1 天津理工大学 理学院, 天津300384
2 中国电子科技集团公司第十八研究所, 天津 300384
为了对基于喇曼晶体的主要喇曼频移模和次级喇曼频移模的外腔式双波长喇曼激光器进行理论分析, 采用光场的波动方程和喇曼晶体中振动波的阻尼谐振子波方程推导出了描述基频光、喇曼光1和喇曼光2的耦合波方程组, 通过引入归一化参量对耦合波方程组进行了归一化, 并数值分析了输出镜反射率和归一化参量对外腔式双波长喇曼激光器性能的影响。结果表明, 选择对主要频移模反射率小于0.5且对次级频移模反射率大于0.5的输出镜、两个喇曼振动模的增益系数相差不大的喇曼晶体, 适当提高入射基频光的脉冲宽度可以提高次级喇曼频移模的转化效率, 可实现有效双波长运转。所提出的归一化耦合波理论可以作为分析外腔式双波长喇曼激光器的辅助工具。
激光器 双波长喇曼激光器 次级喇曼模 归一化耦合波理论 lasers dual-wavelength Raman laser secondary Raman mode normalized coupled wave theory
1 中国民用航空飞行学院空中交通管理学院, 四川 德阳 618000
2 空军石家庄飞行学院, 石家庄 050000
机载火控雷达大范围扇区搜索通常采用四行扫描方式进行。为了尽早发现目标, 相对于传统逐行四行扫描方式, 提出了一种回扫的四行扫描方式。假设目标可能出现在搜索扇区的每一个位置, 并且坐标服从二维均匀分布。在假定雷达单次扫描发现目标概率模型的基础上, 通过蒙特卡罗方法计算两种扫描方式的期望发现时间。经过仿真分析得出结论, 在一个雷达扫描周期内, 回扫扫描方式的目标期望发现时间要小于逐行扫描方式, 即在统计意义上能够实现比逐行扫描方式更快发现目标。
扇区搜索 四行扫描 机载火控雷达 扫描方式 sector search four-line scanning mode airborne fire control radar scanning mode
1 汕尾职业技术学院 海洋学院, 广东 汕尾 516600
2 汕尾市海洋产业研究院 新能源材料与催化工程研究中心, 广东 汕尾 516600
3 华南理工大学 微电子学院, 广东 广州 510640
以环保可降解的天然生物材料制备功能器件越来越受到关注, 利用天然鸡蛋清作为栅介质层, 采用射频磁控溅射法在其上沉积ZnO 薄膜有源层, 制备低压双电层氧化锌基薄膜晶体管(ZnO-TFT)并对其电学特性进行了表征, 研究了器件在栅偏压和漏偏压应力下电性能的稳定性及其内在的物理机制。该ZnO-TFT 器件呈现出良好的电特性, 载流子饱和迁移率为5.99 cm2/(V·s), 阈值电压为2.18 V, 亚阈值摆幅为0.57 V/dec, 开关电流比为1.2×105, 工作电压低至3 V。研究表明, 在偏压应力作用下, 该ZnO-TFT 器件电性能存在一定的不稳定性, 我们认为栅偏压应力引起的电性能变化可能来源于栅介质附近及界面处的正电荷聚集、充放电效应和新陷阱态的复合效应; 漏偏压应力引起的电性能变化可能来源于焦耳热引起的氧空位及沟道中的电子陷阱。
薄膜晶体管 氧化锌 双电层 偏压应力 稳定性 thin-film transistor zinc oxide electric double layer bias stress stability
1 西北大学文化遗产学院文化遗产研究与保护技术教育部重点实验室, 陕西 西安 710127
2 2. CNR-Institute of Geosciences and Earth Resources, Florence 50121, Italy
4 陕西省考古研究院, 陕西 西安 710054
5 西北工业大学文化遗产研究院, 陕西 西安 710072
文物和艺术品的无损分析是文化遗产科技保护的重点和难点。 该研究使用了一种遥感领域的地物光谱仪——便携式全波段高光谱感应器(Analytical Spectral Devices FieldSpec FR Pro 3)分析文物中常用的有机胶料。 这种高光谱感应器可以在0.2 s内获得一个350~2 500 nm全波段反射光谱, 其波段涵盖了可见光、 近红外和短波红外三个区域。 该研究选取蛋黄、 兔皮胶、 亚麻籽油三种中西方古代、 现代常用的胶结物作为研究对象, 分别以单组分、 与不同颜料的混合物两种形式来验证该设备无损分析的可靠性和实用性。 首先按照传统绘画技法, 使用四种不同颜料与上述胶结物的组合制备彩绘样品。 待样品完全干燥后, 使用探头直接接触法获取光谱信息, 并利用相关软件进行数据处理。 实验发现, 由于物化本质不同, 这三种胶结物的反射光谱在波长1 100~2 400 nm范围内的特征信息差异最为显著。 当胶料与无机颜料混合后, 这三种有机物的吸收峰位置相对于单组分出现了相同的三种变化: (1)波长1 507 nm处的肩峰消失; (2)波长约为1 943~1 922 nm处的宽峰偏移; (3)位于波长2 050 nm处的原N—H伸展和弯曲合频峰向右移动了约(20~2 070 nm)。 值得注意的是, C—H合频和倍频峰在单组分与混合物光谱中的位置保持一致。 这一系列谱图变化规律使得从混合物中鉴别胶料具有了可能性。 尽管在某些情况下, 和其他光谱分析技术类似, 混合后无机颜料和有机胶料吸收峰之间的相互干扰会影响胶料的鉴定, 但利用其一阶导数光谱能够协助各组分的准确表征。 结果表明, 该高光谱感应器能够有效鉴别有机胶料; 这种快速、 无损的分析方法不仅在实验室成分分析中具有可行性, 而且其便携的特点也适用于文物保护与修复现场的快速分析, 具有较好的实用性。
