作者单位
摘要
华中科技大学材料科学与工程学院,湖北 武汉 430074
激光增材制造可实现高性能金属复杂构件整体化成形,在航空航天、汽车、医疗等领域具有广阔应用前景。但是,高斯激光作用产生不均匀温度场、极高的温度梯度以及不稳定的流场,导致飞溅、球化、气孔、残余应力和裂纹等缺陷及各向异性的微观性能,影响了该技术更广泛的应用。光束矫形和场辅助原位调控激光增材制造过程是控制缺陷产生的有效方法。综述了国内外在光束矫形以及热、磁和超声多场调控金属激光增材制造领域的研究进展,重点揭示外场-激光-材料-组织-性能间的作用机理,并对多场调控金属激光增材制造未来发展进行了展望,可为金属激光增材制造的高性能调控提供有益参考。
激光技术 激光增材制造 光束矫形 磁场 热场 超声场 
中国激光
2024, 51(10): 1002306
邹金钊 1,3徐士专 1,3王鹏 1,**曹长青 1[ ... ]朱丽兵 2
作者单位
摘要
1 中国科学院上海应用物理研究所上海 201800
2 上海核工程研究设计院有限公司上海 200233
3 中国科学院大学北京 100049
U3Si2是轻水堆中最具前景的事故容错核燃料之一,有望在未来取代UO2核燃料而被广泛使用。目前,采用放电等离子烧结(Spark Plasma Sintering,SPS)技术制备U3Si2芯块的研究已被广泛报道,但SPS参数对芯块性能的影响还尚不明确。本文采用SPS技术制备了U3Si2芯块,并研究了不同烧结温度(1 000~1 300 ℃)和压力(30~90 MPa)对芯块的力学和热学性能的影响。利用激光导热仪测量了芯块的热扩散率,并计算出芯块的热导率。通过纳米压痕仪测量芯块的力学性能,包括硬度、杨氏模量和断裂韧性。研究结果表明:所制得的U3Si2芯块热导率在27~700 ℃范围内均呈现线性增加的趋势,并随着烧结温度和压力的升高而增大;芯块的硬度和杨氏模量随烧结温度升高而增大,且随着压力的升高呈现先增加后平缓的趋势,并在60 MPa趋于平缓;芯块的断裂韧性随烧结温度升高而降低,并随着烧结压力的升高而增大。基于上述结果,提出了优化的SPS参数。本研究将为高性能U3Si2燃料的制备提供参考。
U3Si2 事故容错燃料 放电等离子烧结 热学性能 力学性能 U3Si2 Accident-tolerant fuel Spark plasma sintering Thermal properties Mechanical properties 
核技术
2024, 47(2): 020605
Author Affiliations
Abstract
1 School of Integrated Circuits and Beijing National Research Center for Information Science and Technology (BNRist), Tsinghua University, Beijing 100084, China
2 Zhuhai Huafa Properties Co., Ltd, Zhuhai 519030, China
Phase-change material (PCM) is widely used in thermal management due to their unique thermal behavior. However, related research in thermal rectifier is mainly focused on exploring the principles at the fundamental device level, which results in a gap to real applications. Here, we propose a controllable thermal rectification design towards building applications through the direct adhesion of composite thermal rectification material (TRM) based on PCM and reduced graphene oxide (rGO) aerogel to ordinary concrete walls (CWs). The design is evaluated in detail by combining experiments and finite element analysis. It is found that, TRM can regulate the temperature difference on both sides of the TRM/CWs system by thermal rectification. The difference in two directions reaches to 13.8 K at the heat flow of 80 W/m2. In addition, the larger the change of thermal conductivity before and after phase change of TRM is, the more effective it is for regulating temperature difference in two directions. The stated technology has a wide range of applications for the thermal energy control in buildings with specific temperature requirements.
phase change composites controllable thermal rectification building applications 
Journal of Semiconductors
2024, 45(2): 022301
Author Affiliations
Abstract
State Research Institute Center for Physical Sciences and Technology, Savanorių ave. 231, LT-02300 Vilnius, Lithuania
We introduce a novel method to create mid-infrared (MIR) thermal emitters using fully epitaxial, metal-free structures. Through the strategic use of epsilon-near-zero (ENZ) thin films in InAs layers, we achieve a narrow-band, wide-angle, and p-polarized thermal emission spectra. This approach, employing molecular beam epitaxy, circumvents the complexities associated with current layered structures and yields temperature-resistant emission wavelengths. Our findings contribute a promising route towards simpler, more efficient MIR optoelectronic devices.
