1 西安交通大学电气工程学院，电气绝缘与电力设备国家重点实验室，陕西 西安 710049
2 西安交通大学电子科学与工程学院，电子物理与器件教育部重点实验室，陕西 西安 710049
面向天然页岩与砂岩矿物元素组分快速定量分析的检测需求，笔者搭建了具有自动化分析功能的显微分析激光诱导击穿光谱系统，并采用该系统对油气页岩与砂岩天然岩石样本进行了快速检测。分析了砂岩与页岩光谱的不确定度差异，形成了流程化的包括光谱数据提取、筛选、校正、归一化的预处理方法，有效降低了单一样本与样本间光谱不确定度。基于偏最小二乘回归，形成了模型输入参数优化流程，避免了模型过拟合与欠拟合，提高了定量预测准确度。对岩石中的Si、Ca、Fe、Al、Mg等元素进行了定量分析，多数样本的平均预测均方根误差小于1%。本研究为天然岩石的矿物组分分析与岩性识别提供了技术支持。
光谱学 激光诱导击穿光谱 页岩 砂岩 光谱预处理 元素定量分析
1 西安交通大学电气绝缘与电力设备国家重点实验室，陕西 西安 710049
2 中国原子能科学研究院，北京 102413
3 西安交通大学电子物理与器件教育部重点实验室，陕西 西安 710049
针对核工业辐照环境下铀等元素组分远程测量的需求，基于光纤式激光诱导击穿光谱系统，研究了铀矿石样品中铀元素谱线强度的影响因素及其定量测量方法。在实验中，采用光纤传输30 mJ脉冲激光并将其聚焦在铀矿石粉末压片上产生激光诱导等离子体，然后通过同轴光纤回传等离子体自发光。首先，研究了气氛环境对铀元素谱线的影响。结果显示：氦气气氛下铀质量分数为0.425%的样本的U II 409.013 nm谱线的信噪比相比空气气氛下提高了1.37倍，同时，氦气气氛下铀质量分数为0.0726%的样本的U II 409.013 nm谱线的信噪比达到了8.9。其次，根据谱线信噪比、信背比和净强度将系统的探测延时优化至1000 ns。最后，提出了一种基于内标法原理的多元线性定标方法，通过引入基质元素与铀的谱线比值进行回归，使得铀的检测限达到142 mg/kg，定量限达到426 mg/kg。与基于谱线峰值的单变量回归方法相比，所提多元线性定标方法将铀元素的定标决定系数R2从0.9711提升到0.9984，均方根误差从0.200%减小到0.0404 %。本文方法和研究结果可为铀元素含量的测量提供技术支撑。
光谱学 激光诱导击穿光谱 铀矿 元素检测 多元定标法
1 西安建筑科技大学材料科学与工程学院，西安 710055
2 西安建筑科技大学化学与化工学院，西安 710055
3 西安建筑科技大学资源工程学院，西安 710055
为了满足****领域对隐身技术的需求，解决5G时代广泛的电磁污染问题，各类型的碳基吸波材料异军突起。生物质衍生碳基材料相比传统碳基吸波材料，不仅提高了吸波性能，还具有轻质、低成本和可持续的优势。简要叙述了生物质碳材料的合成方法，系统地介绍了可食用和非食用2种生物质衍生材料在碳基复合吸波材料制备中的应用，综述了近几年来生物质衍生碳基复合材料在吸波领域的最新研究进展。重点分析了不同生物质衍生碳基复合材料的微观结构、微波吸收性能的差异，并概述了不同生物质衍生碳基复合材料吸波机理，最后讨论了具有高效微波吸收性能的生物质碳基复合吸波材料所面临的挑战，展望了其未来发展的方向。为从事生物质衍生吸波材料的科研工作者提供了较为全面的理论和应用知识背景，并有望进一步推进生物质衍生碳基复合吸波材料的发展及应用。
生物质衍生碳 轻质吸波材料 碳基复合材料 微波吸收 biomass-derived carbon lightweight absorbing material carbon composite microwave absorption
1 太原学院 材料与化学工程系，山西太原030032
2 哈尔滨工业大学 材料科学与工程学院，黑龙江哈尔滨150001
为了获得具有多波段响应的ZnO基宽光谱光电探测器，将ZnO与其它窄带隙半导体耦合构建异质结，并基于此制备了光电探测器。本文采用水热法结合连续离子层吸附反应法在FTO衬底上成功制备了ZnO纳米棒/Bi2S3量子点异质结材料。通过扫描电子显微镜和能谱仪表征了ZnO纳米棒/Bi2S3量子点异质结的表面形貌和元素组成。结果表明，Bi2S3量子点均匀且致密地附着在整个ZnO纳米棒上。此外，基于该ZnO纳米棒/Bi2S3量子点异质结制备的探测器能够在无外加偏压条件下工作，即具有自供能特性。与ZnO纳米棒探测器相比，ZnO纳米棒/Bi2S3量子点探测器在紫外光照射下的光电流增大了0.065 mA，这主要是因为两者形成的异质结能够有效抑制光生载流子的复合。此外，ZnO纳米棒/Bi2S3量子点探测器对可见光也具有优异的探测能力，其对波长为470 nm的蓝光和530 nm的绿光的探测均表现出良好的循环稳定性。
异质结 紫外探测 可见光探测 ZnO纳米棒 Bi2S3量子点 heterojunction UV photodetection visible light photodetection ZnO nanorods Bi2S3 quantum dots 光学 精密工程
2022, 30(16): 1915
Author Affiliations
Abstract
Key Laboratory of In-fiber Integrated Optics, Ministry of Education, Harbin Engineering University, Harbin 150001, China
We propose and demonstrate the cascaded multi-wavelength mode-locked erbium-doped fiber laser (EDFL) based on ultra-long-period gratings (ULPGs) for the first time, to the best of our knowledge. Study found that the ULPG can be used as both a mode-locker for pulse shaping and a comb filter for multi-wavelength generation simultaneously. Using the dual-function of ULPG, three-, four-, five-, six-, and seven-wavelength mode-locked pulses are obtained in EDFL, seven of which are the largest number of wavelengths up to now. For the four-wavelength soliton pulses, their pulse width is about 7.8 ps. The maximum average output power and slope efficiency of these pulses are 8.4 mW and 2.03%, respectively. Besides the conventional pulses, hybrid soliton pulses composed of a four-wavelength pulse and single soliton are also observed. Finally, the effect of cavity dispersion on the multi-wavelength mode-locked pulses is also discussed. Our findings indicate that apart from common sensing and filtering, the ULPG may also possess attractive nonlinear pulse-shaping property for ultrafast photonics application.
ultra-long-period grating fiber laser ultrafast laser multi-wavelength Chinese Optics Letters
2021, 19(7): 071405