便携式高光谱感应器 反射光谱 文物保护 有机胶料 无损检测 Portable hyperspectral sensor Reflectance spectra Heritage conservation Organic binding media Non-invasive analysis 光谱学与光谱分析
2021, 41(9): 2886
中国科学技术大学 物理学院 光学与光学工程系, 合肥 230026
为了探究激光显示技术中白平衡点的选择, 基于颜色混合理论, 采用立体色域算法研究了三基色激光显示中白平衡点改变对立体色域的影响。以D65立体色域为标准, 结合色域覆盖率, 得到了激光显示系统合适的白平衡点选择范围。结果表明, 当白平衡点位于黑体轨迹上时, 不同的波长组合下, 白点色温的最佳选择都在6500K左右；进一步分析白点偏离黑体轨迹的情况, 可以得到不同波长组合下的激光显示系统白平衡点合适的选择范围。该研究可以为显示系统白平衡点的选择提供理论基础和依据。
激光技术 白平衡点 颜色理论 立体色域 色域覆盖率 laser technique white balance point color theory stereoscopic color gamut color gamut coverage
1 深圳大学物理与光电工程学院, 广东 深圳 518000
2 广东第二师范学院物理与信息工程学院, 广东 广州510303
3 深圳大学电子与信息工程学院, 广东 深圳 518000
作为一种新兴的二维材料,MXene是一种具有潜力的非线性光学材料,为此制备Nb2C纳米片并使用分光光度计测量其吸收谱。首先通过氢氟酸刻蚀和液相剥离来制备Nb2C纳米片,然后使用扫描电子显微镜来表征其形貌,最后通过实验对其进行讨论。实验结果表明,MXene所修饰的微纳光纤器件可以在通信波段实现四波混频现象,四波混频的转换效率增强5 dB;对于恒定的泵浦光,信号光的波长变化范围约为4 nm;当波长间隔为0.4 nm时,逐渐增加信号光和泵浦光的放大功率,则四波混频的转换效率会逐渐增加,转换效率和入射功率呈线性关系,转换效率并未出现饱和,为此其具有进一步提升的空间。
非线性光学 MXene 四波混频 光学学报
2021, 41(14): 1419001
Author Affiliations
Abstract
State Key Laboratory of High Performance and Complex Manufacturing, College of Mechanical and Electrical Engineering, Central South University, Changsha 410083, China
In this study, an effective method is proposed for controlling a titanium foil surface’s wettability. A microholes array series is fabricated on the surface of titanium foil by a femtosecond laser under different laser energy and pulse number. The changes of the titanium surface’s morphology are characterized. When placed in a darkroom with high-temperature treatment and immersed in alcohol under UV irradiation, respectively, the femtosecond laser treated surfaces display switchable wettability. It is demonstrated that the changing between Ti-OH and Ti-O prompts the transformation between superhydrophilic and superhydrophobic. Compared with existing reports, the switchable wetting cycle is shortened to 1.5 h. The functional surfaces with switchable wettability have potential applications in oil–water separation and water mist collection.
