1 安徽大学 物质科学与信息技术研究院，安徽 合肥 230601
2 中国科学院等离子体物理研究所，安徽 合肥 230031
设计了一台可输出1064 nm和532 nm激光脉冲的高能高频激光器，分别用于EAST汤姆逊散射诊断系统对芯部区域和边界区域等离子体电子温度和密度的诊断。该激光器采用电光调Q、卡塞格林非稳腔以及氙灯泵浦脉冲放大器实现频率为100 Hz的3.5 J@1064 nm激光输出。通过两级半导体侧泵浦模块对基频光能量放大，输出激光能量5.5 J@1 064 nm。通过理论计算和分析，确定泵浦模块的放大能力，并与实验结果进行对照。采用LBO晶体对基频光进行倍频，输出能量为3 J@532 nm的脉冲激光，倍频效率为55%。输出基频光光斑直径约为14.51 mm，脉冲宽度11.90 ns，倍频光光斑直径约为17.81 mm，脉冲宽度9.92 ns，激光脉冲呈超高斯平顶分布。重复频率从1~100 Hz可调，汤姆逊散射诊断的空间分辨率达10 ms，为芯部和边界输运垒等微观物理问题的研究提供了条件。
固体激光器 汤姆逊散射诊断 Nd:YAG 倍频 solid-state laser Thomson scattering diagnosis Nd: YAG frequency doubling 红外与激光工程
2022, 51(10): 20220002
1 辽宁师范大学 物理与电子技术学院, 辽宁 大连 116029
2 大连理工大学 微电子学院, 辽宁 大连 116024
β-Ga2O3是一种新兴的超宽带隙半导体材料, 由于具有4.9 eV的带隙、较高的击穿电场(8 MV/cm)及较高的热稳定性和化学稳定性等优良特性, 使其成为一种很有前途的半导体材料, 在高功率电子器件、气体探测器和日盲紫外(UV)光电探测器等领域有着较为广阔的应用前景。本文采用化学气相沉积法(CVD)生长出大尺寸的厘米级磷掺杂β-Ga2O3微米线, 并对微米线的表面形貌、晶体结构和成分进行了研究, 发现微米线的长度可达0.6~1 cm, 直径约为40 μm。基于生长出的磷掺杂β-Ga2O3微米线制作了单根磷掺杂微米线的日盲紫外探测器, 研究表明未掺杂和磷掺杂β-Ga2O3微米线对254 nm紫外光都具有良好的响应, 其中磷含量为2.3%微米线制作的器件, 其光电探测性能最好。该磷含量微米线器件在光功率550 μW/cm2时, 其光电流为3.1 μA, 暗电流为1.56 nA, 光暗电流比约为2×103, 上升和下降时间分别为47 ms和31 ms。当光功率为100 μW/cm2时, 器件的光响应度和外量子效率最大, 分别为6.57 A/W和3213%。此外, 还对器件的紫外探测机理进行了研究。
化学气相沉积 磷掺杂 β-Ga2O3微米线 紫外探测器 chemical vapor deposition phosphorus-doped β-Ga2O3 microwire UV photodetector
Author Affiliations
Abstract
Institute of Photoelectronic Thin Film Devices and Technology of Nankai University, Key Laboratory of Photoelectronic Thin Film Devices and Technology of Tianjin, Engineering Research Center of Thin Film Photoelectronic Technology, Ministry of Education, Tianjin 300350, China
Chalcopyrite (CIGS) thin films deposited in a low-temperature process (450°C) usually produce fine grains and poor crystallinity. Herein, different Ag treatment processes, which can decrease the melting temperature and enlarge band gap of the CIGS films, were employed to enhance the quality of thin films in a low-temperature deposition process. It is demonstrated that both the Ag precursor and Ag surface treatment process can heighten the crystallinity of CIGS films and the device efficiency. The former is more obvious than the latter. Furthermore, the Urbach energy is also reduced with Ag doping. This work aims to provide a feasible Ag-doping process for the high-quality CIGS films in a low-temperature process.
