1 金陵科技学院 材料工程学院,南京 211169
2 南京理工大学 理学院,南京 210094
为了定量研究红外激光辐照下砷化镓的损伤过程,采用波长1080 nm的光纤激光作为光源,接收砷化镓前后表面经激光照射产生的散射光,依据接收到的散射光强度对损伤过程进行实时监测,并建立有限元模型研究了砷化镓温度场和散射信号的演变规律。结果表明,散射曲线的3个阶段分别代表了砷化镓处于非本征吸收阶段、本征吸收阶段和表面损伤阶段; 当激光功率密度为1.8 kW/cm2、辐照时间为193 ms时,表面开始损伤,可以观察到滑移线; 对损伤中心的元素含量进行分析,氧元素含量大大增加,说明热应力和氧化反应是激光致砷化镓表面产生损伤的主要机制。此研究可为激光辐照过程中砷化镓的温升、热应力和烧蚀等深入研究提供理论和实验依据。
激光技术 损伤 散射信号 砷化镓 laser technique damage scattering signal GaAs
1 常州信息职业技术学院 智能装备学院, 常州 213000
2 南京理工大学 理学院, 南京 210094
3 西北核技术研究所 激光与物质相互作用国家重点实验室, 西安 710024
为了研究组合脉冲激光与单晶硅材料的相互作用过程, 采用两束脉宽分别为7ns和1ms的脉冲激光复合作用的方式, 进行了单束毫秒脉冲激光和组合脉冲激光辐照硅片的实验研究, 并结合数值计算对比了两种激光工作模式辐照造成的表面损伤形貌, 根据组合脉冲激光延迟时间的不同将损伤形貌分为3类, 对熔融深度和表面损伤半径做了进一步的研究。结果表明, 组合脉冲激光的损伤效应更为严重, 包括解理裂纹、烧蚀和皱褶, 表面损伤半径主要取决于入射毫秒脉冲激光的能量密度, 而熔融深度随延迟时间的增加而减小, 毫秒脉冲激光的预加热以及纳秒脉冲激光造成的表面损伤与后续毫秒脉冲激光的相互作用, 使得组合脉冲激光具有更好的损伤效果。该研究结果可为今后组合脉冲激光加工半导体材料提供参考。
激光技术 组合脉冲激光 硅 损伤形貌 延迟时间 laser technique CPL silicon damage morphology delay time
1 南京理工大学 理学院, 江苏 南京 210094
2 南京理工大学 先进固体激光工业和信息化部重点实验室, 江苏 南京 210094
利用毫秒激光损伤测试平台, 通过改变焦距和聚焦位置, 研究了K9玻璃前后表面附近的损伤概率和损伤形貌。结果表明, 焦平面位于前表面时以热熔损伤为主, 焦平面位于后表面时则以应力损伤为主, 且尺寸明显大于前表面。建立二维热力学模型并对温度场和热应力场进行计算, 结果显示, 径向应力和环向应力是导致材料产生应力损伤的主要因素。激光辐照过程中在前表面产生的燃烧波能够增强激光能量耦合效率, 是材料前表面产生熔融损伤的原因之一。此外, 实验发现,焦距较短时, 损伤概率随焦平面与样品表面距离的增大迅速下降, 焦距较长时, 易在样品前后表面同时产生损伤, 这与透镜的焦深有关。
激光损伤 毫秒激光 K9玻璃 焦距 laser damage millisecond laser K9 glass focal length 红外与激光工程
2019, 48(8): 0805005
Author Affiliations
Abstract
1 School of Physics and Electronic Electrical Engineering, Huaiyin Normal University, Huaian 223001, China
2 School of Science, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China
The apatite compound Ca4La6(SiO4)4(PO4)2O2 (CLSPO) was explored as the host material for phosphors used in white light-emitting diodes (wLEDs). The crystal structure of the CLSPO host prepared by the solid-state reaction method was investigated with Rietveld refinement. The rare earth ions (Eu3+/ Tb3+/Ce3+, Tb3+/Tb3+, Mn2+) activated CLSPO phosphors were synthesized, and their photoluminescence properties, quantum yields, as well as thermal stabilities, were studied. Under near-ultraviolet excitations, the Eu3+ and Tb3+-doped CLSPO compounds exhibited red and green emissions with high luminescence efficiencies. Besides, tunable emissions from green to orange were obtained by introducing Mn2+ ions into the Tb3+-doped CLSPO samples. The results showed that the phosphors studied may have potential applications for wLEDs.