femtosecond laser titanium foil microholes array switchable wettability Chinese Optics Letters
2021, 19(8): 082201
1 国网山东省电力公司德州供电公司, 山东 253074
2 重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室, 重庆 400030
准确检测变压器油中溶解的甲醇含量对诊断绝缘纸的老化具有重要意义。本文选取乙腈为萃取剂, 与含有不同浓度甲醇的变压器油试样混合, 完成试样预处理工作。并采用拉曼光谱测定变压器油样品中甲醇的含量, 对比了基于拉曼光谱特征峰强度和基于拉曼光谱特征峰面积的定量分析方法。结果表明, 以拉曼光谱峰面积作为定量分析参量进行的拟合和误差计算的精度更高, 特别在低浓度情况下, 对检测变压器油中溶解的微量甲醇具有重要意义。
状态监测 甲醇 定量分析 萃取 拉曼光谱 State monitoring Methanol quantitative analysis Extraction, Raman spectroscopy
北京空间机电研究所 国防科技工业光学超精密加工技术创新中心(先进制造类)先进光学遥感技术北京市重点实验室, 北京 100094)
Ф1.3 m凹椭球面反射镜是某遥感器光学系统的主镜, 其定心精度要求苛刻。由于该反射镜口径大、顶点曲率半径长, 利用定心仪法进行定心的实现难度大, 精度低。通过分析非球面的两种偏心之间的补偿现象, 可知激光跟踪仪接触测量定心的精度仅为0.15°。三坐标仪接触测量定心的精度能够达到0.005°, 不过其量程受限, 且在光学加工时的反复搬运会造成不便。利用Offner零位补偿检验光路进行干涉法定心, 干涉法将反射镜偏心转换为检测系统波前的初级像差, 同样可以达到0.005°的精度。该检测方法的误差来源主要是干涉仪焦点位置误差, 是系统误差, 可以通过旋转反射镜进行多次定心测量的方法予以消除。完成了该反射镜的定心, 其结果与三坐标仪的测量结果对比, 两种偏心的最大偏差仅为0.023 mm和0.002°。实现了大口径凹非球面反射镜的原位定心测量。
光学检测 定心 零位检验 激光跟踪仪 optical inspection centering null compensation test laser tracker 红外与激光工程
2020, 49(1): 0113001
1 天津理工大学理学院, 天津 300384
2 中国电子科技集团公司第十八研究所, 天津 300384
在平面波近似下,由波动方程和拉曼介质的物质方程出发,忽略受激拉曼散射的瞬态效应,得到了描述外腔泵浦反斯托克斯激光器中一阶反斯托克斯光、泵浦光和一至三阶斯托克斯光相互作用的耦合波方程。引入归一化参量对方程组进行归一化处理,通过对归一化耦合波方程组进行数值求解,分析了归一化拉曼增益系数、归一化泵浦脉冲宽度和归一化波失配对外腔泵浦反斯托克斯激光器性能的影响。将实验数据代入耦合波方程中进行了验证,理论估算出的反斯托克斯光转化效率与文献报道数据基本一致,证明了该理论模型的正确性。通过分析理论计算结果提出了提高外腔泵浦反斯托克斯激光器转化效率的途径及辅助激光器设计的方法。
激光器 反斯托克斯散射 四波混频 外腔泵浦 耦合波方程 归一化理论
