3～5 μm 中红外激光处于大气的窗口波段，在光谱学、遥感、医疗、环保及**等诸多领域都有重要的应用价值和前景。因此对该波段激光器的研究是目前国际上的热门课题。简要介绍了3 种产生中红外激光的方法，分别为：基于非线性理论技术、量子级联技术以及晶体掺杂离子技术，并分别指出了它们的发展趋势。

超薄多晶硅薄膜具有优异的压敏特性。铝诱导层交换(ALILE)制备多晶硅薄膜具有成膜温度低薄膜性能优良等特点。利用ALILE方法在玻璃基底上低温条件下制备了50 nm超薄多晶硅(poly-Si)薄膜, 并对薄膜微观结构及压阻特性进行了研究。Raman光谱在521 cm-1出现尖锐、对称的特征峰, 表明超薄多晶硅薄膜晶化状态良好。此外, 在拉曼光谱480 cm-1处没有明显出现a-Si的Raman特征峰也说明制备的poly-Si薄膜样品完全结晶;XRD光谱表明ALILE制备薄膜在(111)和(220)晶向择优生长, 晶粒尺寸约5 μm;霍尔效应测试结果表明: ALILE制备薄膜为p型掺杂, 空穴浓度为9×1018～6×1019 cm-3;压阻特性研究表明: ALILE超薄多晶硅薄膜应变系数(GF)达到了60以上, 且与薄膜厚度相关;应变温度相关系数(TCGF)在-0.17～0%℃范围内;电阻温度相关系数(TCR)在-0.2～-0.1%℃范围内。ALILE超薄多晶硅薄膜具有GF大、TCGF小和TCR小等特点。因此, 有望在压力传感器领域得到应用。

提出一种新型的基于三粒子3×2×2 维非对称纠缠量子信道可控密集编码方案。控制者(Charlie)对其手中2维粒子进行局域测量控制信 息发送者(Alice)和接收者(Bob)量子态塌缩,调控Alice和Bob量子态纠缠,实现Alice和Bob 3×2 维非对称量子信道纠缠调控。计算了Alice和Bob非对称密集编码平均信息传送量。分析表明, Charlie通过调节测量角θ 的大小可以控制Alice和Bob平均信息传送量。利用三粒子最大纠缠程度的3×2×2 维非对称纠缠量子信道, Charlie可以控制Alice和Bob密集编码传送信息量高于2比特,方案是高效的; 对于非最大纠缠程度的量子信道,传送信息量受到Charlie测量角θ 和三粒子量子态纠缠系数β共同调控。

对亚硝酸钠化的高铁血红蛋白进行了拉曼光谱特性的研究。 实验中将正常血红蛋白用亚硝酸钠氧化为高铁血红蛋白, 通过测定不同比例高铁血红蛋白/总血红蛋白的拉曼光谱变化研究高铁血红蛋白的拉曼光谱特异性改变, 并对不同比例高铁血红蛋白/总血红蛋白在1 586, 1 605和1 637 cm-1处的拉曼强度进行线性拟合, 以实现其定量检测。 结果显示, 亚硝酸钠与血红蛋白的摩尔比为3.5∶1时可以获得完全氧化的高铁血红蛋白, 其拉曼特征峰在499, 1 340, 1 562, 1 622 cm-1附近; 不同比例高铁血红蛋白/总血红蛋白在1 586, 1 605和1 637 cm-1处拉曼强度的线性拟合相关系数R2分别为0.972 84, 0.997 97和0.991 26, 显示出很好的线性关系。 研究表明, 与正常血红蛋白相比, 亚硝酸钠化高铁血红蛋白的拉曼光谱具有特异性改变, 其拉曼特征峰的位置和强度随着高铁血红蛋白/总血红蛋白比例的变化而相应发生改变, 且比值与拉曼强度存在着线性相关关系, 为临床上高铁血红蛋白血症的拉曼光谱检测与量化研究提供了理论基础。

运用软件模拟和理论计算的方法分析了In含量对发光二极管光电性能的影响, 研究了In含量与光谱功率密度、量子阱中载流子的浓度、辐射速率、发光功率等之间的关系。分析结果表明: 电子泄漏与能带填充是影响光电性能的主要原因。当In含量较低时, 随着电流密度增大(＜8 kA/cm2), 光谱发生蓝移程度相对较小, 但电流密度太大(＞8 kA/cm2)会造成电子泄漏, 发光功率降低; 而当In含量较高时, 随着电流密度增大, 光谱发生蓝移程度相对较大, 但在电流密度较大时, 会获得较高的发光功率。因此, 为了使InGaN/GaN发光二极管获得最大量子效率与发光效率, 应该根据电流密度的大小(8 kA/cm2)来选择In含量的高低。

