中国计量大学 光学与电子科技学院，杭州 310018
以柠檬酸和尿素为前驱体通过水热法制备得到绿色荧光碳点，通过透射电子显微镜、紫外可见吸收光谱、荧光光谱以及时间分辨荧光光谱对碳点进行表征和分析。碳点的粒径为6.5 nm，在252 nm、273 nm和410 nm处存在吸收峰，最佳激发和发射波长分别为400 nm和517 nm，根据已有研究推测碳点的荧光主要来源于4-羟基-1H-吡咯并［3，4-c］吡啶-1，3，6（2H，5H）-三酮。发现不同溶剂中的碳点具有不同的发光特性，包括荧光强度、发射峰位和荧光寿命，因此将碳点作为荧光探针检测质子溶剂乙醇和非质子溶剂二甲基甲酰胺中的水含量。实验结果表明随着水含量的增加，混合溶液中碳点的荧光强度下降，发射峰位红移，发射峰轻微加宽，荧光寿命缩短。碳点的荧光强度、发射峰位以及荧光寿命三者与水含量之间均存在线性响应关系，检测范围宽至0~100%。本方法同样适用于甲醇和乙二醇，具有普适性，该碳点有望成为快速灵敏检测有机溶剂中水含量的潜在探针。
碳点 荧光光谱 荧光寿命 含水量 有机溶剂 Carbon dots Fluorescence spectroscopy Fluorescence lifetime Water content Organic solvent 光子学报
2023, 52(12): 1216001
南京航空航天大学 机电学院,江苏 南京 210016
针对现有压电振子驱动的共振隔膜泵中存在隔膜往复运动位移及位移放大比小的问题，该文设计出一种可应用于共振隔膜泵的大位移压电叠堆执行器，利用压电叠堆作电-机转换器，提高其响应速度，采用矩形弹簧结构，保证系统稳定性，提高系统的一阶固有频率。建立压电叠堆执行器的数学模型，并分析了系统的位移放大比和各阶固有频率，测试了样机的相关性能。实验结果表明，在输入激励信号幅值60 V、频率510 Hz的正弦信号下，该压电叠堆执行器输出位移为154 μm，位移放大倍数为18.11倍，研制的压电叠堆执行器具有较高的响应速度及较大的输出位移，可用于提升共振隔膜泵的输出性能。
压电叠堆执行器 压电叠堆材料 位移放大 谐振驱动 共振隔膜泵 piezoelectric stack actuator piezoelectric stack material displacement amplification resonant drive resonance diaphragm pump
光学 精密工程
2023, 31(18): 2687
承德华富玻璃技术工程有限公司, 承德 067000
介绍了玻璃电熔炉几种罕见气泡产生的原因和解决方法, 着重阐述了去除电解气泡的策略。玻璃缺陷虽防不胜防, 但只要深入分析, 注重积累经验, 可以有效避免气泡的产生。
气泡 玻璃液 电熔炉
Author Affiliations
Abstract
1 Hubei Key Laboratory of Radiation Chemistry and Functional Materials, Hubei University of Science and Technology, Xianning 437100, China
2 National Engineering Laboratory for Fiber Optic Sensing Technology, Wuhan University of Technology, Wuhan 430070, China
Fiber Bragg grating (FBG) array, consisting of a number of sensing units in a single optical fiber, can be practically applied in quasi-distributed sensing networks. Serious signal crosstalk occurring between large-serial of identical FBGs, however, has limited the further increase in the number of sensing units, thus restricting applications only for short-distance sensing networks. To reduce the signal crosstalk, we design two novel types of 10-kilometer-long FBG arrays with 10 000 equally spaced gratings, written on-line using a customized grating inscription system, which is affiliated to a drawing tower. Main factors causing signal crosstalk, such as spectral shadowing and multiple reflections, are firstly investigated in theory. Consistent with the theoretical findings, experimental results are proving that ultra-weak (the reflectivity of ~–40 dB) and multi-wavelength gratings of a number more than 10 000 can be readily identified, with satisfied low crosstalk. The maximum attenuation of grating signal and minimum signal-to-noise ratio (SNR) in a single-wavelength array are 10.69 dB and 5.62 dB, respectively. As a comparison, by increasing the number of central wavelengths to three, the attenuation can be effectively reduced to 5.54 dB and the minimum SNR has been improved to 8.14 dB. The current study significantly enhances the multiplexing capacity of FBG arrays and demonstrates promising potentials for establishing large-capacity quasi-distributed sensing networks.
