中国科学院上海光学精密机械研究所，上海 201800
掺镱大模场光子晶体光纤在高峰值功率超快激光放大器中有着重要的应用价值，其研究得到了广泛关注。首先简要介绍了国内外掺镱大模场光子晶体光纤的研究进展，阐述了掺镱大模场光子晶体光纤的基本设计思路，对比说明了保偏型掺镱光子晶体光纤的设计制备方法。重点介绍了近十年来中国科学院上海光学精密机械研究所在掺镱大模场光子晶体光纤方面的研究进展。包括掺镱大模场光子晶体光纤的纤芯折射率大小和均匀性控制、光子晶体光纤微结构控制等关键技术。采用自主研制的四种芯径为40~100 μm的掺镱大模场光子晶体光纤开展了皮秒脉冲激光放大实验。利用40 μm芯径的保偏掺镱光子晶体光纤实现了平均功率为100 W、光束质量因子（M2）小于1.4的稳定输出，偏振消光比为12 dB。利用100 μm芯径的保偏掺镱大模场光子晶体光纤实现了M2小于1.5的高光束质量脉冲放大。上述研究为掺镱大模场光子晶体光纤的国产化应用奠定了基础。
光纤光学 掺镱石英玻璃 大模场光子晶体光纤 皮秒脉冲激光放大 光纤激光
1 华南理工大学材料科学与工程学院，广州 510640
2 北方民族大学材料科学与工程学院，银川 750021
采用固相法合成了高近红外(NIR)反射金红石型钛镍黄色料，并以SiO2气凝胶为基体，制备一种网络状NIR反射金红石型钛镍黄/硅气凝胶复合色料，测定了其结构特征和呈色性能，并分析其NIR反射效应和隔热性能。结果表明，添加1% (质量分数)助烧剂NaF所固相合成的金红石型钛镍黄色料呈色性能(b*=54.24)和NIR反射性能优异；所制备的网络状金红石型钛镍黄/硅气凝胶复合色料具有良好呈色性能、低透过率、高NIR反射率(96.60%)和低导热系数[0.068 54 W/(m·K)]，表明其具有优异的隔热性能。此外，还探讨了该复合色料的制备机制和隔热机理。
色料 近红外反射 气凝胶 隔热 pigment near infrared reflectance silica aerogel thermal insulation
1 模拟集成电路国家级重点实验室, 重庆 400060
2 中国电子科技集团公司第二十四研究所, 重庆 400060
A型号硅橡胶粘接在镀Ni管壳侧壁后存在开裂情况, 包括初始加工后胶点开裂、经历单次清洗后开裂, 以及经历随机振动等可靠性试验后开裂, 这会导致连接失效等一系列可靠性问题。文章针对A型号硅橡胶在镀Ni管壳侧壁引线加固时出现开裂的问题, 进行了引线粘接极限破坏力理论计算、不同胶点直径和粘胶间距的仿真, 以及等离子清洗提升表面能等研究。研究结果表明, 优化引线粘接结构并对镀Ni管壳进行等离子体清洗可以明显提升A型号硅橡胶在镀Ni管壳侧壁粘接的可靠性。相关研究结果可以用于A型号硅橡胶实际生产。
硅橡胶 镀Ni管壳 表面能 开裂 silica gel nickel-plated metallic package surface energy cracking
西南科技大学 核环境安全技术创新中心，四川 绵阳 621010
熔石英元件的抗激光损伤性能对高能激光器的稳定运行具有重要意义。为了提升熔石英元件抗激光损伤性能，针对传统氢氟酸蚀刻产生再沉积物的缺点，提出了采用有机氟酸蚀刻提升熔石英元件抗激光损伤性能的方法。有机氟酸蚀刻的优势在于产物具有较好的溶解性，因而产生再沉积物的可能性降低。采用有机氟酸溶液静态蚀刻熔石英元件，并对元件的表面质量、透过率和激光损伤密度进行了表征分析。表面质量和透过率的结果一致显示熔石英元件经有机氟酸蚀刻后，元件表面的再沉积物和污垢较少，表明有机氟酸具有较好的抑制再沉积物生成的效果。激光损伤密度结果显示，有机氟酸蚀刻熔石英的深度为6 μm时，元件的平均激光损伤密度为0.26 cm−2，接近先进缓释处理2（AMP2）工艺的水平。基于有机氟酸蚀刻提高熔石英元件的抗激光损伤性能为激光负载能力的提升开辟了一条新途径。
有机氟酸 静态蚀刻 激光损伤 再沉积物 熔石英 organic fluoric acid static etching laser damage deposition fused silica 强激光与粒子束
2023, 35(11): 111005
1 河北科技大学材料科学与工程学院, 石家庄 050018
2 河北省柔性功能材料重点实验室, 石家庄 050018
3 河北环瑞化工有限公司, 石家庄 050035
研制高性能隔热材料对发展航空、建筑、运输等领域具有重要意义。二氧化硅(SiO2)纤维具有低密度、低热导、抗氧化的优点, 是一种极具发展潜力的隔热材料。然而, SiO2纤维的热导率有待进一步降低, 如何进一步提升其隔热性能是一个重要课题。本文从SiO2纤维的隔热机理出发, 首先分析了不同形貌(实心、中空、多孔)SiO2纤维的制备方法及研究现状, 并总结了SiO2纤维与有机材料、无机材料等复合的研究进展。同时, 简述了隔热材料目前的主要应用领域, 最后展望了SiO2纤维基隔热材料在未来的发展方向。
