采用AlCu焊丝对铝/钢异种金属进行激光-CMT复合熔钎焊试验，系统研究复合焊接工艺参数对焊缝成形的影响规律，分析接头的硬度分布、微观结构及拉伸性能。研究结果表明：提高激光功率、增大送丝速度或降低焊接速度均可以提高铝在钢侧的润湿铺展效果，获得了优化的复合焊接工艺参数：激光功率2 100 W、送丝速度4.0 m/min和焊接速度1.0 m/min。铝/钢界面金属间化合物呈现双层结构，靠近钢侧为板条状，靠近铝侧为针尖状，在最佳复合焊接工艺参数下的金属间化合物层厚度约为2.1 μm，相组成为Fe4Al13、Fe2Al5、FeAl3和Al2Cu。接头的平均抗拉强度约为164.9 MPa，可以达到铝合金母材的67.3%，断裂方式为穿晶断裂和沿晶断裂的混合断裂模式。

铝合金具有密度低、比强度高、耐蚀性强和成型性好等优点, 已经成为高速列车车体轻量化制造的主要材料。激光-MIG复合焊接热输入低、焊接速度快、工艺稳定性高, 是高速列车铝合金车体低变形、高效率、高质量焊接的理想技术。针对高速列车用6 mm厚6082-T6铝合金开展激光-MIG复合焊接工艺特性研究, 系统研究复合焊接工艺参数对焊缝成形及内部气孔缺陷的影响规律, 分析接头的组织特征、硬度分布及力学性能。研究结果表明: 在获得全熔透接头条件下, 激光功率在较大的变化范围内均可获得无气孔缺陷的焊缝; MIG电流显著影响气孔缺陷的分布位置, 当MIG电流大于150 A时气孔缺陷主要分布在焊缝的熔合线附近; 气孔缺陷的含量及尺寸随着焊接速度的增加而显著增加; 热源间距为3 mm左右、保护气流量小于25 L·min-1时均有利于降低气孔缺陷含量。焊缝组织由等轴晶区、柱状晶区、半熔化区和过时效区组成, 电弧作用区的半熔化区和过时效区宽度均大于激光作用区。接头热影响区存在两处明显的软化区域, 分别位于熔合线附近和远离熔合线2~4 mm的区域。接头的平均抗拉强度为255.1 MPa, 达母材的82.3%, 试件断裂于热影响区, 断裂扩展路径基本与熔合线一致, 整体呈现韧性断裂特征。

采用高温熔融法制备了适用于钾钠离子交换波导的钬离子掺杂铝锗酸盐玻璃, 并对热离子交换玻璃样品的波导折射率分布和红外光谱特性进行了表征。实验结果表明, 在390 ℃的KNO3熔盐中热离子交换4 h时, 波导玻璃折射率最大改变量为0.006 9, K+-Na+热离子交换有效扩散深度为7.802 μm, 有效扩散系数达0.063 μm2/min。K+-Na+离子交换有效扩散系数比磷酸盐玻璃低, 与MP19硅酸盐玻璃相当, 但明显高于BK7玻璃和硼硅酸盐玻璃, 其热离子交换过程易于控制。在644 nm泵浦光下可观察到Ho3+归属于5I6→5I8的1.196 μm近红外有效发射, 最大受激发射截面为2.30×10-21 cm2。当Ho3+在5I6能级的分数因子超过0.6时, 增益截面达10-21 cm2量级以上。有效的近红外荧光发射和稳定的波导性能表明钬掺杂铝锗酸盐玻璃是~1.2 μm波导激光器潜在的增益介质。

设计了一种具有电磁感应透明效应(EIT)的光频段全介质超材料, 其单元结构由垂直放置的倒L形介质块和水平放置的一字形介质块组成。根据米氏电磁谐振, 两个介质块的作用分别相当于亮态四极子模和暗态偶极子模。基于米氏亮暗模之间的电磁耦合, 在波长1 400 nm附近模拟实现了透射峰值超过0.9的低损耗EIT效应。利用数值仿真和“二粒子”模型深入分析了低损耗EIT效应产生的物理机制。研究结果表明, 透明窗的频谱位置与两个介质块的谐振频率失谐有关, 透明窗的凹陷深度与亮模的损耗有关, 透明窗的谐振强度和谐振宽度与两个介质块的耦合系数(距离)和暗模的损耗有关。提出的全介质超材料在慢光、非线性光学和光传感等方面具有潜在的应用价值。

