1 扬州大学 电气与能源动力工程学院, 江苏 扬州 225000
2 扬州大学 物理与科学技术学院, 江苏 扬州 225002
钙钛矿材料具有优异的光学性能和较高的载流子迁移率，成为空间太阳能电池领域极具竞争力的材料。然而空间粒子辐照容易改变材料结构和光学性能，导致其性能下降。为了探究电子辐照对CsPbBr3材料结构与光学特性的影响规律，本文开展了CsPbBr3材料电子辐照实验，利用高分辨透射电子显微镜表征CsPbBr3纳米晶微观形貌，并通过X射线衍射分析和X射线光电子能谱分析进一步探究晶体结构的变化趋势。研究发现：电子辐照后CsPbBr3纳米晶形貌变得粗糙，尺寸明显减小，并且纳米晶在高剂量电子辐照下变得紧凑，形成纳米团簇。其次，通过稳态紫外-可见吸收光谱图与光致发光谱图表征CsPbBr3材料的光学性能，并利用第一性原理计算分析辐照后晶格膨胀带来的带隙变化。研究证明电子辐照后纳米晶颜色加深，影响钙钛矿的透光率，进而增强了样品对光的吸收性能，同时电子辐照能够分解CsPbBr3纳米晶，特别是高剂量辐照后其光致发光性能降低了53.7%～78.6%。本文研究结果为钙钛矿纳米晶空间辐射损伤机理及应用研究提供了数据支撑。
CsPbBr3钙钛矿 电子辐照 晶体结构 光学性能 CsPbBr3 perovskite electron radiation crystal structure optical properties
1 南京邮电大学 贝尔英才学院, 南京 210023
2 南京邮电大学 理学院, 南京 210023
为了研究圆偏振强激光脉冲中高能电子辐射随时间的演化, 在拉格朗日方程和电子能量方程的基础上, 构建了高能单电子与强激光脉冲相互作用的模型, 采用MATLAB对此过程进行模拟和计算, 得到了电子辐射的空间分布随时间演化的仿真图像。结果表明, 受圆偏振紧聚焦强激光脉冲作用的电子所发出的电磁辐射能量会随时间由外而内呈现涡旋状的空间分布, 且在约1000 fs后集中在中心;辐射向内集中的速度会随时间逐渐放缓。此外, 单位立体角辐射能量的最大值也会随时间递增, 且变化速度先增大后减小。在450 fs附近, 辐射能量到达平台期, 此后继续缓慢增加, 直至1000 fs后稳定在1.18×10-12 J/cm2。此结果表明, 可以通过控制电子与激光相互作用的时间, 更快得到符合实验要求特性的电子辐射。
激光光学 电子辐射 数值模拟 圆偏振 Laser optics Electron radiation Numerical simulation Circular polarization
1 南京邮电大学贝尔英才学院, 南京 210023
2 南京邮电大学理学院, 南京 210023
为了探究激光的束腰半径b0对高能电子与激光脉冲对撞辐射特性的影响, 以Lorentz方程以及电子辐射方程为基础建立了紧聚焦圆偏振激光与单电子对撞模型。使用MATLAB进行数值计算, 获得了笛卡尔坐标系中电子的运动轨迹, 基于模拟计算的结果深入研究了紧聚焦圆偏振激光脉冲的束腰半径与电子间的辐射功率峰值之间的关系。结果表明: 当束腰半径较小时, 峰值辐射功率随着束腰半径的增大而增加, 在b0=1.7λ0处达到最大峰值辐射功率, 接着束腰半径的增大反而会引起峰值辐射功率的缓慢降低。此外, 寻找到了一个最佳的观测θ角区间［144°, 151.5°］, 在这一观测范围内能观测到较高的辐射功率, 且电子与圆偏振激光脉冲的对撞能产生超短阿秒脉冲。
激光光学 束腰半径 电子辐射 圆偏振激光 数值模拟 laser optics beam waist radius electron radiation circularly polarized laser numerical simulation
1 南京邮电大学 贝尔英才学院, 南京 210023
2 南京邮电大学 理学院, 南京 210023
为了研究激光脉宽对撞击电子后产生的辐射能量分布, 采用模拟计算的方法, 以Lorentz方程以及电子辐射方程为基础,建立了紧聚焦激光作用于静止单电子模型, 并通过MATLAB软件模拟了不同脉宽下的激光脉冲与电子作用后产生的电子辐射能量分布, 对飞秒紧聚焦椭圆偏振激光脉冲的脉宽与电子间的辐射功率峰值进行了深入研究。结果表明, 当紧聚焦激光脉冲遇到静止单电子, 在激光脉冲撞击电子时, 电子会发出辐射; 散射辐射在散射方向的中心呈尖锥状积累; 随着激光脉宽的增加, 辐射功率分布逐渐呈现出双峰形; 脉冲宽度越宽, 电子辐射功率峰值越小, 脉宽为10λ0时的峰值功率仅为脉宽为0.1λ0时峰值功率的1%(初始脉宽λ0=3.33fs), 同时辐射功率达到峰值所需时间越长, 最高峰的持续时间越长, 频谱函数的截止频率越低, 高频分量变少, 谐波次数增加。该结果对激光空气等离子体诊断方面具有重要意义。
