氮化硅陶瓷具有耐高温、 耐腐蚀和耐磨损等优异性能, 可应用于金属材料和高分子材料难以胜任的极端工作环境。 但具备这些优良特性的同时也给其加工带来了不便, 传统的磨削加工方法效率低, 设备损耗严重, 激光辅助加工为其提供了一种新途径。 将等离子体光谱法和显微成像法相结合, 对脉冲激光辐照氮化硅陶瓷的损伤阈值进行了测量, 并分析了损伤机理。 实验选用热压烧结氮化硅陶瓷为靶材, 参考ISO21254国际损伤阈值测试标准搭建试验系统, 采用1-on-1法利用Nd3+∶YAG固体脉冲激光分别在纳秒和微秒脉宽下辐照氮化硅陶瓷, 两种脉宽分别选取10个能量密度梯度进行激光辐照, 每个能量密度辐照10个点。 利用光纤光谱仪采集光谱信息, 利用金相显微镜获取显微图像信息, 将光谱结果与显微成像结果对比分析, 发现纳秒脉宽下材料一旦损伤光谱上就会出现等离子体峰, 通过分析光谱中等离子体峰, 元素指认是否含有材料中特征元素即可判断损伤, 为了区别空气电离击穿同时测量了空气等离子体光谱对比分析剔除干扰。 微秒脉宽下显微图像观察到刚开始损伤时, 光谱中只出现较强热辐射谱线并未出现等离子体谱线, 进一步增加激光能量密度, 光谱中会出现少量等离子体峰, 因此不能直接以等离子体峰判断材料损伤阈值。 利用金相显微镜观察损伤形貌, 纳秒脉宽下在损伤区域内部观察到明显的烧蚀冲击状损伤, 光谱呈现出大量等离子体谱线, 说明纳秒激光辐照氮化硅损伤机制主要为等离子体冲击波引起的力学损伤效应。 微秒脉宽在辐照区域边缘发现热烧蚀痕迹, 损伤区内观察到大量熔融物, 出现明显热辐射光谱, 说明微秒激光辐照氮化硅损伤机制主要是由于长脉宽热积累引起的热损伤效应, 随着能量密度增加热辐射谱上叠加有等离子体峰, 等离子体峰值强度与损伤程度一致。 利用零几率损伤阈值法对两种方法测得结果进行了拟合, 分析发现等离子体光谱法更适用于纳秒脉宽下损伤阈值测量, 得到结果为0.256 J·cm-2; 显微成像法适用于微秒脉宽下损伤阈值测量, 得到结果为6.84 J·cm-2。

依据双向反射分布函数理论, 推导出散射光谱的加和性原理。 散射光谱加和性是指对于材质质点之间无相互作用的平面漫反射体系, 在光源与入射面材质不存在干涉、 衍射、 荧光、 光谱上转换和光谱下转换等相互转换作用, 且无光化学现象及非线性效应发生的前提下, 且符合能量守恒定律的同时, 由单光源或多光源照射的材料的散射光谱, 等于该材料中每种材质的散射光谱的线性叠加。 实验上, 以几种材料的散射光谱为例, 通过改变探测条件、 照明条件和材质比例, 进行了散射光谱加和性的实验验证, 并且针对实验结果进行了误差分析。 单光源条件下的最大实验误差为2.64%, 多光源条件下则为2.35%, 加和计算偏差均在实验误差允许范围内。 由此证明了材料的散射光谱具有加和性, 不受组成的材质差异性、 材质的面积比例组合多样性、 以及实验条件多变性影响。 散射光谱加和性的首次提出, 不仅为基于散射光谱的复杂结构体的特征提取及识别研究提供了确切的理论依据和有效的分析方法, 而且对相关的实验分析和应用研究有着重要的借鉴和参考意义。

为了提供基于拉曼光谱鉴定帕拉米韦三水合物的需要,本文通过微区拉曼光谱仪检测了帕拉米韦三水合物标准化学对照品的自然拉曼光谱,利用密度泛函方法计算了两种帕拉米韦三水合物同分异构体的理论拉曼光谱。提出了特征频率取样的拉曼光谱识别函数,并根据实验结论对理论光谱进行校正,得到了与实验匹配度较高的帕拉米韦三水合物的理论拉曼光谱。最后分析了实测光谱特征峰位的振动模式。

基于离散偶极子近似法(DDA), 对水雾包裹沙尘颗粒的核壳结构光学特性进行研究, 计算了长短轴比例为2∶1的椭球形粒子的核壳结构内、 外层厚度及散射角度变化对光散射特性的影响。 结果表明, 内核大小不变, 外层厚度由1.2 μm增大到4.8 μm, 核壳双层颗粒散射系数和消光系数由3.4和3.43降低到2.543和2.545, 且散射相对强度也明显增大。 外层厚度不变, 内核厚度由0.6 μm增加到2.4 μm, 散射系数和消光系数由3.105和3.111变化为2.76和2.9;可见外层厚度对核壳双层颗粒散射特性的影响更大, 这是由于散射光主要与外层物质相互作用引起的。 散射相对强度随波长的增加而降低, 随核壳结构尺度的增加呈现递增的规律。 该结果对大气中气溶胶和水雾共同作用时的散射特性, 激光在其中的传输特性等研究有参考价值。

采用油相法合成了CdSe/CdS/ZnS量子点, 相对于CdSe量子点, 其吸收光谱、发射光谱均发生了红移。利用COMSOL Multiphysics软件模拟CdSe/CdS/ZnS量子点光纤和甲苯光纤的电场分布, 结果表明CdSe/CdS/ZnS量子点光纤的电场强度高于甲苯光纤。采用中心波长为532 nm的稳态半导体激光器作为光源, 对甲苯光纤、CdSe/ZnS量子点光纤、CdSe/CdS/ZnS量子点光纤进行电压信号测试, 发现CdSe/ZnS量子点光纤和CdSe/CdS/ZnS量子点光纤的电压信号值相对于甲苯光纤电压信号值分别增强了6.28 mV和18.43 mV, 表明双壳型量子点光纤的增益高于单壳型量子点。