1 中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷与超微结构国家重点实验室，上海 201899
2 暨南大学理工学院光电工程系，广东 广州 510632
3 同济大学物理科学与工程学院，高等研究院，上海 200092
当前，超强超快激光正朝着全固态、高重复频率、新波段等方向发展，而发展新型激光材料是其关键基础之一。稀土掺杂碱土氟化物激光晶体兼具有晶体的高热导和玻璃的宽光谱特性，在全固态重复频率超强超快激光领域具有重要应用。本文简要概述了萤石型氟化物晶体稀土离子团簇结构的基本特征、稀土离子局域结构的演变规律，围绕稀土掺杂碱土氟化物激光晶体的结构设计、光谱调控及激光应用，综述了局域结构设计在探索新型宽光谱超快激光材料方面的最新研究进展，并对其发展趋势进行展望。
局域格位结构 光谱性能调控 宽光谱超快激光 中红外激光 激光与光电子学进展
2024, 61(1): 0116002
Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Materials and Clean Energy, School of Physics and Electronics, Shandong Normal University, Jinan 250014, China
2 State Key Laboratory of Fluid Power and Mechatronic Systems, School of Mechanical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310030, China
Surface-enhanced Raman scattering (SERS) substrates based on chemical mechanism (CM) have received widespread attentions for the stable and repeatable signal output due to their excellent chemical stability, uniform molecular adsorption and controllable molecular orientation. However, it remains huge challenges to achieve the optimal SERS signal for diverse molecules with different band structures on the same substrate. Herein, we demonstrate a graphene oxide (GO) energy band regulation strategy through ferroelectric polarization to facilitate the charge transfer process for improving SERS activity. The Fermi level (Ef) of GO can be flexibly manipulated by adjusting the ferroelectric polarization direction or the temperature of the ferroelectric substrate. Experimentally, kelvin probe force microscopy (KPFM) is employed to quantitatively analyze the Ef of GO. Theoretically, the density functional theory calculations are also performed to verify the proposed modulation mechanism. Consequently, the SERS response of probe molecules with different band structures (R6G, CV, MB, PNTP) can be improved through polarization direction or temperature changes without the necessity to redesign the SERS substrate. This work provides a novel insight into the SERS substrate design based on CM and is expected to be applied to other two-dimensional materials.
