1 天津理工大学 理学院, 天津300384
2 中国电子科技集团公司第十八研究所, 天津 300384
为了对基于喇曼晶体的主要喇曼频移模和次级喇曼频移模的外腔式双波长喇曼激光器进行理论分析, 采用光场的波动方程和喇曼晶体中振动波的阻尼谐振子波方程推导出了描述基频光、喇曼光1和喇曼光2的耦合波方程组, 通过引入归一化参量对耦合波方程组进行了归一化, 并数值分析了输出镜反射率和归一化参量对外腔式双波长喇曼激光器性能的影响。结果表明, 选择对主要频移模反射率小于0.5且对次级频移模反射率大于0.5的输出镜、两个喇曼振动模的增益系数相差不大的喇曼晶体, 适当提高入射基频光的脉冲宽度可以提高次级喇曼频移模的转化效率, 可实现有效双波长运转。所提出的归一化耦合波理论可以作为分析外腔式双波长喇曼激光器的辅助工具。
激光器 双波长喇曼激光器 次级喇曼模 归一化耦合波理论 lasers dual-wavelength Raman laser secondary Raman mode normalized coupled wave theory
1 北京工业大学材料与制造学部, 北京工业大学环境与生命学部, 北京 100124
2 中国检验检疫科学研究院, 北京 100123
单位点调控作为一种重要的材料修饰手段, 近年来在催化、 能源、 环境等领域中蓬勃发展。 调控单位点, 可以有效地调控表面电荷、 电子结构、 原子空间构型, 从而实现材料整体性能的提升。 在拉曼检测领域, 表面电荷等关键因素被广泛认可并是当下研究热点。 然而, 单位点对表面电荷调控, 乃至对拉曼灵敏度影响尚无系统研究。 该研究全新提出单位点(包括单分子、 单原子、 单原子中心的配体络合物等)的表面电荷调控作用并研究其对拉曼检测灵敏度的影响。 其中, 利用经典的特异性反应: 4-氨基-3-肼基-5-巯基-1,2,4-三唑(AHMT)与甲醛生成6-巯基-5-三唑啉［4,3-b］-s-四嗪(MTT), 使得经单位点AHMT调控的Ag材料具有极低的检测限10-12 mol·L-1, 低于不经单位点AHMT调控表面电荷的10-9 mol·L-1, 实现了对甲醛分子的超低浓度检测。 还研究了单钨原子氧化物调控, 对于非特异性反应中的标准分子、 农药残留分子检测能力的影响。 其中罗丹明6G的检测限可以从10-12 mol·L-1降低到10-14 mol·L-1, 农药福美双的检测限也可以从10-9 mol·L-1降低到10-11 mol·L-1, 据此提出了单位点调控表面电荷方法的普适性。 此外, 经过Zeta电位的测试, 发现经单位点调控的Ag表面电位都有较大变化, 符合库伦正负电荷吸附理论, 这更有利于对待检测分子的捕捉, 也是拉曼检测灵敏度提升的原因, 同时也在机理上解释了单位点调控的普适性。 对深层机理方面也做了许多猜测与研究: 一方面, 由于单位点与基底材料之间存在电荷转移, 因而存在化学增强(CM)过程。 同时, 在Ag表面有显著的电磁场增强(EM), 两种增强机制和单位点体系的协同, 需要进一步通过实验、 理论等, 研究不同单位点的新物理机制； 另一方面, 单位点可能作为一种新的振动模态, 与基底中存在的表面等离子体共振(SPR)、 待测分子的共振协同作用, 使得拉曼散射共振更强, 从而提升拉曼检测灵敏度。 该实验与结论都证实了单位点调控在拉曼检测中的可行性、 必要性, 使单位点在该领域的深入研究成为可能。
表面增强拉曼散射 单位点 表面电荷 普适性 均匀球状银颗粒 定量化检测 Surface-enhanced Raman scattering(SERS) Single sites The surface charge Universality Uniformly spherical silver particles Quantitative detection 光谱学与光谱分析
2023, 43(4): 1075
1 北京航空航天大学物理学院，北京 100191
2 北京航空航天大学集成电路科学与工程学院，北京 100191