160.4760 Optical properties 230.3670 Light-emitting diodes 300.6170 Spectra Chinese Optics Letters
2019, 17(5): 051602
1 南京理工大学 理学院, 江苏 南京 210094
2 河海大学 理学院, 江苏 南京 210098
为了研究飞秒激光等离子体丝阵列对10 GHz微波传输特性的影响, 利用COMSOL软件构建了飞秒激光等离子体丝阵列与微波相互作用的数值仿真模型, 研究了等离子体丝阵列参数、等离子体特征参数、阵列层数对微波反射率和透射率的影响。数值结果表明: 当微波的电场方向垂直于等离子体丝轴向时, 无论微波相对于丝阵列的入射角如何变化, 丝阵列对微波完全没有影响。增加丝的直径或者电子数密度、减少阵列间距或者电子温度都可以使反射率增加, 透射率减小。光丝直径为500 μm, 阵列间距为1 mm的等离子体丝阵列对10 GHz微波反射率最大可达到0.88, 此时等离子体的特征参数为ne=1×1023 m-3, Te=0.3 eV。当增加丝阵列的层数时, 透射率减小, 最终趋近于0, 而反射率则保持不变。该研究结果对飞秒激光等离子体丝阵列屏蔽干扰微波具有重要意义。
飞秒激光等离子体丝 阵列 反射率 透射率 femtosecond laser-produced plasma filaments array reflectance transmittance 红外与激光工程
2018, 47(10): 1006001
1 南京理工大学理学院, 江苏 南京 210094
2 南京理工大学电子工程与光电技术学院, 江苏 南京 210094
针对厚钢板内部缺陷的检测问题, 利用合成孔径聚焦技术(SAFT)实现了厚钢板样品内部缺陷的定位及成像。移动脉冲激光线源在样品内激发超声纵波, 利用激光测振仪在固定点探测得到超声时域B扫描信号, 从时域信号中提取缺陷反射的纵波回波, 对样品内部缺陷进行成像。使用有限元方法对该成像过程进行数值模拟, 并通过实验对其进行验证, 所获得的实验结果与数值计算结果一致。采用这一缺陷成像方法可在缺陷回波信噪比较低的情况下实现缺陷检测, 并且过程简便, 在激光超声检测领域具有应用价值。
测量 激光超声 合成孔径聚焦技术 无损检测 超声成像
为了研究毫秒激光致硅靶的熔融喷溅机理, 采用阴影法, 通过高速CCD获得了毫秒激光与固体靶材(硅靶和铝靶)相互作用的序列阴影图, 研究了毫秒激光致固体靶材的融熔喷溅过程。实验上对比了毫秒激光致硅靶和铝靶熔融喷溅过程的不同, 并对毫秒激光致固体熔融喷溅形成的机制进行了讨论。根据两种靶材融熔喷溅机理不同, 解释了两种靶材融熔喷溅物的形貌、喷溅角度、喷溅物分布和喷溅物亮度不同的原因。结果表明, 毫秒激光对两种靶材均能产生气化和熔融喷溅过程, 但气化强度和熔融喷溅物的形态、亮度均不相同; 激光作用硅靶时, 作用区域所产生的气化现象不明显, 熔融喷溅物呈液滴状, 其亮度强于背景光, 熔融喷溅方向与靶材前表面法线所成角的最大值为45°, 熔融喷溅物分布在其间; 而激光作用铝靶时, 作用区域的铝靶所产生的气化现象更加明显, 熔融喷溅物呈线状不透明流体, 其亮度低于背景光, 熔融喷溅方向与靶材前表面法线所成角度为20°, 熔融喷溅物分布在熔融喷溅方向所在的直线周围。该研究对激光加工技术是有帮助的。
激光物理 熔融喷溅 阴影法 气化 毫秒激光 laser physics molten liquid ejection shadow methods gasification millsecond laser
Author Affiliations
Abstract
1 School of Science, Nanjing University of Science & Technology, Nanjing 210094, China
2 Institute of Mechanical and Electrical Engineering, Zhoukou Normal University, Zhoukou 466000, China
The stress damage process of a single crystal silicon wafer under millisecond laser irradiation is studied by experiments and numerical simulations. The formation process of low-quality surface is monitored in real-time. Stress damage can be observed both in laser-on and -off periods. Plastic deformation is responsible for the first stress damage in the laser-on period. The second stress damage in the laser-off period is a combination of plastic deformation and fracture, where the fundamental cause lies in the residual molten silicon in the ablation hole.
140.3330 Laser damage 140.3390 Laser materials processing Chinese Optics Letters
2018, 16(1): 011404
1 南京理工大学 理学院, 南京 210094
2 河海大学 理学院, 南京 210098
为了研究飞秒光丝阵列对10 GHz电磁波的吸收特性，建立了飞秒光丝阵列吸收电磁波的有限元模型，研究了光丝内电子温度、电子数密度、光丝直径和电磁波的极化等参数对吸收系数的影响。研究结果表明：当电磁波偏振方向与光丝轴向垂直时，阵列对电磁波是透明的；增加光丝内电子数密度或提高电子温度，吸收系数先增大后减小；当光丝直径与电磁波趋肤深度相等时，吸收系数达到最大值。对于S极化电磁波，当光丝直径为50 μm时，吸收系数随入射角的增大而变大；当光丝直径为100~200 μm时，在入射角较小时，吸收系数随入射角的增大而变大；在入射角较大时会出现吸收峰值，最高可达0.45，且光丝直径越大，吸收峰值对应的入射角就越小；对于P极化电磁波，吸收系数随入射角增大而降低。
飞秒光丝 阵列 电磁波 吸收系数 趋肤深度 femtosecond filaments array electromagnetic wave absorption coefficient skin depth 强激光与粒子束
2018, 30(5): 053201
Author Affiliations
Abstract
1 School of Science, Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China
2 School of Physics and Electronic Electrical Engineering, Huaiyin Normal University, Huai’an 223001, China
A series of RE3+ (RE=Eu/Tb/Ce)-activated Sr4La(PO4)3O (SLPO) phosphors are synthesized with a high-temperature solid-state reaction method. The photoluminescence properties, thermal stability, morphology, and CIE values of the SLPO:Eu3+/Tb3+/Ce3+ phosphors are investigated. Under 394 nm excitation, the SLPO:Eu3+ exhibits red emission, and the SLPO:Tb3+ presents a green emission upon 379 nm excitation, while Ce3+-doped SLPO has a broad emission band ranging from 370 to 650 nm under 337 nm excitation. The investigation results indicate that the SLPO:Eu3+/Tb3+/Ce3+ phosphors can be effectively excited by near-ultraviolet light and may have the potential to serve as red-, green-, and blue-emitting phosphors for applications in white light-emitting diodes.
160.4760 Optical properties 230.3670 Light-emitting diodes Chinese Optics Letters
2017, 15(12): 121602