二氧化硅 纤维 隔热 复合材料 silica fiber thermal insulation composite
北京理工大学 光电学院 “复杂环境智能感测技术”工信部重点实验室, 北京 100081
熔融石英玻璃因具有耐热性高、热膨胀系数低、绝缘性能好等优点, 广泛应用于航空航天、微光学元件、**等领域, 并对其加工精度和表面质量提出了更高的要求。由于飞秒激光具有“冷加工”的特点, 因此在熔融石英玻璃微纳加工方面展现出独特优势。采用波长为1030nm、重复频率为100kHz、脉宽为290fs的飞秒激光对熔融石英玻璃进行加工, 确定了不同物镜下熔融石英玻璃的损伤阈值, 研究了不同物镜下的激光功率、扫描速度、离焦量、扫描次数对加工线槽的影响, 使用逐层叠加加工的方法在低功率下得到了高深宽比(4∶1)的线槽, 并且提高加工线槽的宽度与深度的可控性, 可以在较薄熔融石英玻璃(200μm)上进行微纳加工。
激光技术 熔融石英玻璃 飞秒激光 微纳加工 损伤阈值 逐层叠加加工 laser techniques fused silica glass femtosecond laser micronano machining damage threshold layer by layer processing
1 中国科学院上海光学精密机械研究所精密光学制造与检测中心，上海 201800
2 中国科学院大学材料科学与光电技术学院，北京 100049
大气等离子体刻蚀是一种非接触式、材料去除可控的加工方法，在光学元件的高精度加工中具有广泛的应用前景。但是大气等离子体刻蚀后元件存在表面形貌恶化的问题，严重影响元件的性能和使用寿命。进行氢氟酸刻蚀实验，证明了元件表面形貌的恶化是由氟碳化合物和表面凹坑微结构两个原因引起的。为了解释表面凹坑微结构的形成，提出基于micro-mask壁面反射增强理论的凹坑形成模型，并开展了样品表面旋涂金纳米颗粒充当micro-mask的刻蚀实验。实验结果验证了micro-mask壁面反射增强模型的正确性，为解决大气等离子体刻蚀后元件表面形貌恶化问题提供了新的思路和方法。
壁面反射增强 熔石英 表面形貌 形成机理 大气等离子体 光学学报
2023, 43(21): 2124002
Ⅳ类石英玻璃是一种重要的特种玻璃材料，在光学探测、惯性导航等领域内具有重要作用。光学均匀性是表征光学玻璃结构均匀性的一种重要方法，Ⅳ类石英玻璃的光学均匀性与硅氧网络结构分布一致性密切相关。本文通过四步法光学均匀性测试、紫外-可见-近红外光谱、红外反射光谱等方法，研究了羟基、金属杂质及氧缺陷的径向分布特点和硅氧键键角的径向变化，采用相关性分析研究了各影响因素对样品光学均匀性的影响。结果表明：表示玻璃光学均匀性的波前畸变t0Δn沿玻璃半径先降低后升高；羟基的径向分布整体上与t0Δn的径向变化相反，200 nm处透过率径向变化、硅氧键键角径向变化与t0Δn的径向变化相近；羟基对Ⅳ类石英玻璃光学均匀性的影响较小，金属杂质、氧缺陷及硅氧键键角的径向变化是影响Ⅳ类石英玻璃光学均匀性的主要因素。
Ⅳ类石英玻璃 光学均匀性 径向变化 相关性分析 羟基 氧缺陷 硅氧键键角 type Ⅳ silica glass optical homogeneity radial variation correlation analysis hydroxyl oxygen vacancy silicon-oxygen bond angle
1 武汉科技大学资源与环境工程学院，武汉 430081
2 湖北理工学院矿区环境污染控制与修复湖北省重点实验室，黄石 435003
3 湖北理工学院先进材料制造与固废资源化协同技术湖北省工程研究中心,黄石 435003
本文以正硅酸乙酯(TEOS)为原料，在以氨水为催化剂的碱体系中，采用溶胶-凝胶法制备了二氧化硅溶胶。通过SEM-EDS、XRD、热重分析、激光粒度分析、Zeta电位等分析手段，研究了氨水的加入量对二氧化硅溶胶粒径以及稳定性的影响。研究结果表明，当pH值在11~12、氨水与TEOS的摩尔比R(n(NH3·H2O)∶n(TEOS))在1~10时，随着R值的增大，二氧化硅溶胶平均粒径y与R值x呈指数相关趋势，其拟合函数为y=2.22x1.79，相关性为0.96，粒径从10.17 nm (R=1)增加到142.48 nm (R=10)，且胶粒的粒径分布半高宽从9.89 nm (R=1)增加到171.61 nm (R=10)。二氧化硅溶胶的稳定性则与氨水的加入量呈下抛物线趋势，其凝胶时间从684 h (R=1)下降到28 h (R=5)，再上升到780 h (R=10)。
氨水 溶胶-凝胶法 二氧化硅溶胶 粒度 稳定性 纳米结构 ammonia sol-gel method silica sol particle size stability nanostructure
