基于层状双氢氧化物(LDHs)结构可重建性, 制备亚硝酸根插层的LDHs。将亚硝酸根插层的LDHs作为新型降铬外加剂掺入水泥, 研究LDHs降铬效率、耐存储性和球磨温度处理条件下的稳定性, 并揭示其还原和固化水泥中可溶性Cr6+的作用机理。结果表明, 与水拌和后LDHs-NO2层间释放的亚硝酸根离子能够快速还原水泥中的Cr6+, 有效降低可溶性Cr6+含量。掺入0.2%(质量分数)LDHs-NO2可使水泥中可溶性Cr6+含量从40.26 mg/kg降至9.36 mg/kg, 同时水泥3 d抗压强度增加约2 MPa。还原后的Cr3+与层板中的Al3+进行离子交换进入LDHs层板, 从而实现稳定的化学固化。亚硝酸根插层LDHs的还原效率优于FeSO4·7H2O, 并且在长时间储存和球磨温度处理条件下仍能保持优异的还原能力。

为了研制面向卫星激光通信的小型化抗辐照掺铒光纤放大器(EDFA), 介绍了掺铒光纤(EDF)在辐照环境下的失效机理, 研究了不同掺铒浓度EDF的辐照性能, 对比了不同材料复合屏蔽结构的抗幅照性能, 最终实现了一种尺寸为60 mm×60 mm×15 mm、输出功率超过23 dBm和在20 krad(SI)辐照剂量下输出功率波动幅度低于0.1 dB的高性能小型化抗辐照EDFA。

利用数字超模分布式布拉格反射型激光器、电光调制型偏振控制器、InGaAs光电探测器、高速光开关,并结合高精度的控制检测算法和波分复用技术,设计了一款用于自动测试光无源器件的波长相关损耗和偏振相关损耗等性能指标的检测系统。该系统的光源模块采用OPA569AIDWP芯片作为控制核心,实现优良的功率稳定性控制;功率探测模块采用多档位放大量程控制技术、屏蔽降噪技术并结合软件算法,显著抑制系统噪声,提高功率计的灵敏度和动态范围。该系统测试流程简单,测试精度和稳定性较高,测试偏差小于0.05 dB,不仅提升了光无源器件产线的自动化检测能力,同时降低了复杂仪器设备对人工操作能力的要求,实用性好,且市场前景广阔。

基于数字超模取样光栅型反射(DS-DBR)激光器和InGaAs光电探测器设计了一款便携式光源、功率计系统。该系统的光源模块采用OPA569AIDWP芯片和ADN8834芯片为控制核心,对波长精度和功率稳定性实现了很好的控制;功率计模块采用多挡位放大量程控制技术、屏蔽降噪技术,并结合软件算法,显著抑制了系统噪声,提高了功率计的灵敏度和动态范围。测试结果表明:光源模块可以有效控制输出光的波长,并且输出光边模抑制比大于50 dB,线宽小于1 MHz,具有良好的输出质量;功率计模块的动态范围达到了80 dB,线性度提升到了0.08 dB。另外,本系统采用嵌入式控制技术进行人机交互,适用于实验室和工业现场等多种应用场景,大大扩展了系统的使用范围和便携性,市场前景广阔。

很多致命的疾病都与细菌感染密切相关, 快速、 准确地检测和鉴定细菌及微生物, 一直是微生物学家及有关科研工作者追求的目标, 拉曼光谱可以提供丰富的谱图信息, 而表面增强拉曼光谱(SERS)有很高的检测灵敏度, 然而一些贵金属SERS基底却容易使蛋白质变性, 影响检测结果。 以大肠杆菌(E.Coli)作为目标检测细菌, 首先检测到大肠杆菌的拉曼光谱, 之后采用两种不同的SERS基底(ZnO, Ag溶胶)进行检测。 结果表明Ag溶胶基底有很强且较丰富的SERS信号, 但是相对于E.Coli的本体拉曼谱峰有较大位移, 说明与银溶胶相互作用的细菌存在一定的蛋白质变性过程; 而ZnO纳米粒子与细菌作用的SERS信号虽然较弱, 但是与E.Coli的本体拉曼信号较为相似, 说明ZnO纳米粒子对E.Coli本体基本无损, 这将有利于SERS在生物体系的无损检测。 该结果可以为利用生物相容性好的半导体SERS基底进行细菌的检测提供有益的参考。

