红外与激光工程
2024, 53(2): 20230602
钙钛矿(ABO3)型压电陶瓷的发展已有几十年历史, 现存有大量数据, 从这些数据中寻找出材料结构与性能之间的关系很有意义。本工作收集了BiFeO3-PbTiO3-BaTiO3钙钛矿型压电陶瓷居里温度(Tc)实验数据, 通过机器学习，构建钙钛矿型压电陶瓷Tc的预测模型。热力学角度, Tc与约合质量符合二次多项式关系, 但偏差较大。选择元素信息、物理量、空间群编号等基础描述符, 利用基于压缩感知原理的SISSO(Sure Independence Screening and Sparsifying Operator)方法进行机器学习, 找出了Tc与成分之间的相关性。比较不同描述符在不同维度上的均方根误差RMSE (Root Mean Square Error), 发现描述符越多、越基础, 维数越大、RMSE越小。同时比较相同个数描述符在同一维度下的RMSE, 用约合质量、A位和B位的离子半径比、A位和B位的未填充电子数比和Ba、Pb、Bi的元素含量等六个描述符构建出最优的四维模型, 其RMSE为0.59 ℃, 最大绝对误差(MaxAE)为1.38 ℃, 外部测试的平均相对误差MRE (Mean Relative Error)为1.00%。结果表明，利用SISSO可以进行有限样本钙钛矿型压电陶瓷Tc的机器学习预测。
钙钛矿型压电陶瓷 机器学习 居里温度 SISSO perovskite piezoelectric ceramics machine learning Curie temperature SISSO
1 福州大学物理与信息工程学院, 福建福州 350116
2 福州大学福建省医疗器械和医药技术重点实验室, 福建福州 350116
3 福州大学电气工程与自动化学院, 福建福州 350116
4 福建工程学院信息科学与工程学院, 福建福州 350118
人乳头瘤病毒 (HPV)基因芯片检测装置可读取与分析 HPV芯片的杂交点信号值, 进而区分不同的 HPV病毒类型, 而检测装置照明的均匀性关系到 HPV芯片图像处理算法的可靠性与难度。为实现均匀照明, 优化了矩形 LED阵列排布并配置匀光扩散板。首先, 分析单个 LED灯珠的辐射强度分布, 建立矩形 LED阵列的理论模型; 然后, 在仿真软件中建立 4行 8列的矩形 LED阵列模型; 最后, 搭建 HPV基因芯片检测装置进行实验测试。实验结果表明, 该照明系统能使 70 mm×20 mm的目标被照面的灰度均匀度达到 95.6%, 满足了 HPV基因芯片检测装置均匀照明的要求。
HPV基因芯片 矩形 LED阵列 匀光照明 灰度均匀度 HPV gene chip rectangular LED array uniform illumination gray level uniformity
1 中国工程物理研究院 激光聚变研究中心 等离子体物理实验室, 四川 绵阳 621900
2 中国工程物理研究院 研究生部, 北京 100088
3 四川大学 电子信息学院, 成都 610064
在高功率密度下产生的非线性效应和材料损伤等问题限制了光纤激光器输出功率的进一步提高。利用大模场光纤降低光纤能量密度，提高非线性阈值是一种最为直接和有效的手段。以空气孔尺寸为光波长量级的全内反射型光子晶体光纤为对象，采用等效折射率模型分析了光子晶体光纤的单模特性，利用有限元法分析了结构参数对光子晶体光纤的模场面积和色散等光束质量参数的影响。设计了一种工作波长为0.40~1.55 μm，模场面积为112.74~258.87 μm2，且在1.27 μm附近可补偿色散的大模场光子晶体光纤。该研究可为高功率光纤激光器大模场光纤的进一步参数优化设计及元件加工提供重要参考。
光子晶体光纤 等效折射率模型 有限元法 大模场 无截止单模 可调色散 photonic crystal fiber effective index method finite element method large mode area no cutoff single mode tunable dispersion 强激光与粒子束
2014, 26(10): 101009
1 宜宾学院 物理与电子工程学院， 计算物理四川省高校重点实验室, 四川 宜宾 644000
2 成都医学院 人文信息管理学院 物理教研室， 成都 610081
3 四川大学 电子信息学院, 成都 610064