针对现有激光器多光路加工特点, 采用Nd∶YAG脉冲激光器为光源, 研制出激光器双光路输出分时控制系统。提出了具体的分时分光技术方案, 设计出能够实现分时分光的分光装置, 以及对装置的工作状态进行实时控制的分时控制电路, 并确定了系统的程序流程。在不降低输出功率的前提下, 实现了激光在不同时间、不同输出端口的输出, 完成了分时分光。为避免因分光装置抖动而造成的光纤损坏, 利用黑色相纸对光斑进行采样。结果表明: 在全反镜改变位置后至激光输出, 延时300 ms为最佳时间。该系统能实现激光的时分复用、动态分光, 满足了多光路输出需求; 而且系统的扩展能力强, 能够根据实际激光加工状况, 为激光加工设备的改进和升级提供思路。

利用连续运转二氧化碳激光器的9R(22)输出谱线泵浦重水气体(D2 O)分子 可以产生波长为385 μm,频率为0.78 THz的连续激光辐射输出, 采用半经典理论分析方法并结合三能级系统模型可以对此激光过程进行有效的分析,通过合理近 似简化了求解过程,得到了光场中太赫兹激光信号增益系数Gs和泵浦光信号吸收系数Gp的解析表达式, 通过对求解结果的分析,计算出产生THz激光振荡的泵浦阈值条件为6.24×10－3 W/mm2。一般情况下, 在泵浦激光输出光斑面积为0.25 mm2时,要求泵浦激光谱线的输出功率达到1.6 mW以上才能形成THz激光辐射。

运用软件模拟和理论计算的方法分析了量子阱宽度的变化对量子阱束缚态能级与光电性能产生的影响, 建立了束缚态分裂能级理论模型。分析结果表明: 当量子阱宽较窄时, 极化效应导致的能带弯曲是光谱红移的主要原因, 而电子泄漏是导致效率下降的主要原因; 当阱宽较大时, 能级填充是导致光谱红移的主要原因, 俄歇复合与载流子离域是导致效率下降的主要原因。由本文得出, 当量子阱宽为2.5~3.5 nm时, InGaN/GaN发光二极管获得最大内量子效率与发光效率。

利用傅里叶红外光谱和共聚焦显微拉曼光谱技术, 比较分析了大蒜主要功能活性成分前体蒜氨酸和甲基蒜氨酸粉末纯品的红外和拉曼谱。 在3　200～2　800 cm-1和1　700～200 cm-1波段检测到显著的红外和拉曼吸收峰, 其中蒜氨酸在3　080, 1　617, 1　582, 1　496, 1　418, 1　342, 1　301, 919 cm-1处有8个较强的红外吸收峰, 以及在3　088, 1　636, 1　404, 1　290, 1　051, 790, 745, 693, 588 cm-1处有9个较强的拉曼振动峰, 可作为蒜氨酸的特征峰; 甲基蒜氨酸在1　644, 1　481, 1　395, 1　370, 1　233, 1　068, 1　004, 892 cm-1处有8个较强的红外吸收峰, 以及在1　644, 1　310, 1　073, 1　011, 998, 893, 846, 702, 676 cm-1处有9个较强的拉曼振动峰, 可作为甲基蒜氨酸的特征峰。 蒜氨酸和同系物甲基蒜氨酸的红外及拉曼光谱具有明显差异, 红外及拉曼光谱技术为蒜氨酸及其同系物的快速、 简便的分析提供了方法。

静脉采血, 分离并制备血红蛋白溶液, 用拉曼光谱方法观察不同pH时H+对血红蛋白-氧结合状态与能力的影响。 结果显示: 在514.5 nm激光的激发下, 当pH为7.4时, 随着氧分压降低, 血红蛋白在1 375, 1 562, 1 585和1 638 cm-1峰强均逐渐减弱, 其中以1 375和1 638 cm-1峰渐变最明显且相关性显著。 以氧分压为横坐标, 拉曼峰强为纵坐标, 对pH为5.7, 7.4和8.0时的血红蛋白在1 375和1 638 cm-1峰的强度及其氧分压进行线性拟合, 结果显示2处的拟合效果均良好, 拉曼峰强度/氧分压的斜率关系表现为K8.0＞K7.4＞K5.7, 表明pH越低血红蛋白的氧亲和力越低, 越有利于向组织释放氧气。 研究表明, 应用拉曼光谱技术可检测血红蛋白与氧的亲和力, 通过对血红蛋白-氧亲和力的量化检测, 可以观察pH对血氧结合状态的影响, 为血氧分压的监测以及氢离子和二氧化碳等血氧亲和力调节因子调节能力的研究提供新的研究方法与理论基础。