表面硬度是表征钢铁特性的重要参量之一, 表面硬度的检测可以把关工业生产质量。 在自行搭建的LIBS实验平台获取激光诱导击穿光谱(LIBS), 控制激光能量为30 mJ, 比较了基体元素Fe Ⅰ 404.58 nm和合金元素Mn Ⅰ 403.07 nm的光谱强度与6个不同D2钢硬度的样品(经过不同热处理得到不同硬度)之间的相关性, 发现合金元素Mn的光谱强度与硬度的决定系数(0.934)高于基体元素Fe的决定系数(0.916)。 采用LIBS中Fe的离子与原子光谱强度比及激光诱导等离子体温度表征不同热处理的D2钢硬度, 选择Fe Ⅱ 275.57 nm和Fe Ⅰ 276.75 nm的两条特征谱线作为分析谱线, 建立了表面硬度与光谱信号之间的关系(决定系数为0.964); 激光诱导等离子体温度作为等离子体重要参数与硬度建立了很强的正相关性(决定系数为0.977)。 D2钢表面硬度可以通过不同热处理改变组织进而改变硬度, 同时加入合金元素(例如通过加入Mn可以细化晶粒改善钢的硬度)也可以改变硬度。 实验同时建立了不同含量Mn的D2钢硬度与光谱强度(Mn Ⅰ 403.07 nm)之间的相关性, D2钢的硬度不随Mn含量的增加而单调增加, 而光谱强度却随硬度有一致性变化。 实验结果表明利用基体元素Fe、 合金元素Mn, Fe元素离子与原子光谱强度比和等离子体温度可以与不同硬度D2钢建立正比关系, 光谱强度有效地表征了不同热处理得到的D2钢硬度; 不同Mn含量得到的D2钢硬度有效地验证了光谱强度表征硬度的可行性。 因此, LIBS光谱技术表征钢铁材料硬度特性得到了实验验证, 展现了工业现场控制中的应用前景。
激光诱导击穿光谱 D2钢 硬度 等离子体温度 Laser induced breakdown spectroscopy D2 steel Hardness Plasma excitation temperature 光谱学与光谱分析
2020, 40(12): 3895
量子光学与光量子器件国家重点实验室(山西大学) 山西大学光电研究所, 山西 太原 030006
我们在实验中演示了520nm单频绿光泵浦的基于周期极化磷酸钛氧钾(PPKTP)晶体的780nm+1560nm双共振光参量振荡器,高效制备780nm+1 560nm连续可调谐双色下转换光场.该参量振荡器可输出93.3 mW的1 560nm单频激光和44.6 mW的780nm单频激光.通过改变PPKTP晶体的温度所得到的波长粗调范围为:信号光1 529.81nm ～ 1 573.83nm (～ 44nm),闲置光788.26nm ～ 777.20nm (～ 11nm);通过连续调谐520nm泵浦激光频率初步得到的闲置光在780.24nm(铷原子D2线)处频率连续调谐范围约1.6 GHz.
双共振光学参量振荡器 铷原子D2线 PPKTP晶体 doubly-resonant optical parametric oscillator (DRO rubidium D2 line PPKTP crystal
中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院大气成分与光学重点实验室, 安徽 合肥 230031
受激拉曼散射是扩展激光波长的重要方法，但是气体中非线性光学过程对受激拉曼光的影响非常复杂，实验研究受激拉曼光与气体气压及拉曼池耦合透镜焦距的关系是实际应用受激拉曼光的重要手段。设计了受激拉曼实验装置及其测量系统，采用Nd:YAG 激光器的四倍频激光266 nm 作为抽运源，活性气体（H2、D2及H2/D2混合气体）分别被密封在长为100 cm 的拉曼管中，输出的拉曼激光由棱镜分光后用能量计采集保存用以研究拉曼散射特性。给出了H2、D2及H2/D2混合气体的各级Stokes和反Stokes受激拉曼激光能量与气体气压及透镜焦距的关系。获得了217.84~447.15 nm 之间的12 条激光谱线，有效地扩展了拉曼激光的应用范围。研究结果对气体受激拉曼光的实际应用具有十分重要的价值。
散射 受激拉曼散射 四波混频 氘气 氢气 激光雷达
1 电子科技大学中山学院电子薄膜与集成器件国家重点实验室中山分实验室, 广东 中山 528402
2 华南师范大学光子纳米生物技术研究中心,广东 广州 510631
3 山东科技大学理学院,山东 青岛 266510
4 中山大学光电材料与技术国家重点实验室,广东 广州 510275
利用连续运转二氧化碳激光器的9R(22)输出谱线泵浦重水气体(D2 O)分子 可以产生波长为385 μm,频率为0.78 THz的连续激光辐射输出, 采用半经典理论分析方法并结合三能级系统模型可以对此激光过程进行有效的分析,通过合理近 似简化了求解过程,得到了光场中太赫兹激光信号增益系数Gs和泵浦光信号吸收系数Gp的解析表达式, 通过对求解结果的分析,计算出产生THz激光振荡的泵浦阈值条件为6.24×10－3 W/mm2。一般情况下, 在泵浦激光输出光斑面积为0.25 mm2时,要求泵浦激光谱线的输出功率达到1.6 mW以上才能形成THz激光辐射。
