为了实现高效的太阳光泵浦系统,有必要设计一种兼具低热冲击和高聚光量的泵浦腔。利用TracePro软件建立菲涅耳透镜、瓶形泵浦腔二级系统,通过优化确定了最佳入窗口径、入窗位置、出窗口径、瓶腰直径、瓶腰位置、晶体棒长。通过理论计算得出了长度为60 mm晶体棒的泵浦阈值功率为4.568 W/m ²,最佳系统结构的输出功率为18.21 W,热透镜焦距为31.0 cm。在与锥形腔的比较中计算得出两种腔形下晶体棒的轴向温度分布曲线,通过对比表明,瓶形腔在减少热冲击和提高抽运光均匀性上具有明显的优势。本文的优化设计为后续实验提供了新思路。

在模拟人体生理条件下, 采用分子模拟结合三维荧光、 圆二色谱、 荧光光谱、 时间分辨荧光等光谱方法, 研究了四溴联苯醚(BDE47)与溶菌酶的相互作用机制。 结果表明: BDE47能有效地猝灭溶菌酶的内源性荧光, 猝灭机制为静态猝灭。 分子对接显示, BDE47与溶菌酶分子中的TRP62, TRP63, ARG61, ASN59, ALA107和ILE98等氨基酸残基具有相互作用, 且BDE47分子中的醚键O原子与TRP63形成了氢键, 氢键距离为2.2 。 三维荧光的实验结果表明, BDE47的加入导致了溶菌酶的荧光强度降低, 峰位置发生略微红移, BDE47与溶菌酶之间的结合作用改变了溶菌酶的微环境。 圆二色谱分析则进一步证明, BDE47的存在引起了溶菌酶的构象发生改变, 导致α-螺旋结构的含量减少。 根据Fster非辐射能量转移理论计算得出, 供体(溶菌酶)与受体(BDE47)的结合距离r为3.31 nm, 满足非辐射能量的条件。 分析四个温度下的热力学参数发现, BDE47与溶菌酶之间的结合是一个自发放热的过程, 主要驱动力为氢键和范德华力, 与分子对接、 结合自由能分析结论一致。

采用密度泛函理论(DFT)第一性原理方法研究了La/N共掺对二维钙钛矿Ba5Nb4O15的电子结构、光吸收系数和迁移率的调制作用。计算结果表明, 在所选择的掺杂浓度下, La/N共掺使其带隙减小了1.46eV, 且仍保持直接带隙, 价带顶和导带底都在Γ点。同时, 由于掺杂后引入杂质能级使带隙减小, 吸收光谱出现明显的红移, 可见光区域的光吸收系数显著增大, 可有效提高对太阳光的利用率。另外, 掺杂后电子和空穴的有效质量显著减小, 迁移率提高3~5倍, 进一步增强了材料的光电与光催化性能。

针对强反射金属表面物体的三维形貌测量问题, 在传统光照度BRDF模型的基础上, 详细研究了适合金属表面的Cook-Torrance反射模型, 并结合菲涅尔公式对金属表面相变特性进行了分析。以常见几种金属可见光范围内的复折射率为例, 对模型进行数值仿真, 得出常见金属在不同波长下的镜面反射率和相移特性曲线, 为金属表面物体的三维形貌测量等应用提供理论基础和方法指导。