针对脉冲周期在ms量级、脉宽为ns量级的高功率激光系统输出的短脉冲串，根据其周期性特征及放大过程的特点，在忽略损耗系数和自发辐射的情况下，将1个周期近似分为泵浦和放大2个阶段。运用端面泵浦瞬态速率方程组，导出了2阶段变换时刻所对应的上能级粒子数之间的半解析关系式。据此，在模拟光纤长度对增益影响的基础上，研究了2阶段腔内平均上能级粒子数密度随时间的周期性变化关系，定量分析了脉冲前沿消耗增益对脉冲后沿形状的影响。结果表明：光脉冲前沿增益可达29.22 dB，其后沿增益低至0.82 dB，光脉冲后沿波形必然存在畸变，验证了所得结论的合理性。
光纤放大器 速率方程组 半解析 短脉冲串 动态响应 fiber amplifier rate equations semianalytical analysis train of short optical pulses dynamic response
1 长江师范学院物理学与电子工程学院， 重庆 408100
2 四川大学电子信息学院, 四川 成都 610064
利用标量解法，导出了弱导阶跃光纤线偏振模(LPmn)的场分布和LPmn混合模式的光强表达式。结果表明，低阶LPmn模的模场范围均随纤芯半径的增加而增大，随纤芯折射率的增加而缩小，随包层折射率的增加而扩大；随传输距离和模式混合份额的增加，LPmn混合模式的光强减少；非相干混合模的M2因子随高阶模式光强所占分额的增加而逐渐变大，M2并非一直随纤芯半径的增加而增大，存在着一个临界值a=30 μm。
导波光学 标量法 线偏振模 模式特性 阶跃光纤 激光与光电子学进展
2011, 48(11): 110604
1 长江师范学院 物理学与电子工程学院, 重庆 408100
2 四川大学 电子信息学院, 成都 610064
运用傅里叶光学分析法推导出系统抖动造成单个光源的相位和振幅发生波动时的远场光强表达式，以1维阵列为例分析了系统抖动对远场的影响。研究表明：随着参与合束的发光单元数目的增加，尖峰变锐,能量更集中;系统抖动引起了远场峰值光强的减少，出现了本底现象，破坏了远场的对称性和光束质量；激光阵列单个光源的相位随机抖动应该控制在3π/8范围内;相干合束发光单元数目越多，系统抖动对远场的影响越小。
傅里叶光学 相干合束 相位波动 振幅波动 远场特性 Fourier optics coherent combination phase fluctuation swing fluctuation far field characteristics
为了研究水与纳秒激光相互作用的现象,利用相机拍摄了经显微镜放大之后的击穿区域的图像。激光射入水中后,若激光功率超过击穿阈值,水被击穿,在传播方向上形成纺锤形状的等离子体光点,同时在纵向上出现光束分裂和多丝现象。增大入射能量,传输方向上光点变密,纵向上多丝现象更加明显。利用B-T理论模拟了一维光场经调制之后的光场分布,与实验结果吻合较好。
水击穿 成丝 非线性自聚焦 等离子体散焦 breakdown of water filaments nonlinear self-focusing plasma defocusing
1 四川大学电子信息学院, 四川 成都610065
2 华北光电技术研究所, 北京100015
该文从理论上分析了不同泵浦波形下的荧光衰减规律, 提出了一种在不同泵浦波形下测量荧光寿命的新方法——双脉冲探测法, 即利用探测泵浦脉冲与荧光衰减脉冲的方法测量荧光寿命。 通过对样品钕玻璃及Cr∶ZnSe晶体的荧光寿命测量表明: 利用该方法在不同泵浦波形下能够实现可见及近红外到中红外激光介质的荧光寿命测量。 因此, 利用该测量方法能够方便、 有效的避免通过解卷积求样品荧光寿命的繁琐过程, 对测量激光介质在不同泵浦波形下的荧光寿命具有参考价值。
泵浦波形 荧光寿命 双脉冲探测 激光介质 Pump waveform Fluorescence lifetime Double-pulse detection Laser medium 光谱学与光谱分析
2010, 30(11): 3013
1 河南科技大学 物理与工程学院, 河南 洛阳 471003
2 四川大学 电子信息学院, 四川 成都 610064
给出了描述半导体激光器列阵(LDA)稳定状态的非线性方程组。对非线性方程组进行了分析, 研究了LDA在稳态运行时的特性。分别分析了LDA在同相模运行和反相模运行时, 载流子浓度、振荡频率以及光子数密度与自由运行时相比较所发生的变化。
同相模 反相模 锁相 半导体激光器列阵 In-phase mode out-phase mode phase-locked laser diode array