epsilon-near-zero thermal emitters indium arsenide LWIR (long wave infraRed) molecular beam epitaxy 
Journal of Semiconductors
2024, 45(2): 022101
作者单位
摘要
1 国防科技大学 前沿交叉学科学院,长沙 410073
2 国防科技大学 理学院,长沙 410073
针对高功率微波波形参数对限幅器温度分布特性的影响,基于双级PIN限幅器的场路协同仿真模型对微波脉冲幅值、频率对温度分布的影响展开了仿真研究。结果表明:微波脉冲幅值、频率的提升会使双级PIN限幅器中PIN二极管的高温区域分布向P区拓展、高温区域分布范围扩大;相对而言,微波脉冲幅值对温度分布的影响更为显著,频率对温度分布的影响相对较小。
高功率微波 PIN限幅器 微波效应 热效应 温度分布 high power microwave PIN limiter microwave effect thermal effect temperature distribution 
强激光与粒子束
2024, 36(4): 043022
作者单位
摘要
1 同济大学物理科学与工程学院精密光学工程技术研究所,上海 200092
2 上海大学理学院,上海 200444
3 中国科学技术大学国家同步辐射实验室,安徽 合肥 230029
Mo/Si多层膜是13.5 nm极紫外波段理想的反射镜膜系,它与极紫外光源的结合使得极紫外光刻成为了目前最先进的制造手段之一。极紫外光源的实际应用对Mo/Si多层膜提出了高反射率、高热稳定性、抗辐照损伤、大口径等诸多要求。针对极紫外光源用Mo/Si多层膜面临的膜厚梯度控制和高温环境问题,利用掩模板辅助法对大口径曲面基底上不同位置处的多层膜膜厚进行修正;选择C作为扩散阻隔层材料,对磁控溅射法制备的Mo/Si、Mo/Si/C和Mo/C/Si/C三种多层膜在300 ℃高温应用环境下的热稳定性展开了研究。研究结果表明:通过掩模板辅助的方式能够将300 mm口径曲面基底上不同位置处的Mo/Si多层膜膜厚控制在预期厚度的±0.45%以内,基底上不同位置处Mo/Si多层膜的膜层结构和表面粗糙度基本相同;引入C扩散阻隔层后,经过300 ℃退火,Mo/Si多层膜的反射率损失从9.0%减少为1.8%,说明C的引入能够有效减少高温对多层膜微结构的破坏和对光学性能的影响,提高了多层膜的热稳定性。
激光光学 极紫外光源 Mo/Si多层膜 磁控溅射 膜厚控制 热稳定性 
中国激光
2024, 51(7): 0701014
韩星 1,3江伦 1,2,*李延伟 3,**李骏驰 3
作者单位
摘要
1 长春理工大学光电工程学院,吉林 长春 130022
2 长春理工大学空间光电技术国家地方联合工程中心,吉林 长春 130022
3 季华实验室,广东 佛山 528200
提出了一种融合新型支撑方式与灵敏度分析的光机热集成分析与优化方法,用于设计超高精度深紫外光刻投影物镜系统。首先,采用轴向多点与周向三点胶接支撑相结合的新型支撑方式,实现了212.51 mm口径光学元件的超高精度定位要求。其次,通过对光学元件进行热力耦合分析,验证了光机系统的合理性。然后,在光机热集成分析条件下,分析了单个光学元件的灵敏度,以及全部光学元件表面变形对整体光学系统波像差均方根值和校准F-tan θF为焦距,θ为物方视场角)畸变的影响。最后,通过调整部分光学元件的灵敏度进行局部优化,并对整体光学系统的像质进行优化。结果表明:在热力耦合条件(参考温度为22.5 ℃、极限工作温度为±2.5 ℃、重力)下,光学元件的最大表面面型均方根(RMS)值为9.86 nm,能够满足超高精度定位要求。在光机热集成分析条件下(参考温度为22.5 ℃、极限工作温度为±2 ℃、重力),优化后光学系统的波像差RMS值小于10.50 nm,校准F-tan θ畸变小于6.00 nm,相较于优化前,波像差RMS提升了46.98%,校准F-tan θ畸变提升了77.69%,达到了设计要求。
光学设计 结构设计 光机热集成分析 Zernike多项式 有限元分析 
光学学报
2024, 44(7): 0722001
作者单位
摘要
1 广东晶科电子股份有限公司, 广东 广州  511458
2 华南理工大学物理与光电学院 广东省光电工程技术研究开发中心, 广东 广州  510640
