1 重庆邮电大学光电工程学院，重庆 400065
2 重庆邮电大学生物信息学院，重庆 400065
硝酸根过量是导致水污染的主要原因之一。针对表面增强拉曼光谱技术直接检测水中硝酸根检出限低，无法达到国家地下水环境质量标准的问题，本课题组制备了一种半胱胺修饰金纳米粒子(AuNPs)的复合SERS基底，利用带正电荷的半胱胺对周围带负电荷的金纳米颗粒进行功能化修饰，增加SERS基底对硝酸根的亲和性，提高其对硝酸根的检测灵敏度。实验结果表明：使用去离子水浸泡自组装10－3 mol/L半胱胺的盖玻片3 h，再修饰20 mL金溶胶，这样制成的金纳米颗粒-半胱胺复合SERS基底的增强性能最佳，对硝酸钾的增强因子为2.14×105；8片不同基底上硝酸钾SERS信号的相对标准偏差为10.36%，检出限为0.01 mg/L，达到国家地下水环境质量标准规定的Ⅰ类水的检测标准，对光谱法测量水中总氮含量具有重要意义。
光谱学 金纳米颗粒-半胱胺 SERS基底 硝酸盐 中国激光
2022, 49(11): 1111002
1 重庆邮电大学光电工程学院，重庆 400065
2 重庆邮电大学生物信息学院，重庆 400065
研制了一种基于聚合物平板波导-金纳米颗粒（AuNPs）的表面增强拉曼散射（SERS）基底，长程检测了罗丹明6G（R6G）的SERS信号，对基底的增强性能和重复性进行了分析。实验结果表明：SERS信号强度随着探测距离的增加先增大后减小，在探测距离为10 mm时SERS信号达到最大值；该基底对R6G的检测限为10-7 mol/L，增强因子为4.3×104；R6G各特征峰强度的相对标准偏差（RSD）在3%左右，具有较好的重复性。该聚合物平板波导-AuNPs SERS基底能够有效长程检测SERS信号，为生物样本分子的无损检测奠定了基础。
光谱学 表面增强拉曼散射 平板波导 长程检测 聚合物 激光与光电子学进展
2021, 58(23): 2330003
1 中国空气动力研究与发展中心 高超声速冲压发动机技术重点实验室, 四川 绵阳 621000
2 国防科技大学 航天科学与工程学院, 湖南 长沙 410073
将基于周期性温度激励的主动控制技术引入“混合型气动CO2激光器(MGDL)”研究, 通过数值计算深入研究了周期性温度激励对MGDL主/副气流混合特性及小信号增益系数的影响。研究结果表明: 与未施加周期性温度激励的情形相比, 在MGDL副喷管出口位置施加特定幅值及特定频率的周期性温度激励后, 可以显著增强主/副气流的混合效果并大幅提高混合喷管中的小信号增益系数。激励幅值和激励频率对主/副气流混合特性及小信号增益系数有重要影响: 随着激励幅值的增加, 小信号增益系数先增大后减小; 在混合喷管下游区域, 文中所选的六种激励频率条件下获得的小信号增益系数均高于未施加周期性温度激励时的情形; 随着激励频率的增加, 主/副气流的混合效果越来越好, 但当激励频率增加到一定值后, 主/副气流的混合效果不再发生变化。
混合型气动CO2激光器 周期性温度激励 混合增强 小信号增益系数 mixing gasdynamic CO2 laser periodic temperature excitation mixing enhancement small signal gain coefficient 红外与激光工程
2019, 48(6): 0606003
国防科学技术大学 航天与材料工程学院, 长沙 410073
将一种新的任意长度喷管型面设计（ALN）方法应用于气动激光器喷管型面设计，在相同的喷管出口设计马赫数、喷管喉部高度及喷管扩张段长度条件下，设计了4条ALN方法喷管型面，并和一条最短长度（MLN）喷管型面作对比，采用2维气动激光器增益场仿真方法对5个喷管的小信号增益场进行仿真。计算结果表明:ALN方法可以有效地实现增益场分布的控制，选择合理的设计参数得到的喷管长度比MLN喷管更短，小信号增益更大。
气动激光器 ALN方法 喷管型面设计 小信号增益场仿真 gasdynamic laser arbitrary length nozzle design method nozzle design small signal gain field simulation
国防科学技术大学 航天与材料工程学院, 长沙 410073
传统的气动CO2 激光器计算方法一直基于弛豫动力学, 本文将混合型气动CO2 激光器(简称MGDL)主喷管中的能量转移过程当作化学反应来处理, 采用化学反应动力学的方法对N2(v=1)振动能级的冻结效率进行了研究。根据文献中给出的正向反应速率常数, 求解了逆向反应速率常数。研究了N2(v=1)分子在MGDL 主喷管中的分布及总压和含水量对N2(v=1)振动能级冻结效率的影响。计算结果表明：N2(v=1)分子质量分数的减少主要发生在喷管喉部及其附近区域；与不含水的情形相比较, 含水时N2(v=1)振动能级的冻结效率明显降低；总压升高时, N2(v=1)振动能级的冻结效率下降, 但下降幅度很小；相比较, 随着含水量的增加, N2(v=1)振动能级的冻结效率下降较快。
混合型气动CO2 激光器 N2(v=1)振动能级 能量转移过程 冻结效率 mixing gasdynamic CO2 laser N2(v=1) vibrational level energy transfer process freezing efficiency
国防科学技术大学 航天与材料工程学院, 长沙 410073
将Anderson的两振型三温度弛豫模型和严海星整理的弛豫数据相结合, 采用2维守恒型方程组对按照最小长度喷管型面设计方法设计的、面积比分别为50和20的气动激光器喷管非平衡流场进行了数值仿真。小信号增益计算结果在每个计算点都和J. S. Vamos等人针对这两种喷管的小信号增益测量试验结果符合很好, 解决了传统的准1维非平衡流分析方法不能很好地和试验结果相符的问题, 对气动激光器喷管性能设计提供了更精确的评估方法。
气动激光器 小信号增益 非平衡流场 数值仿真 gasdynamic laser small signal gain non-equilibrium nozzle flow numerical simulation
国防科技大学 航天与材料工程学院,长沙 410073
DF 化学激光器涉及到多组分的高速化学反应流,组分、反应方程、速率常数的选择对计算结果有着重要影响。通过对DF 化学激光器反应动力学模型的讨论,给出了简化模型的依据,并且分别运用几组简化反应模型进行数值模拟,分析与完全反应模型相比,简化对激光器小信号增益系数和DF 激发态分子空间分布的影响。推荐了一个针对(NF3+H2+He)/D2 燃料体系,DF 化学激光器“冷反应”系统的11 组分23 方程简化模型,在很大程度上减少了计算量,有利于反应流场数值仿真的编程实现。
氟氘化学激光器 小信号增益系数 化学反应动力学 DF chemical laser small signal gain coefficient chemical kinetic model
国防科学技术大学,航天与材料工程学院,长沙,410073
通过对DF化学激光器高超声速低温(HYLTE)喷管副喷管流动与几何参数进行制约关系和敏感性分析,确定了能够对副喷管进行参数化设计的4个基本几何控制参数和2个调节参数,初步建立了HYLTE喷管副喷管的参数化设计方法.引入了相对未混合度作为衡量喷管混合效果的性能参数,建立了较完备的3维反应流数值模拟计算程序.结果表明:该方法选择的基本参数能够敏感地反映HYLTE喷管副喷管的尺寸特征和关键性能.
化学激光器 高超声速低温喷管 副喷管 参数化设计 强激光与粒子束
2007, 19(11): 1766