CuSe2 thin film low-temperature deposition process Ag doping crystallinity Urbach energy Chinese Optics Letters
2021, 19(11): 114001
1 河北轨道运输职业技术学院机车系, 河北 石家庄050057
2 燕山大学电气工程学院, 河北 秦皇岛 066004
3 南京科技职业学院工程训练中心, 江苏 南京 210048
表征经过激光喷丸处理前后得到的CuNiCrSi合金硬度、疲劳破坏产生的断口形貌、表面残余应力与疲劳寿命, 分析CuNiCrSi合金表面经过激光喷丸强化处理后发生的疲劳性能变化。研究结果表明: 激光喷丸处理实现了硬度提高, 从表面往基体硬度逐渐减小, 能量为2 J比能量为5 J情况下形成的硬度影响层厚度小。以2 J与5 J的激光能量进行喷丸得到的试样残余应力都在表面处达到最大残余应力, 随表面距离的增大残余应力不断降低。经激光喷丸处理引起试样表面裂纹源发生内移使试样表面达到更大的疲劳极限。疲劳断口扩展区生成了二次裂纹, 当激光能量提高后, 获得更大的裂纹长度与深度。各试样都形成了明显的等轴韧窝结构。
CuNiCrSi合金 激光喷丸 残余应力 疲劳断口 CuNiCrSi alloy laser shot peening residual stress the fatigue fracture
高超声速飞行器的高温窗口会对红外导引头成像性能产生严重影响。为了定量分析高温窗口效应，通过红外导引头信号响应特性和高温热辐射特性耦合的方法，建立了高温窗口作用下的红外导引头成像量化表征模型，并利用典型红外导引头系统高温窗口实验对该模型进行验证。基于量化表征模型，结合外场试验获取的船海辐射数据，实现了多种温度窗口作用下红外导引头成像结果计算，并对高温窗口作用下的红外导引头成像性能进行评估分析。分析结果表明：当窗口温度超过250 ℃时，肉眼基本无法通过图像分辨船只；当窗口温度超过300 ℃时，基本无法通过导引头识别算法实现目标的分辨和跟踪。
高温窗口 响应特性 成像性能 红外导引头 high temperature window response characteristics imaging performance infrared seeker 红外与激光工程
2019, 48(9): 0904003
1 天津城建大学理学院 应用物理系,天津 300084
2 南开大学电子信息与光学工程学院 光电子薄膜与器件研究所,天津 300071
考察了通过自主研发的高温热裂解辅助硒化装置所产生的高活性硒对CIGS薄膜结构和器件性能的影响。通过调节高温裂解系统的温度可以有效调节不同的硒活性。研究发现,第一台阶HC-Se气氛可以提高CIGS薄膜表面的Ga含量,使得CIGS薄膜内的Ga分布更加平缓,进而提高CIGS薄膜表面禁带宽度。而且HC-Se气氛可以消除CIGS“两相分离”现象。两种因素的共同作用使得CIGS薄膜太阳电池的开路电压提高了34.6%。电池转换效率从6.02%提升至8.76%,增长了45.5%。
热裂解活化硒 开路电压 CIGS CIGS thermal-cracking selenium open-circuit voltage
1 南开大学电子信息与光学工程学院 光电子薄膜与器件研究所, 天津 300071
2 天津城建大学理学院 应用物理系, 天津 300084
研究了金属预制层制备过程中溅射气压对Cu(In1-xGax)Se2(CIGS)薄膜及电池器件性能的影响。通过调节溅射气压改变预制层的结晶状态及疏松度与粗糙度, 在合适的预制层结构下, 活性硒化热处理过程中, 可使Ga有效地掺入到薄膜中形成优质的CIGS固溶体。高溅射气压会使预制层过于致密, 呈现非晶态趋势。经活性硒化热处理后, CIGS薄膜容易产生CIS与CGS“两相分离”现象, 从而导致CIGS薄膜太阳电池的开路电压和填充因子降低, 电池转换效率由10.03%降低到5.02%。
溅射气压 粗糙度 CIGS固溶体 sputtering pressure roughness CIGS solid solution
在基于相干光时域反射计的分布式光纤温度与应变传感原理的基础上，对不同频率入射光的后向瑞利散射信号在频域上的相关特性进行了分析。用后向瑞利散射的离散模型来说明后向瑞利散射信号在传感光纤中传播的原理，用MATLAB软件对COTDR(相干光时域反射)过程进行了仿真和分析，对不同脉冲宽度的入射信号的功率及相关特性进行了分析研究。结果表明，输入脉冲宽度与频域相关带宽成反比，即传感位置精度与温度或应变精度成反比。
分布式光纤传感 相干光时域反射 瑞利散射 distributed optical fiber sensing COTDR Rayleigh backscattering
1 中国农业大学理学院应用化学系, 北京 100193
2 云南省烟草公司大理州公司, 云南 大理 671000
利用R和S对映体与蔗糖间手性作用方式不同而产生的紫外吸收光谱差异分别测定了甲霜灵和布洛芬手性对映体的组成。 采用偏最小二乘法(partial Least Squares, PLS)分别建立甲霜灵和布洛芬手性对映体摩尔分数的定量模型, 并采用外部检验对模型效果进行评价。 甲霜灵-蔗糖体系中精甲霜灵摩尔分数的定量模型校正集的决定系数R2为99.98%, 标准偏差SEC为0.003； 外部检验集的预测值与理论值的相关系数为0.999 8, 标准偏差SEP为0.000 4, 相对标准偏差RSD为 0.05%。 布洛芬-蔗糖体系中S-布洛芬摩尔分数的定量模型校正集的决定系数R2为99.82%, 标准偏差SEC为0.007； 外部检验集的预测值与理论值的相关系数为0.998 1, 标准偏差SEP为0.002, 相对标准偏差RSD为0.2%； 结果表明本方法可以用于两种药物对映体组成的快速测定, 对手性药物质量分析与控制有重要的参考价值。
蔗糖 偏最小二乘法 紫外光谱法 手性分析 甲霜灵 布洛芬 Sucrose Partial least squares Ultraviolet Chirality analysis Metalaxyl Ibuprofen
1 燕山大学电气工程学院, 河北 秦皇岛 066004
2 东北大学秦皇岛分校自动化系, 河北 秦皇岛 066004
研究了ZnO薄膜脊状波导结构的光学特性，并通过在ZnO薄膜上覆盖MgO外延层方式，降低随机激光器的散射损耗。采用有限时域差分法(FDTD)数值模拟得出了仿真结果，验证了ZnO脊状波导随机激光器可以实现高度方向化出射，带有MgO外延层的ZnO脊状波导随机激光器可以避免激光的非轴向出射和降低散射损耗等特性。
激光器 随机激光 ZnO薄膜 脊状波导 有限时域差分法 中国激光
2011, 38(11): 1102014