3 华南理工大学 微电子学院, 广东 广州  510640
大功率白光LED封装主要分为玻璃荧光片封装和荧光粉胶封装。本文提出一种用荧光胶封装大功率白光LED的方法,优化白光LED的发光面的均匀性,并分析了荧光胶封装和用荧光片封装的大功率白光LED的光热性能。实验结果表明,在1 400 mA电流驱动下,荧光胶封装白光LED的光通量为576.07 lm,比荧光片封装白光LED的光通量高15.5%,光转换效率为35.8%。在温度从25 ℃提升到125 ℃的过程中,荧光胶封装器件的亮度衰减了20%,色温从5 882.11 K提高到6 024.22 K。荧光胶封装的白光LED在常温下的热阻为1.7 K/W,与玻璃荧光片封装的热阻接近。在840 h高温高湿老化和1 600 h高温老化实验中,荧光胶封装的相对光衰均能稳定在97%。
大功率白光LED 玻璃荧光片 荧光粉胶 光热性能 热稳定性 high power WLEDs PiG PiS photothermal performance thermal performance 
发光学报
2024, 45(3): 516
袁玮鸿 1,2庞然 2,*张粟 1,2张洪杰 1,2
作者单位
摘要
1 中国科学院长春应用化学研究所 稀土资源利用国家重点实验室, 吉林 长春  130022
2 中国科学技术大学 应用化学与工程学院, 安徽 合肥  230026
近年来,近红外荧光粉转换发光二极管(NIR pc-LED)在夜视、生物成像和无损检测等领域引起了广泛关注。然而,获得兼具高量子效率和优异热稳定性的近红外荧光粉仍然是一个巨大挑战。本文利用高温固相法合成了一种新型近红外荧光粉BaY2Al2Ga2SiO12∶Cr3+(BYAGSO∶Cr3+),并系统研究了材料的结构和发光性质。在440 nm蓝光激发下,BYAGSO∶Cr3+荧光粉的发射光谱在650~850 nm范围内呈现锐线和宽带的混合发射,源于Cr3+2E→4A2自旋禁戒跃迁和4T24A2自旋允许跃迁发射。该近红外发光表现出可观的量子效率和良好的热稳定性,最优化样品的外量子效率可达30.3%,在200 ℃时样品的发光强度可保持其在室温时强度的99%。通过将BYAGSO∶Cr3+荧光粉与450 nm蓝光LED芯片结合,我们封装了一个NIR pc-LED器件。该器件在300 mA驱动电流下,输出功率为70.83 mW;在20 mA驱动电流下,光电转换效率为11.20%。研究结果表明,BYAGSO∶Cr3+在NIR pc-LED领域具有良好的应用前景。
近红外发射 Cr3+ 热稳定性 量子效率 荧光粉转换发光二极管 near-infrared emission Cr3+ thermal stability quantum efficiency NIR pc-LED 
发光学报
2024, 45(2): 290
作者单位
摘要
1 南宁理工学院 文理学院, 广西 南宁  530100
2 浙江师范大学 物理系, 浙江 金华  321004
为了开发出高效稳定的单一基质白光发射荧光材料,本工作通过高温固相法成功合成了一系列La4GeO8∶Bi3+,Eu3+荧光粉样品,并通过X射线衍射、室温光谱、变温光谱等手段研究了实验样品的结构与发光性能。研究发现,Bi3+离子在该结构中占据两种不同的格位(Bi3+(Ⅰ)和Bi3+(Ⅱ)),且在紫外光激发下呈现两个峰值分别在475 nm和620 nm的宽带发射。对于Bi3+、Eu3+共掺样品,由于Bi3+(Ⅰ)与Eu3+之间的竞争吸收、Bi3+(Ⅰ)至Bi3+(Ⅱ)以及Bi3+(Ⅱ)至Eu3+的能量传递作用,可实现蓝色至红色、橙红色至红色的可调发光。特别地,样品La4GeO8∶0.07Bi3+,0.06Eu3+在313 nm光激发下可获得CIE值为(0.335,0.319)的优异白色发光。此外,该白光发射材料具有较佳的发光热稳定性,当温度升高至380 K时,发光积分强度仍然为室温的59%,表明其在白光二极管上具有潜在的应用价值。
La4GeO8∶Bi3+,Eu3+ 可调发光 发光热稳定性 白光二极管 La4GeO8∶Bi3+,Eu3+ tunable emission luminescence thermal stability white light emitting diodes 
发光学报
2024, 45(3): 450

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