1 中国船舶集团有限公司第七一八研究所,河北 邯郸 056027
2 河北省化学与气体激光重点实验室,河北 邯郸 056027
研究光腔内导引光的往返振荡物理过程与传播特性有助于理解、判断光腔的准直失调状态。离轴非稳腔作为一种兼具高提取效率与高光束质量的混合非稳腔,调腔导引光在离轴非稳腔中的振荡物理过程研究鲜有报道。通过理论计算与实验研究了导引光在离轴非稳腔内的多光束干涉过程及其远场传播特征,在实验中搭建了离轴非稳腔(X方向为平凹稳定腔,Y方向为共焦非稳腔)导引光研究装置,通过凹球面镜小孔注入波长为632.8 nm的基模高斯光束,开展了光腔准直与导引光远场图样研究,实验结果与计算结果吻合较好。计算与实验结果表明:离轴非稳腔的干涉图样与传统共焦非稳腔/稳定腔不同,调腔导引光在腔镜小孔注入处出现椭圆“水滴”状干涉图样,该图样亮度较高,可以用于判断光腔的准直状态。输出导引光的远场光斑在Y方向上是不同振荡阶次的亮核光斑,其中高阶次亮核光斑可用于指示红外激光的远场光斑位置。
激光光学 离轴非稳腔 多光束干涉 调腔方法 远场光斑
1 School of Electronic Science and Engineering, Joint International Research Laboratory of Information Display and Visualization, Southeast University, Nanjing 2008,CHN
2 Department of Chemistry, Faculty of Natural and Agricultural Sciences, North‑West University (Mafikeng 5 Campus), Private Bag X046, Mmabatho 735, South Africa
3 Nanjing Perlove Medical Equipment Corporation, Nanjing 211111,CHN
4 Suzhou Yi He Photoelectron Science and Technology Ltd., Suzhou Jiangsu 215100,CHN
5 Shi‑Cheng Laboratory for Information Display and Visualization,Nanjing 210024
深入研究了宽谱入射光的吸收、光生载流子产生,以及光生载流子的输运和复合的物理过程,提出在pin半导体结中设置若干不同能量带隙的半导体层。通过这些不同能量带隙半导体层调节不同波长入射光的吸收区域,并利用偏置电压控制不同区域光生载流子的传输和复合,进而改变探测器的光谱响应特性。根据研究结果,如果设置4层带隙梯度分布的本征层,不同偏置电压下探测器光谱响应曲线的Pearson相关系数从0.99下降到0.68,为后续的探测器光谱重构提供了有效的宽谱探测数据。
波分复用算法 光谱重构 非线性相关 能量带隙 wavelength division multiplexing algorithm spectral reconstruction nonlinear correlation energy bandgap
中国矿业大学(北京) 力学与建筑工程学院,北京 100083
为了探究不同高度条形缺陷的梁构件动态裂纹扩展规律, 在三点弯曲梁中设计高度分别为22 mm、28.5 mm、35 mm的条形缺陷, 通过数字激光动态焦散线实验系统和落锤冲击试验系统进行研究。结果表明: 不同高度条形缺陷的三点弯曲梁在落锤冲击实验中, 裂纹扩展速度和应力强度因子受缺陷高度影响分两个阶段。第一阶段随着缺陷高度的增加, 裂纹最大扩展速度分别为247.49 m/s、292.49 m/s与284.99 m/s, 呈现先上升后趋于稳定的态势, 起裂应力强度因子随着缺陷高度的增加而变大, 分别为1.480 MPa/m3/2、1.665 MPa/m3/2、1.812 MPa/m3/2; 第二阶段随着缺陷高度的增加,裂纹起裂扩展速度逐步减小分别为634.42 m/s、524.97 m/s、377.67 m/s, KⅠ型起裂应力强度因子逐步减小分别为3.281 MPa/m3/2、3.192 MPa/m3/2、2.876 MPa/m3/2, KⅡ型起裂应力强度因子逐步增大分别为1.254 MPa/m3/2、1.319 MPa/m3/2、1.398 MPa/m3/2, KⅠ-KⅡ复合型应力强度因子经偏转化为KⅠ型应力强度因子。研究结果可为不同形状和不同位置的缺陷构件的动态响应问题提供理论参考。