surface-enhanced Raman scattering (SERS) ferroelectric PMN-PT graphene oxide (GO) photo-induced charge transfer (PICT) Opto-Electronic Advances
2023, 6(11): 230094
1 华南农业大学电子工程学院(人工智能学院), 广东 广州 510642人工智能与数字经济广东省实验室(广州), 广东 广州 510330国家柑橘产业技术体系机械化研究室, 广东 广州 510642
2 华南农业大学电子工程学院(人工智能学院), 广东 广州 510642
针对市场中存在广陈皮年份造假、 以次充好等问题, 提出一种基于黑寡妇优化算法(BWO)和支持向量机模型(SVM)的广陈皮陈化年份高光谱鉴别方法。 以四类陈化年份(5~20年)的广陈皮作为实验对象, 采集样本的高光谱图像数据(385~1 014 nm波长), 通过镜头校准和反射率校准后提取样本感兴趣区域的平均光谱数据。 首先, 采用多项式平滑算法(SG), 结合多元散射校正算法(MSC)和去趋势算法(detrend)对数据进行降噪处理; 然后, 分别采用连续投影算法(SPA)、 竞争性自适应重加权与逐步回归混合算法(CARS_SR)筛选出特征波段; 最后, 提出以均方根误差(RMSE)为适应度函数, 分别使用偏最小二乘判别分析模型(PLS)、 粒子群算法优化SVM模型(PSO-SVM)和蝗虫算法优化SVM模型(GOA-SVM)对广陈皮的陈化年份进行鉴别, 并通过采用BWO算法优化SVM模型(BWO-SVM)来得到鉴别模型的最优参数。 结果发现: SG_detrend算法对广陈皮高光谱数据具有较好的降噪能力, CARS_SR算法具有较好的特征信息提取能力; 与PLS、 PSO-SVM和GOA-SVM相比, BWO-SVM算法可以得到更好的鉴别模型控制参数; SG_detrend-CARS_SR-BWO-SVM模型对广陈皮陈化年份的鉴别准确率达到97.59%, RMSE为0.060 2, R2为0.952 9。 该工作为实现广陈皮陈化年份的快速无损鉴别提供了新方法, 也为便携式鉴别仪器或在线生产设备研发提供了理论依据。
高光谱 广陈皮 陈化年份 支持向量机 黑寡妇优化算法 Hyperspectral Cantonese tangerine peel Storage age Support vector machine Black widow optimization algorithm 光谱学与光谱分析
2023, 43(9): 2894
1 北京中材人工晶体研究院有限公司，北京100018
2 中材人工晶体研究院有限公司，北京100018
镁铝尖晶石(MgAl2O4)作为先进的透明陶瓷材料，具有透过波段宽、透过率高、各向同性，高熔点、高硬度、高强度、高电阻率、高热导率、高抗热震，耐腐蚀和耐高温等优异性能，可广泛应用于红外制导窗口、高马赫航空器的整流罩、透明装甲和极端环境下的光电设备窗口等关系**安全与高性能关键设备领域。本文简要介绍了镁铝尖晶石透明陶瓷的基本性能和国内外研制情况，重点介绍中材人工晶体研究院有限公司三十余年在镁铝尖晶石高纯粉体合成、镁铝尖晶石透明陶瓷成型烧结工艺和性能研究及应用开发方面所做工作，分析了材料研制中遇到的困难与在应用开发过程中面临的竞争和挑战，思考材料的研究方向、方法，并对其应用和发展予以展望。
镁铝尖晶石 透明陶瓷 粉体合成 成型烧结工艺 性能 应用 magnesium aluminate spinel transparent ceramics powder synthesis forming and sintering process property application
眼视光技术专业是建立在医学知识基础上的一门严谨的学科，学生不仅要掌握专业知识，还要通过实践学习掌握专业技能。通过分析当前眼视光技术专业人才培养存在的问题，提出专业实践育人的策略。通过该策略的实施，在育人方面取得了明显的成效。采用以学生为主体，结合专业特点的实践育人策略，可以有效提高学生的专业素养和技能水平，符合当前眼视光技术专业人才培养的要求。
眼视光技术专业 实践育人 人才培养 optometry and fitting major practical education talent cultivation
1 暨南大学光电工程系，广州 510632
2 广东省晶体与激光技术工程研究中心，广州 510632
本文采用激光加热基座法生长出一系列掺杂不同Er3+浓度(摩尔分数)的Er∶CaGdAlO4(Er∶CGA)激光晶体，并对制备出的系列晶体开展详细的光学性能研究。结合J-O理论计算和光学性能表征，通过对比吸收光谱中780~840和955~1 020 nm的最大吸收系数、吸收截面、半峰全宽和辐射寿命等，以及荧光发射光谱的发射强度、发射截面和能级荧光寿命等光学性能参数，得到Er3+的最佳掺杂浓度为5%。该工作为获得一种有望用于1.5~1.7 μm近红外波段全固态激光器的新型激光增益介质提供了一定的实验基础。