Multi-wavelength gratings array large scale sensing network crosstalk ultra-weak grating Photonic Sensors
2022, 12(2): 185
1 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室，上海 201800
2 中国科学院上海光学精密机械研究所激光技术新体系融合创新中心，上海 201800
3 国科大杭州高等研究院物理与光电工程学院，浙江 杭州 310013
4 香港理工大学电机工程系，香港
5 上海科技大学物质科学与技术学院，上海 201210
超快光纤激光器具有结构紧凑、可靠性高和光束质量好等优点，在科学研究和工业生产上有广泛的应用。2～5 μm波段的中红外超快光纤激光器在气体探测、激光手术与中红外对抗中具有巨大的应用潜力，已成为超快光纤激光器领域的一个研究热点，尤其是利用掺杂铒离子的氟化物光纤作为增益光纤的光纤激光器，其可利用常见的980 nm泵浦激光产生2.8 μm波段的超快激光，是研究最为广泛的中红外超快光纤激光器系统之一。然而，2.8 μm波段的超快光纤激光器无论是在平均功率还是在单脉冲能量上，都与国际先进的近红外波段超快光纤激光器存在较大差距。前期报道的2.8 μm超快光纤激光器输出的最高平均功率约为1 W，单脉冲能量约为30 nJ，这极大地限制了中红外超快光纤激光在高灵敏度气体测量等领域的应用。针对这一问题，本文设计了一套基于掺杂铒离子氟化物光纤的多级啁啾脉冲放大系统，并对其进行了数值模拟，此系统可将脉冲平均功率放大到10 W量级，从而获得超过250 nJ的单脉冲能量。此系统输出的高能量中红外脉冲具有约400 fs的超宽脉冲宽度，脉冲峰值功率可达450 kW。
1 中国科学技术大学光学与光学工程系, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室, 上海 201800
3 中国科学院大学杭州高等研究院物理与光电工程学院, 浙江 杭州 310013
4 马克斯普朗克光科学研究所罗素学部, 德国 埃朗根 91058
5 武汉理工大学光纤传感技术国家工程实验室, 湖北 武汉 430070
脉冲光孤子相互作用的动力学行为在超快脉冲激光和光孤子通讯等领域有着重要的研究价值和应用前景。锁模光纤激光器作为产生、观测及操控超快孤子脉冲的优秀非线性平台,推动了孤子动力学领域的快速发展。利用基于光子晶体光纤中高频声光效应的被动锁模光纤激光器,研究了大量光孤子的复杂相互作用。光纤激光器腔内的高频声光相互作用产生的相对稳定的光机晶格将激光器分割成了数百个相互独立的势阱,每个势阱可束缚非稳态的多个光孤子,形成了一种宏观(光机晶格)稳定,局部(每个势阱内)存在剧烈脉冲间相互作用的亚稳态工作状态。在实验中,对激光器的偏振态进行调节可实现势阱中孤子数量和孤子能量的调控。研究结果表明,基于光子晶体光纤中声光效应的高频脉冲激光器可被用来研究大量光孤子脉冲的复杂相互作用,有望为孤子动力学的研究提供新的思路和有潜力的研究平台。
激光器 锁模光纤激光器 声光效应 光孤子 光子晶体光纤 孤子动力学 中国激光
2021, 48(19): 1901006
吉林大学 电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点实验室, 吉林 长春 130012
喷墨打印作为一种非接触式、无需掩膜的数字印刷技术, 被广泛应用于印刷电路板、光伏组件和显示器件等领域。近年来, 金属卤化物钙钛矿作为一种新型的直接带隙离子型半导体材料, 受到科研工作者们的广泛关注与研究。利用喷墨打印技术可以对钙钛矿墨滴的分配和沉积过程进行精确调控, 为钙钛矿光电器件迈向产业化提供了一种可行的工艺路线。本文从喷墨打印的工作原理出发, 分别从墨水制备和打印工艺两个角度概述了喷墨打印钙钛矿光电器件的发展进程, 并分析了目前喷墨打印钙钛矿所面临的挑战。同时对基于喷墨打印技术制备钙钛矿光电器件的功能层和电极进行了总结, 在此基础上对喷墨打印钙钛矿光电器件未来的发展前景和产业化探索进行了展望。
喷墨打印 钙钛矿发光器件 钙钛矿太阳能电池 inkjet printing perovskite luminescent device perovskite solar cells
1 吉林师范大学信息技术学院 功能材料物理与化学教育部重点实验室, 吉林 长春 130103
2 吉林大学电子科学与工程学院 集成光电子学国家重点实验室, 吉林 长春 130012
新型杂化钙钛矿材料因其独特的光电特性可制备成半透明太阳能电池, 应用于建筑物幕墙, 实现对太阳能的收集。本文从光伏型智能窗的最新研究进展出发, 归纳了钙钛矿太阳能电池应用到绿色建筑智能窗的主要方法和目前实现钙钛矿太阳能电池透明化的主要技术, 并预测了其应用于智能窗的透明度和效率等问题。此外, 采用随机抽样的方法进行用户调研, 分析了光伏窗的成本与收益, 对其商业应用前景进行了展望。
钙钛矿 智能窗 半透明太阳能电池 成本收益 perovskite smart windows semi-transparent solar cells cost-benefit