近零热膨胀材料在变温环境下具有高的尺寸稳定性，不易产生热应力，可保证相关器件或构件具有高的精密性和稳定的使用寿命，因此其在航空航天、微电子、光学、精密仪器仪表等领域具有重要应用价值。锰基反钙钛矿化合物Mn3AX(A=金属或半导体元素，X=N 或C)由于具有宽温区、各向同性、易调控的负或近零热膨胀性质，近年来引起广泛关注。Mn3AX化合物具有丰富的磁结构，此类化合物负或近零热膨胀性质与其磁相变和晶格?自旋强关联特性密切相关。因此，通过优化组分可改变其磁结构及磁相变过程，进而有效调控其热膨胀行为并获得其它功能物性。综述并评价了国内外研究者在Mn3AX反常热膨胀行为调控方面所做的实验和理论工作。对锰基反钙钛矿化合物反常负/零热膨胀性质实验上的有效调控和机制上的深入分析，对揭示反常热膨胀的物理起源具有重要意义，能够积极推动这类材料走向应用。旨在总结目前本领域的研究进展，着重介绍了锰基反钙钛矿化合物负/零热膨胀性质的调控策略与机理研究，也对本领域未来的研究趋势进行了展望。
反钙钛矿化合物 负热膨胀 近零热膨胀 晶格-自旋强关联 磁相变 antiperovskite compounds negative thermal expansion nearly zero thermal expansion strong lattice-spin correlation magnetic transition
为实现自主制导、目标定位、跟踪搜索等复合制导功能, 提出了一种可实现红外与激光双谱段共孔径一体化的小型光学镜头设计方案, 采用透射式光学系统, 光路中设置了一个楔角分光片, 既实现了双谱段分光, 又有效矫正了45°倾斜放置的平板带来的系统像差。设计结果如下: 红外通道全视场平均调制传递函数(MTF)优于0.45(30 lp/mm)、激光通道±1.5°线性区弥散斑直径4.88～5.03 mm, 能量分布均匀, 满足指标要求。最终采用高精度光学定心调整与三坐标精确测量相结合的方法完成了该镜头的装调, 红外通道全视场平均MTF优于0.38, 激光通道弥散斑形状对称、线性区内能量分布均匀, 满足使用要求, 镜头效果良好。
复合制导 双谱段 共孔径 compound guidance dual-spectrum common-aperture
1 中国民用航空飞行学院空中交通管理学院, 四川 德阳 618000
2 空军石家庄飞行学院, 石家庄 050000
机载火控雷达大范围扇区搜索通常采用四行扫描方式进行。为了尽早发现目标, 相对于传统逐行四行扫描方式, 提出了一种回扫的四行扫描方式。假设目标可能出现在搜索扇区的每一个位置, 并且坐标服从二维均匀分布。在假定雷达单次扫描发现目标概率模型的基础上, 通过蒙特卡罗方法计算两种扫描方式的期望发现时间。经过仿真分析得出结论, 在一个雷达扫描周期内, 回扫扫描方式的目标期望发现时间要小于逐行扫描方式, 即在统计意义上能够实现比逐行扫描方式更快发现目标。
扇区搜索 四行扫描 机载火控雷达 扫描方式 sector search four-line scanning mode airborne fire control radar scanning mode
瑞奇-康芒法是用小口径干涉仪检测大口径平面镜的主要方法之一。通过分析瑞奇-康芒法中球面参考镜半径、平面镜位置和瑞奇角误差对测量精度的影响，给出了3个参数的选择方法。针对瑞奇-康芒法测量时误差分离导致的测量效率低的问题，提出适用于加工过程的快速瑞奇-康芒测量法，仿真模拟该方法下被测平面镜位置、角度等定位误差对测量结果的影响，并设计实验对比验证。该方法与直测法测量间的最大偏差峰-谷值（PV）为0.015 1 μm，均方根(RMS)为0.003 6 μm，能够有效满足加工过程中面形快速测量需求。
1 汕尾职业技术学院 海洋学院, 广东 汕尾 516600
2 汕尾市海洋产业研究院 新能源材料与催化工程研究中心, 广东 汕尾 516600
3 华南理工大学 微电子学院, 广东 广州 510640
