武汉工程大学材料科学与工程学院, 湖北省等离子体化学与新材料重点实验室, 湖北 武汉 430073
采用微波等离子体化学气相沉积法,在半开放式样品台上通过调整种晶在样品台中的凸出高度(Δh)实现了对微波等离子体中基团分布的调控,并进行了单晶金刚石的侧向外延扩大生长研究。将发射光谱与金刚石样品的傅里叶变换红外光谱、Raman光谱、白光干涉测试结果及光学形貌表征结果结合起来,分析了种晶在样品台中的凸出高度对侧向外延生长单晶金刚石的影响。结果表明:随着凸出高度增大,等离子体中的C2(516.08 nm)基团在中心区域(-2~2 mm)的相对浓度增加,当凸出高度为0.6 mm时,中心区域碳源基团的浓度相对较高,导致该区域的纵向生长速率略高于周围区域的纵向生长速率,有利于生长面自主形成偏离(100)晶面一定角度的倾斜结构,进而侧向扩大生长出无多晶金刚石外圈且红外光学透过性能优异的单晶金刚石。顶部生长面自主形成一定角度的倾斜结构,是实现单晶金刚石侧向外延扩大生长的关键。继续增大凸出高度至0.8 mm,就会导致中心区域C2(516.08 nm)基团的相对浓度过高,形成金字塔丘状体,反而不利于高质量单晶金刚石的外延生长。
材料 单晶金刚石 发射光谱 基团分布 微波等离子体 光学学报
2021, 41(20): 2016001
1 武汉工程大学, 等离子体化学与新材料湖北省重点实验室, 武汉 430205
2 中国科学院上海硅酸盐研究所, 透明光功能无机材料重点实验室, 上海 201899
3 固体激光技术重点实验室, 北京 100015
2 μm 波段处于人眼安全波长, 在医疗、加工、红外探测与对抗,以及大气环境监测等军、民两用领域有着重要潜在和实际应用。Ho3+掺杂倍半氧化物陶瓷具有宽的吸收和发射光谱、高热导率以及低声子能量等优点, 是一类重要的 2 μm 波段激光材料。通过材料固溶原理, 可以实现光谱更加宽化, 这使其有可能成为一类性能优异的中红外固体激光材料。本文以商业Y2O3、Sc2O3以及Ho2O3粉体为原料, 添加少量ZrO2(原子比为0~1.0%)作为烧结助剂, 采用真空预烧, 结合热等静压烧结的工艺, 成功制备出高透明的0.5%Ho∶(Y0.7Sc0.3)2O3陶瓷。研究了ZrO2掺杂浓度(0~1.0％)对Ho∶(Y0.7Sc0.3)2O3激光陶瓷致密化过程和光学性能的影响。通过添加ZrO2有效抑制了高温下Ho∶(Y0.7Sc0.3)2O3陶瓷晶粒的生长, 掺杂1.0％ZrO2的Ho∶(Y0.7Sc0.3)2O3陶瓷经1 690 ℃下真空预烧结4 h和1 600 ℃/190 MPa热等静压烧结3 h后, 其透过率在1 100 nm处达到79.1％(厚度为4.4 mm), 接近理论透过率。
激光陶瓷 光学性能 热等静压 Ho∶(Y0.7Sc0.3)2O3 Ho∶(Y0.7Sc0.3)2O3 laser ceramics optical property ZrO2 ZrO2 hot isostatic pressing
武汉工程大学材料科学与工程学院, 湖北省等离子体化学与新材料重点实验室, 湖北 武汉 430205
反应腔作为微波等离子体化学气相沉积法制备光纤预制棒的核心, 其结构直接影响到反应腔内的电磁场分布, 进而影响到等离子体状态, 因此对反应腔的结构进行研究是十分有必要的。 为了在反应腔中获得较高密度和较好均匀性的等离子体, 提出了一种双路微波耦合反应腔结构, 首先模拟计算了不同反应腔结构参数下反应腔内的电场分布规律, 并以氧气作为工作气体, 通过等离子体发射光谱探究了反应腔结构和工作气压对石英管内的等离子体分布的影响。 研究结果表明: 双路微波输入方式在石英管中心区域产生了很强的电场耦合增强效果。 反应腔的内径对电场分布状态影响较大, 在反应腔内径为86 mm时, 石英管内的电场分布出现轴对称性, 且轴向中心区域的等离子体密度最大。 在两路矩形波导的距离为61.2 mm和反应腔的长度为202 mm时, 反应腔内等离子体的强度和均匀性具有最佳分布。 另外还发现, 当气压从1.8 kPa上升到2.8 kPa时, 反应腔内等离子体光谱强度减小, 但靠近石英管内壁处的变化不明显, 这与等离子体中粒子碰撞几率增加造成的能量损失和管壁存在的高温有关。