1.5~1.7 μm近红外激光 Er∶CGA晶体 激光加热基座法 光学性能 全固态激光器 增益介质 1.5~1.7 μm NIR laser Er∶CGA crystal laser-heated pedestal growth method optical property all-solid-state laser gain medium
1 暨南大学理工学院光电工程系，广州 510632
2 中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷与超微结构国家重点实验室，上海 201899
稀土掺杂萤石卤化物在国民经济、**建设等领域发挥着不可替代的作用。萤石卤化物特殊的晶体结构导致稀土离子团聚，目前针对稀土离子团聚的系统研究还比较少。本文以稀土掺杂萤石卤化物为研究对象，采用第一性原理计算系统研究了从稀土离子单体到高阶团簇的结构特征、演变规律、联系及其影响因素。研究发现，稀土离子单体中心1|0|0|11(C4v)和1|0|0|12(C3v)稳定性随离子半径变化而改变，且不同晶体的变化趋势不同，与晶格畸变分析结果一致。晶格畸变与库仑作用相互耦合决定了电荷补偿间隙卤离子的占位倾向性，即C4v和C3v中心的相对稳定性。此外，共价效应使得PbF2和SrCl2晶体单体中心结构及其稳定性与CaF2、SrF2和BaF2不同。研究还揭示了晶体离子性和晶胞尺寸对单体中心能量差斜率的影响。文中还研究了稀土离子高阶团簇的结构，其稳定性演变规律与单体中心相对应。本文提出了高阶团簇相对稳定性判据，为新型稀土掺杂萤石卤化物的探索、筛选和研发提供指导，有望进一步拓展其应用范围。
萤石卤化物晶体 稀土离子团簇 结构演变 晶格畸变 高阶团簇 fluorite halide crystal rare earth ion cluster structure evolution lattice distortion high-order cluster
1 辽宁科技大学材料与冶金学院，辽宁 鞍山 114051
2 辽宁省化学助剂合成与分离重点实验室，营口理工学院，辽宁 营口 115014
基于一种创新的废旧锂离子电池回收再合成的绿色循环路线，以熔融LiCl-KCl作为熔盐介质，废旧锂电池正极材料热还原转型产物LiOH·H2O与Co2O3为原料，通过熔盐法合成了锂离子电池正极材料钴酸锂LiCoO2，进而制备纽扣电池用以资源的循环利用。主要研究钴酸锂合成的反应动力学及反应条件对产物钴酸锂LiCoO2的材料结构、形貌结构的影响；通过电化学分析手段对钴酸锂LiCoO2的电池性能进行测试表征。结果表明：运用Kissinger法计算合成过程中的3个吸热反应过程的活化能依次为34.212 00、168.539 25、221.261 81 kJ·mol-1；在750 ℃焙烧6 h，产物LiCoO2具有良好的六方晶格结构；在0.2 C倍率、测试电压范围在2.4~4.2 V的条件下对电池进行充放电及循环性能测试，得出在750 ℃焙烧6 h合成的LiCoO2制备出的实验电池，其首次充放电比容量分别为150 mA·h/g和147 mA·h/g，Coulombic效率为98%，循环充放电50次之后的放电比容量仍有129 mA·h/g；经过倍率循环后电池仍有较好的充放电性能。
锂离子电池 熔盐合成 钴酸锂 回收 lithium-ion battery molten salt synthesis lithium cobalt oxide recovery
陈邱笛 1,2,3郑为比 1,2,3张沛雄 1,2,3,*李真 1,2,3陈振强 1,2,3
1 广东省晶体与激光技术工程研究中心，广东 广州 510632
2 广东省光纤传感与通信重点实验室，广东 广州 510632
3 暨南大学 光电工程系，广东 广州 510632
本工作首次在新型Nd∶Gd0.1Y0.9AlO3（Nd∶GYAP）晶体上实现了540 nm倍频绿光激光器。Nd∶GYAP晶体产生在1 μm波段的基频激光中心波长为1 079.4 nm，在此基础上利用LBO晶体产生的倍频绿色激光的中心波长为539.4 nm，阈值为46 mW，最大输出功率为65 mW。这一激光系统产生的约为540 nm的绿色激光相较于传统Nd离子掺杂的晶体1 064 nm激光倍频而来的532 nm绿色激光，可以有效地避开Nd3+位于530 nm附近的吸收峰。因此，具有更长波长、发射峰位于约540 nm处的绿色激光器可以使激光输出更有效，并扩展绿色激光器的应用。
LBO Nd∶GYAP 倍频 540 nm激光 绿色激光器 LBO Nd∶GYAP frequency doubling 540 nm laser green laser