焦散线实验系统 条形缺陷 裂纹扩展速度 应力强度因子 caustic line experiment system stripy flaw crack propagation speed stress intensity factor
河北大学物理科学与技术学院, 河北省光电信息材料重点实验室, 河北 保定 071002
Trichel脉冲放电为电晕放电中一种常见的不稳定现象。 为了进一步揭示Trichel脉冲的放电特性和放电机理, 本文利用针板放电结构, 在气压为600 Pa的空气环境下研究了Trichel脉冲放电的光学特性。 在平均电流为20~300 μA范围内, 放电分为Trichel脉冲放电模式和正常辉光放电模式。 在Trichel脉冲放电模式下, 平均极间电压随着平均电流的增高而降低; 正常辉光放电模式下, 平均极间电压随平均电流的增高基本保持不变。 实验拍摄并得到了不同平均电流时的发光图像, 从阴极针尖到阳极平板区域分为负辉区、 法拉第暗区、 正柱区和阳极辉区。 随着平均电流的增加, 负辉区、 正柱区以及阳极表面的发光增强, 负辉区体积基本保持不变, 法拉第暗区长度逐渐增加, 正柱区长度逐渐缩小。 在Trichel脉冲消失时, 负辉区发光向阴极针尖收缩, 正柱区向阳极板贴近, 并且两个区域发光明显增强。 利用光谱仪在300~800 nm波长范围内测量得到了不同平均电流时的发射光谱。 其中在300~450 nm波长范围内的发射光谱强度较高, 为氮分子的第二正带系(C3Πu→B3Πg)和氮分子离子的第一负带系(B2Σ+u→X2Σ+g); 在650~800 nm附近发射光谱较弱, 为氮分子的第一正带发射谱(B3Πg→A3Σ+u)。 在此基础上, 根据N2(C3Пu→B3Пg )第二正带系发射光谱拟合得到了不同平均电流时氮分子的振动和转动温度。 结果表明, 分子振动温度和转动温度均随平均电流的增加而增加, 分子振动温度在3 900~4 500 K, 分子转动温度在430~450 K。 同时利用氮分子离子谱线391.4 nm和氮分子第二正带系谱线394.2 nm强度比计算得到了不同平均电流时的电场强度。 随着平均电流的增加, 电场强度升高, 在145~200 kV·m-1范围。 当Trichel脉冲消失时, 针尖附近分子振动温度和电场强度出现较为明显的升高。 此现象表明针尖附近的电子能量和电子密度随着脉冲的消失也出现了明显的升高。
Trichel脉冲放电 发射光谱 分子振动温度 电场强度 Trichel pulse discharge Emission spectra Molecular vibrational temperature Electric field 光谱学与光谱分析
2023, 43(10): 3041
1 北京信息科技大学自动化学院, 北京 100000
2 高动态导航技术北京市重点实验室, 北京 100000
3 现代测控技术教育部重点实验室, 北京 100000)
4 北京德维创盈科技有限公司, 北京 100000
针对惯性器件误差建模方法影响其误差补偿准确性进而影响导航系统精度的问题, 提出一种基于器件噪声统计特征还原的惯性器件误差建模方法。首先, 通过功率谱密度建模还原器件高频噪声误差; 其次, 根据低频噪声统计特征用对应的性能计算方法还原低频噪声误差, 既避免功率谱密度建模方法对器件低频噪声表征能力弱的问题, 又避免机器学习方法中前期工作量和计算量大的问题。与已有误差建模方法的对比实验表明: 器件数学模型的输出与其真实器件输出之间误差相比下降了一个数量级; 在行人导航应用中具有更高的器件误差补偿准确度, 补偿后导航位置误差降低了35.261%, 航向角误差降低了31.198%, 有效提升了行人导航系统精度。