以环保可降解的天然生物材料制备功能器件越来越受到关注, 利用天然鸡蛋清作为栅介质层, 采用射频磁控溅射法在其上沉积ZnO 薄膜有源层, 制备低压双电层氧化锌基薄膜晶体管(ZnO-TFT)并对其电学特性进行了表征, 研究了器件在栅偏压和漏偏压应力下电性能的稳定性及其内在的物理机制。该ZnO-TFT 器件呈现出良好的电特性, 载流子饱和迁移率为5.99 cm2/(V·s), 阈值电压为2.18 V, 亚阈值摆幅为0.57 V/dec, 开关电流比为1.2×105, 工作电压低至3 V。研究表明, 在偏压应力作用下, 该ZnO-TFT 器件电性能存在一定的不稳定性, 我们认为栅偏压应力引起的电性能变化可能来源于栅介质附近及界面处的正电荷聚集、充放电效应和新陷阱态的复合效应; 漏偏压应力引起的电性能变化可能来源于焦耳热引起的氧空位及沟道中的电子陷阱。
薄膜晶体管 氧化锌 双电层 偏压应力 稳定性 thin-film transistor zinc oxide electric double layer bias stress stability
1 西北大学文化遗产学院文化遗产研究与保护技术教育部重点实验室, 陕西 西安 710127
2 2. CNR-Institute of Geosciences and Earth Resources, Florence 50121, Italy
4 陕西省考古研究院, 陕西 西安 710054
5 西北工业大学文化遗产研究院, 陕西 西安 710072
文物和艺术品的无损分析是文化遗产科技保护的重点和难点。 该研究使用了一种遥感领域的地物光谱仪——便携式全波段高光谱感应器(Analytical Spectral Devices FieldSpec FR Pro 3)分析文物中常用的有机胶料。 这种高光谱感应器可以在0.2 s内获得一个350~2 500 nm全波段反射光谱, 其波段涵盖了可见光、 近红外和短波红外三个区域。 该研究选取蛋黄、 兔皮胶、 亚麻籽油三种中西方古代、 现代常用的胶结物作为研究对象, 分别以单组分、 与不同颜料的混合物两种形式来验证该设备无损分析的可靠性和实用性。 首先按照传统绘画技法, 使用四种不同颜料与上述胶结物的组合制备彩绘样品。 待样品完全干燥后, 使用探头直接接触法获取光谱信息, 并利用相关软件进行数据处理。 实验发现, 由于物化本质不同, 这三种胶结物的反射光谱在波长1 100~2 400 nm范围内的特征信息差异最为显著。 当胶料与无机颜料混合后, 这三种有机物的吸收峰位置相对于单组分出现了相同的三种变化: (1)波长1 507 nm处的肩峰消失; (2)波长约为1 943~1 922 nm处的宽峰偏移; (3)位于波长2 050 nm处的原N—H伸展和弯曲合频峰向右移动了约(20~2 070 nm)。 值得注意的是, C—H合频和倍频峰在单组分与混合物光谱中的位置保持一致。 这一系列谱图变化规律使得从混合物中鉴别胶料具有了可能性。 尽管在某些情况下, 和其他光谱分析技术类似, 混合后无机颜料和有机胶料吸收峰之间的相互干扰会影响胶料的鉴定, 但利用其一阶导数光谱能够协助各组分的准确表征。 结果表明, 该高光谱感应器能够有效鉴别有机胶料; 这种快速、 无损的分析方法不仅在实验室成分分析中具有可行性, 而且其便携的特点也适用于文物保护与修复现场的快速分析, 具有较好的实用性。
便携式高光谱感应器 反射光谱 文物保护 有机胶料 无损检测 Portable hyperspectral sensor Reflectance spectra Heritage conservation Organic binding media Non-invasive analysis 光谱学与光谱分析
2021, 41(9): 2886
利用一锅非注射合成法制备了Cu掺杂Zn-In-S/ZnS核/壳量子点白光LED（WLED），研究了量子点壳层厚度对其发光性能的影响。对比了几组绿光和橙光量子点比例不同的量子点WLED，测量了它们的国际照明委员会（CIE）色坐标、显色指数（CRI）、相关色温（CCT）和流明效率（LE）等各项性能参数，发现厚壳Cu∶Zn-In-S/ZnS核/壳量子点WLED的流明效率和显色指数均高于薄壳量子点WLED，且随着壳层厚度的增加，量子点的稳定性增强，流明效率增高。
光学器件 量子点 Cu掺杂Zn-In-S/ZnS 白光LED 发光二极管 激光与光电子学进展
2021, 58(17): 1723003
红外与激光工程
2021, 50(5): 20210007