在不同气压的高纯N2、Ar及N2/Ar混合气体保护条件下, 采用光纤激光器对厚度为2 mm的奥氏体304薄板进行了焊接试验, 研究了保护气体压强、气体类型和混合比例对焊接接头形貌及力学性能的影响。结果表明, 保护气体压强越大, 焊缝熔深就越大, 但气体压强对焊缝强度和硬度无明显影响。使用N2/Ar混合气体作为保护气体时, N2在保护气体中所占比例越大, 焊缝的熔深就越大, 而且使用不同比例的保护气体得到的焊缝均呈“丁”字形; 保护气体类型及比例对焊缝强度和硬度没有显著影响, 但焊缝的强度和硬度均大于母材。

针对退火质子交换(APE)MgO∶PPLN波导在中红外差频转换过程中存在模场约束能力弱、模场重叠因子小等问题, 提出一种基于反质子交换(RPE)工艺的高效MgO∶PPLN脊波导的设计新方法。采用RPE工艺, 使波导区域折射率呈对称分布, 有效调控基频光和闲频光模场分布, 提高模场重叠因子。仿真结果显示, 相比于APE MgO∶PPLN脊波导, 该新型脊波导可将基频光和闲频光的基模模场调控至波导中部区域, 模场重叠因子由0.2714μm-1提高至0.4614μm-1, 相应的中红外差频转换效率提高了2.98倍。

为了在不影响杂散光抑制效果的同时减少空间遥感器的结构尺寸, 方便其姿态控制, 提出了一种超短型内嵌式遮光罩。介绍了超短型内嵌式遮光罩的基本结构形式及其优化设计方法。重新设计了遮光罩的形状, 采用超短型多层遮光筒结构代替了传统设计中过长的外遮光罩。改变了遮光罩与主体结构的安装方式, 将遮光罩嵌入式安装于空间遥感器的主体结构, 最大限度地压缩了结构尺寸。以某航空相机光学载荷为例, 分析了该种遮光罩的可行性和消杂散光效果。采用Light-tools软件优化设计了双层同心圆柱筒结构的遮光罩, 并对该遮光罩的杂散光抑制效果进行了评估。模拟计算结果表明, 外遮光罩采用超短型内嵌式结构后, 遮光罩总长度和重量均减小为传统设计结果的1/3。系统的点源透过率(PST)曲线显示其整体呈下降趋势, 且在离轴角大于25°后, 光学系统的PST降低到10-7以下。另外, 设计的遮光罩能够有效抑制视场外杂散光, 其杂散光抑制能力与其他离轴、同轴系统大体相当, 满足使用需求。

基于周期极化铌酸锂(PPLN)晶体提出并设计了一种高效紧凑腔内倍频绿光激光器。该激光系统采用808 nm激光二极管(LD)端面直接抽运Nd∶YVO4晶体，进而利用极化周期为7 μm 的PPLN 晶体倍频产生532 nm 绿光。通过在Nd∶YVO4和PPLN 晶体端面镀膜构成激光腔镜，无需采用任何光学透镜、反射镜等分立光学元件，大大降低了系统体积和成本。实验结果显示，当激光器谐振腔腔长为12 mm，抽运功率为4.1 W 时，绿光输出功率可达1.343 W，相应的光-光转换效率达32.8%。当LD 抽运功率稳定在3.33 W 时，2 h内的绿光输出功率波动小于5%。

选取高品质因数的圆弓形散射元微腔构建耦合波导，通过改变散射元参数和耦合腔散射元平移等方法，得出光子晶体耦合腔波导结构的慢光变化规律，并实现很好平带下的极高群折射率。模拟结果显示，不同微腔个数的耦合波导，通过调整短轴/长轴之比和散射元平移等方式，不仅可以获得各种平带慢光曲线，还可以获得群折射率从4.10×104到1.35×105的超低慢光结构。