惯性器件 噪声统计特征 误差建模 行人导航 器件误差补偿 inertial devices noise statistical characteristics error modeling pedestrian navigation device error compensation
1 渤海大学物理科学与技术学院, 锦州 121013
2 渤海大学化学与材料工程学院, 锦州 121013
用SCAPS构建了铜锑硫薄膜太阳电池模型, 计算了器件的性能。分别研究了吸收层厚度、载流子浓度、缺陷密度和背电极功函数对器件性能的影响。结果表明, 过薄的吸收层对绿光和红光吸收不充分, 1.5~3 μm厚的吸收层能满足光谱吸收要求。当受主浓度为2×1018 cm-3时, 器件光电转换效率最高。缺陷密度大于10-14 cm-3时, 器件的光电转换效率急剧降低。贫铜富硫气氛制备铜锑硫可以提高受主浓度, 减小开路电压亏损, 也可以抑制硫空位缺陷形成, 从而提高器件的光电转换效率。功函数较高的材料能降低背电极势垒, 减少载流子在背电极复合。材料参数优化后, 器件的光电转换效率最高为21.74%。
铜锑硫 薄膜太阳电池 开路电压亏损 缺陷密度 背电极 CuSbS2 thin film solar cell SCAPS SCAPS open circuit voltage deficit defect density back contact
姚凯 1,2,3李青 1,2,3,4王鹏淮 1,2,3陈平 1,2,3,4[ ... ]明阳 2,3,4
1 桂林理工大学材料科学与工程学院, 桂林 541004
2 广西建筑新能源与节能重点实验室, 桂林 541004
3 广西北部湾绿色海工材料工程研究中心, 桂林 541004
4 有色金属矿产勘查与资源高效利用省部共建协同创新中心, 桂林 541004
碱激发矿渣-赤泥胶凝材料(AASR)由于吸水速率较大, 水分和侵蚀性离子易进入AASR内部, 对其耐久性构成重大威胁。本文利用硬脂酸钠(NaSt)改善AASR的孔结构, 并在孔隙壁上引入憎水膜, 降低AASR的吸水速率。通过对AASR孔结构、接触角和微观形貌的分析, 揭示了NaSt对AASR吸水速率的改善机理。结果表明: NaSt在AASR内部引入了较多的封闭孔, 内部孔隙之间的连通性会被这些封闭气孔阻断, 从而阻断水分在AASR孔径中的传输; NaSt在毛细孔壁形成憎水膜, 增大了孔壁接触角, 降低了毛细管吸力; 掺入质量分数为0.5%的NaSt后, AASR的初始吸水速率的降低幅度高达83%, 但对力学性能影响较小。
碱矿渣-赤泥胶凝材料 硬脂酸钠 吸水速率 孔结构 憎水膜 力学性能 alkali-activated slag-red mud cementitious materia sodium stearate water absorption rate pore structure hydrophobic film mechanical property
强激光与粒子束
2023, 35(6): 066002
1 天津大学精密仪器与光电子工程学院精密测试技术及仪器国家重点实验室,天津 300072
2 天津大学太赫兹研究中心,天津 300072
聚烯烃薄膜材料的孔隙率会影响材料的力学性能、绝缘性和贯通性,但少有对聚烯烃孔隙率无损检测的精确方法。本文以有效介电常数为桥梁,建立了四种材料等效折射率与孔隙率之间的等效模型;通过实际测试电池隔膜及微孔滤膜的太赫兹时域光谱,定量得到材料的折射率、介电常数、孔隙率等数据。结果表明:对于聚烯烃材料与空气的两相介质,其孔隙率与介电常数存在高相关性;采用改进的有效介质模型测得的孔隙率与常规的气体置换法测得的孔隙率的平均相对误差在2.53%左右;利用太赫兹光谱测量聚烯烃薄膜的孔隙率具备一定的可行性,有望成为薄膜检测的补充手段。
光谱学 太赫兹时域光谱 薄膜孔隙率 有效介质理论 聚烯烃材料 激光与光电子学进展
2023, 60(9): 0930003