激光物理 泵浦阈值 半经典理论 重水气体分子 太赫兹技术 laser physics pump threshold semi-classical theory D2 O gas molecule terahertz technology
中国工程物理研究院核物理与化学研究所, 四川 绵阳 621900
应用拉曼光谱法对氘气在不同条件下的谱峰信噪比进行了实验研究。 采用32 mW功率的Ar+激光器(514 nm), 通过石英玻璃管, 研究了光栅、 激光功率、 曝光时间和气体压强对氘气拉曼谱图信噪比的影响, 得出了氘气拉曼光谱信噪比与激光功率、 曝光时间和气体压强呈正比关系。 绘制出适用于本套实验仪器的不同压力与信噪比的标准曲线, 并用三组随机样品对关系式SNR(J 2→2)=10.6×10-4p+1.271 34进行验证。 当氘气压强为21 280 Pa时, 相对误差是4.8%, 并且当压强增大到67 235 Pa时, 相对误差下降到1.46%。
拉曼光谱 定量分析 氘气 信噪比 Raman spectra Quantitative analysis D2 SNR
College of Optoelectronic Science and Engineering, Huazhong University of Science and Technology, Wuhan 430074, China
Frontiers of Optoelectronics
2009, 2(2): 178
1 四川大学原子与分子物理研究所,成都,610065
2 中国工程物理研究院,绵阳,621900
采用Gaussian03程序及密度泛函(B3P86)方法,对Zr原子利用外部基函数8s7p3d,对H2(D2,T2)利用6-311g* *全电子基函数,优化了在外电场作用下ZrH2分子微观结构,研究了锆与氢同位素气体反应的热力学函数及氢同位素平衡压力随温度和外电场的变化关系.研究表明:随着正向电场的增加,分子微观结构及其气体平衡压力发生明显变化.在293.16K,外电场从-0.004 a.u.到0.004 a.u.变化时,氢平衡压力相差六个数量级.说明外电场对金属氢化物的热力学函数具有一定的影响.
固溶体 外电场 热力学函数 ZrH2(D2 T2) 原子与分子物理学报
2007, 24(3): 554
中国科学院安徽光学精密机械研究所大气光学实验室, 安徽 合肥 230031
提出了一种新的差分吸收激光雷达(DIAL)技术探测大气环境SO2。利用Nd:YAG激光器的四倍频266.0 nm抽运甲烷和氘气,可以获得它们的一级斯托克斯拉曼频移波长288.38 nm和289.04 nm。SO2对波长为289.04 nm的激光吸收较强,对288.38 nm的激光吸收较弱,波长对288.38 nm和289.04 nm可用于大气SO2的测量。利用这种技术,建立了一台测量大气SO2的差分吸收激光雷达,并进行了实际测量和初步研究,对激光雷达测量SO2误差的主要来源进行了分析,并估计了测量误差的大小。差分吸收激光雷达的测量结果与仪器测量结果相比具有可比性。
大气与海洋光学 差分吸收激光雷达 拉曼频移 甲烷 氘气
1 中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学技术国家重点实验室,西安,710068
2 西北大学,西安,710069
3 中国科学院植物研究所,北京,100093
采用分幅扫描单光子计数荧光光谱装置,研究温度升高对PSⅡ CP47/D1/D2/Cyt b559复合物能量传递的影响.获得分别在20℃、42℃和48℃处理后,CP47/D1/D2/Cyt b559复合物主发射峰所在的波长未发生多大改变,均在682 nm,但其荧光强度逐渐降低,而大约730 nm处主发射峰的振动副带发生了明显的变化,42℃其弱峰趋势已不显著,相对荧光强度下降,48℃弱峰趋势已完全消失;最大峰值处获得两个时间组分,这两个组分都属于电荷重组.其中,1～2 ns组分随处理温度的升高变化不大,而7～20 ns组分随温度升高变化较大,并且逐渐延长.因此,处理温度的升高使CP47/D1/D2/Cyt b559复合物的二级结构、色素分布的空间位置发生变化,从而影响了CP47/D1/D2/Cyt b559复合物中的能量传递以及电荷重组.42℃已对其造成影响,而48℃对其影响很大.
光系统Ⅱ 温度 荧光发射谱 CP47/D1/D2/Cyt b559
山西大学光电研究所量子光学与光量子器件国家重点实验室,太原,030006
利用铯原子D2线的调制转移光谱的鉴频特性,实现了光栅外腔式主振荡器-功率放大型(MOPA)半导体激光器相对于铯原子62S1/2F=4→62P3/2 F′=5超精细跃迁的偏频锁定,在100 ms内激光频率的相对起伏小于±280 kHz.相对于一般的饱和吸收锁频方法而言,调制转移光谱在锁频中的应用不仅彻底消除了Doppler背景对锁频的影响,而且还避免了对激光器直接进行频率扰动而带来的附加频率噪音.
铯原子D2线 无调制扰动锁频 调制转移光谱
