达到要求，为此介绍了一种新型的光电检测方法，该方法利用狭缝的光学傅立叶变换提取陀螺仪转子的误差信息，采用计算机进行信息处理，从而完成陀螺仪转子的自动检测和分类，该方法也可用于其他一些精密年的自动检测处理。     

Effect of absorbed pump power on the quality of output beam from monolithic microchip lasers

The dependence of the beam propagation factor (M ² parameter) with the absorbed pump power in the case of monolithic microchip laser under face-cooled configuration is extensively studied. Our investigations show that the M ₂ parameter is related to the absorbed pump power through two parameters (α and β) whose values depend on the laser material properties and laser configuration. We have shown that one parameter arises due to the oscillation of higher order modes in the microchip cavity and the other parameter accounts for the spherical aberration associated with the thermal lens induced by the pump beam. Such dependency of M ² parameter with the absorbed pump power is experimentally verified for a face-cooled monolithic microchip laser based on Nd³⁺ -doped GdVO₄ crystal and the values of α and β parameters were estimated from the experimentally measured data points.     

纳米级精度分光路双频干涉度量系统的设计

为完成快速、精确的外观轮廓度量,设计了一种新型纳米级精度分光路双频干涉度量系统。系统由低频差双频激光干涉度量模块和微探头及二维工作台两部分组成。微探针以轻敲式接近样品至几十纳米时,受原子力作用发生偏转,利用双频干涉模块度量其纵向偏转量,并对样品进行梳状式度量得到外观形貌。根据双频激光的实际光源,对原有双频干涉度量理论进行了改进提高。进行了系统组建和实验验证。结果表明:系统具有纳米级精度,可用于超精样品外观轮廓度量。     

355nm Nd∶YAG激光在H_2中的高效一级斯托克斯转换

对脉冲Nd∶YAG激光(355 nm)在H2和H2∶He-Ar混合气体中的受激拉曼散射(SRS)进行了研究。在0.5 MPa的氢气中,同时测量到从二级反斯托克斯到三级斯托克斯的多波长输出,其总转化效率达88%;而高压下只剩下一级和二级斯托克斯输出,其中二级斯托克斯最大能量转化效率达44%(对应量子效率为63%)。由于高级斯托克斯的竞争,纯氢气中一级斯托克斯的最大能量转换效率不超过43%。通过向3 MPa氢气中掺入2 MPaAr气后,很好地抑制了二级斯托克斯的产生,从而获得了能量转换效率高达71%(对应量子效率为83%)的一级斯托克斯输出。对四波混频和级联受激拉曼散射在氢气多级斯托克斯产生中的作用以及惰性气体对它们的影响进行了讨论。