采用高温熔融法制备了镝离子掺杂氟硼酸盐玻璃荧光体, 利用积分球绝对光谱测试系统, 在453 nm蓝色激光二极管激发下, 对玻璃荧光体的荧光光谱进行表征, 解析出玻璃荧光体的相关绝对荧光参量。 测试与计算结果表明, 1.0 Wt% Dy2O3掺杂玻璃荧光体在功率15.81 mW的蓝色激光激发下, 净发射光谱功率是286.91 μW, 发射光子数为17.17×1014 cps, 其荧光量子产率达到25.86%。 为提高玻璃荧光体对泵浦激光的利用率, 减少残余激光成分, 进而改善组合光品质, 制备了大体积的1.5 Wt% Dy2O3掺杂玻璃荧光体, 在高功率的蓝色激光激发下获得白色照明效果, 该玻璃荧光体在激发功率分别为56.0和252.7 mW的激光激发下, 组合荧光对应的色坐标分别是(0.316, 0.287)和(0.303, 0.268)。 激光激励下的高效白色发光表明Dy3+掺杂氟硼酸盐玻璃荧光体在激光照明领域具有良好的应用前景。

采用高温固相反应法制备了xCe3+(x=0.01%, 0.05%, 0.10%和0.30%) 激活的Sr1-xAl2Si2O8近紫外荧光粉, 利用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)检测出荧光粉的物相结构, 通过光致发光谱(PL)和激发光谱(PLE)表征了荧光粉的发光性质。 结果显示, 在中波紫外光激发下, 发射峰位于长波紫外区, 归属于Ce3+的5d→2F5/2和5d→2F7/2跃迁。 激发波长308 nm时, 观察到近紫外SrAl2Si2O8荧光粉的发光强度随Ce3+ 掺杂量增加而先增大后减小, 同时发射峰位置红移。 280和325 nm波长选择性激发条件下的差异性发射行为表明SrAl2Si2O8∶Ce3+具有两种性质不同的发光中心, 该结论由监测320和390 nm发射时获得的形状具有明显区别的激发光谱亦可得以验证。 离子半径的匹配性支持Ce3+优先取代Sr2+, 同时Van Uitert的经验公式估算结果推断出低浓度的Ce3+生成九配位的Ce(Ⅰ)发光中心, 高浓度掺杂情况下部分相互近邻的Ce3+有效配位数减小, 形成八配位的Ce(Ⅱ)发光中心。 紫外280 nm激发下峰位348 nm的发射谱带源于Ce(Ⅰ)和Ce(Ⅱ)发光中心共同贡献, 紫外325 nm激发下发射峰位于378 nm的发射带则主要对应于Ce(Ⅱ)发光中心。 紫外光激发下Ce3+发射出较强的近紫外光, 表明SrAl2Si2O8∶Ce3+是一种适用于研发紫外荧光光源的荧光粉体材料。

通过静电纺丝技术获得直径约为700 nm, 均匀且随机取向的亚微米级Eu(DBM)3Phen/PMMA纤维。在紫外光辐射下, 亚微米级荧光纤维发出明亮的红色荧光。其激发光谱表明, 荧光纤维有效激发波长范围为200～400 nm。利用积分球配以CCD 探测器, 在367 nm长波紫外LED激发下对荧光纤维开展绝对光谱功率测试。当LED泵浦功率为535.76 μW时, 厚度80 μm的Eu(DBM)3Phen/PMMA纤维薄层对紫外辐射的吸收率高达89%, 350～850 nm范围内发射的总绝对光谱功率、总光子数和总荧光量子产率分别为36.56 μW、11.46×1013 cps和12.94%。亚微米级Eu(DBM)3Phen/PMMA纤维薄层中, Eu3+较高的跃迁发射几率及较大的发射截面使得纤维可以高效吸收紫外辐射并转变为可见光, 在提高太阳能电池光电转换效率方面具有潜在应用价值。

山茶油素有“东方橄榄油”美誉, 实现掺假山茶油的鉴别具有重要实用价值, 采用近红外光谱技术对掺有葵花油的山茶油进行检测。 分别以1%, 5%, 10%为梯度制备掺假比例不同的山茶油样品, 并根据掺假比例将其分为A组（0%～5%）和B组（6%～10%）共11个样品, C组（15%～40%）6个和D组（50%～100%）6个样品。 将每个掺假样品充分混匀后再分为9份, 依次采集其1 000～2 500 nm范围的吸收光谱, 共获得207条光谱曲线。 每组样品的光谱数据按2∶1随机分为训练集与验证集。 经去除首尾噪声后, 通过主成分分析法（principal component analysis, PCA）降维, 并利用前四个主成分建立了鉴别山茶油不同掺假等级的主成分-支持向量机判别模型, 训练集与验证集的总体判别准确率分别达96.38%和94.20%; 进一步, 通过对前四个主成分的载荷系数的分析, 并结合原始光谱, 提取建模过程中权重较大的波长并解析其化学含义, 最终确定出五个特征波长: 1 212, 1 705, 1 826, 1 905及2 148 nm, 以此波长重新建立近红外特征光谱山茶油掺假等级判别模型, 对训练集与验证集的总体判别准确率也达到了94.20%和92.75%。 研究结果表明, 利用近红外光谱和特征光谱均能够较好实现山茶油掺假等级的鉴别, 同时所建立的近红外特征光谱模型也为设计相应的掺假山茶油实用便携式检测仪器提供了理论基础。