双路微波耦合反应腔 发射光谱 微波等离子体 Two-way microwave coupled reaction cavity Emission spectrum Microwave plasma 光谱学与光谱分析
2020, 40(11): 3613
1 中国科学院上海硅酸盐研究所, 透明光功能无机材料重点实验室, 上海 201899
2 武汉工程大学, 湖北省光学信息技术重点实验室, 武汉 430205)
采用多孔坩埚温度梯度法生长了0.6at%Eu∶CaF2晶体和共掺0.6at%Eu, 6.4at%Na∶CaF2, 0.6at%Eu, 6.4at%Gd∶CaF2晶体。XRD测试表明晶体仍均表现为纯CaF2的立方相, 共掺后吸收强度降低。以398 nm氙灯激发晶体材料, 荧光光谱表明共掺调剂离子后可明显增加Eu2+在424 nm处的发光强度, 而Eu3+的特征发射5D0→7FJ(J=1, 2, 3, 4) 除了表现出半峰宽变大外, 峰位和强度均无明显变化。0.6at%Eu, 6.4at%Gd∶CaF2表现出Eu3+的5D2→7F3和5D0→7F0特征发射峰, 主要可能归因于共掺Gd3+后打破了非反演对称结构, R值(电、磁偶极跃迁比值)明显降低, 提高了晶体格位结构的对称性。共掺Na+后在CIE色域坐标图上显示坐标由(0.303 7,0.142 5)可变为(0.204 3,0.062 6), 对应从紫色到蓝色的色域调控。
Eu∶CaF2晶体 光谱调控 发光 Na+/Gd3+共掺 多孔坩埚温度梯度法 Eu∶CaF2 crystal spectroscopy tailoring luminescence co-doping Na+/Gd3+ porous crucible temperature gradient method
1 中国电子科技集团公司光电研究院, 天津 300308
2 中航工业吉林航空维修有限公司, 长春 130032
分析了冲击、振动对车载精密光学系统的影响,指出了光学平台的变形和振动是影响车载精密光学系统精度和稳定性的主要因素,提出了车载光学平台隔振系统设计方案。采用ANSYS有限元方法分析了光学平台隔振系统的振动模态,完成了车载状况下的光学平台振动测试。分析与测试结果表明,该车载光学平台隔振系统具有良好的稳定性,且对环境强振动有很好的衰减作用。设计的技术方案及其振动测试, 对于各种车载精密光学系统和设备具有重要的工程应用价值。
车载 光学平台 隔振 有限元分析 振动测试 vehicle optical platform vibration isolation finite element analysis vibration test
中国电子科技集团公司光电研究院，天津 300000
介绍了电子方舱系统的总体布局方案，对方舱热源进行分析，提出了传热问题 ,并给出了解决方案。借助 Icepak软件，对方舱系统舱内热环境建模，仿真分析方舱总体布局设计方式下，舱内热环境能否满足电子设备通风冷却要求，同时兼顾操作人员的热舒适性。仿真计算表明，以 Icepak软件为工具开展的系统热仿真工作，对结构总体设计能够发挥较好的理论支撑与指导作用。
系统级 热仿真 电子方舱 system-level thermal simulation Icepak Icepak electronic shelter
1 东北电子技术研究所，辽宁 锦州 121000
2 总装备部某军事代表室，辽宁 沈阳 110000
分析了振动对光电设备的影响，针对光电设备中光学装置的减振设计，提出了三维减振设计构想。设计了一套既有隔振缓冲能力，同时也具备抑制角振动功能的三维减振系统。对三维减振系统的抗振动设计和抗冲击设计进行了分析计算，并通过台架试验验证了减振特性，能够满足光电设备的使用要求。
三维减振系统 传递率-频率关系曲线 隔振缓冲装置 线位移装置 3-DOF vibration reduction system transmissibility-frequency relation curve vibration isolation buffer device linear displacement device