激光光学 电子辐射 紧聚焦激光 椭圆偏振 数值模拟 laser optics electron radiation compact focused laser ellipsometry numerical simulation
1 西北核技术研究所 强脉冲辐射环境模拟与效应国家重点实验室， 西安 710024
2 湘潭大学 材料科学与工程学院， 湖南 湘潭 411105
3 西安高科技研究所， 西安 710025
4 中国电子科技集团公司第十八研究所， 天津 300384
5 上海空间电源研究所， 上海 200245
文章首先重点介绍了国内外开展GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池的电子、质子及其他辐射粒子或射线辐照实验的研究进展，然后从辐照损伤效应的仿真模拟研究、抗辐射加固技术、损伤预估方法等方面综述了GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池辐照损伤效应及加固技术的研究进展，最后梳理了当前GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池辐照损伤效应研究中亟待解决的关键技术问题，为深入开展GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池辐照损伤效应实验方法标准制定、损伤机理分析、在轨寿命预估及抗辐射加固技术研究提供了理论指导和实验技术支持。
GaInP/GaAs/Ge三结太阳电池 辐照损伤 位移效应 抗辐射加固 电子辐照 质子辐照 GaInP/GaAs/Ge triplejunction solar cells radiation damage displacement effect radiation hardening electron radiation proton radiation
北京大学 电子学院，区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室，北京 100871
自由电子与周围电磁环境互作用时可以通过不同的形式辐射电磁波。超材料是一种人工复合材料，可实现传统自然材料所不具备的电磁特性。基于超材料与自由电子之间的相互作用可以打破传统电磁辐射系统的限制，实现对辐射电磁波的极化、相位、波前等特性的灵活操控，这为发展新型的自由电子辐射器件提供了新思路。本文简单介绍了切伦科夫辐射、史密斯-珀塞尔辐射的产生机理，重点回顾了基于超材料的自由电子辐射的最新研究进展，并对未来的技术发展方向进行了展望。
自由电子辐射 切伦科夫辐射 史密斯-珀塞尔辐射 超材料 超表面 free-electron radiation cherenkov radiation smith-Purcell radiation metamaterials metasurface
黄翊东 1,2,3,4,5,*张巍 1,2,3,4,5冯雪 1,2,4,5刘仿 1,2,4,5崔开宇 1,2,4,5
1 清华大学电子工程系, 北京 100084
2 清华大学量子信息前沿科学中心, 北京 100084
3 北京量子信息科学研究院, 北京 100193
4 北京信息科学与技术国家研究中心, 北京 100084
5 北京市未来芯片技术高精尖创新中心, 北京 100084
微纳结构的物理机理和独特的光电特性为探索新型光电子芯片提供了可能。回顾了本研究组在微纳结构光电子芯片领域的研究成果。总结了各种微纳结构中光与物质相互作用的机理,介绍了具有自由电子辐射、实时光谱成像、声子传感、光轨道角动量辐射、光量子态产生及操控等功能的光电子芯片。
光电子学 微纳结构 光子晶体 光声晶体 自由电子辐射 光学轨道角动量 量子态产生及操控 中国激光
2021, 48(15): 1513001
1 燕山大学电气工程学院, 河北 秦皇岛 066004
2 清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室, 北京 100084
3 上海大学特种光纤与光接入网省部共建重点实验室培育基地, 上海 200444
为提高闪烁光纤辐射探测性能,采用改进的插棒法制备了基于高性能闪烁晶体材料LYSO∶Ce的石英包层晶体闪烁光纤。利用电子加速器进行电子辐照对比实验,研究了石英包层LYSO∶Ce闪烁光纤(SLCF)与现有的石英包层YAG∶Ce闪烁光纤(SYCF)的电子辐射响应,并进一步分析了光纤长度、光纤与辐射源距离对SLCF的辐射传感特性的影响。通过辐射实验验证了SLCF的辐射传感特性的可重复性。实验结果表明,SLCF具有优良的电子辐射响应和传感特性。
光纤光学 闪烁光纤 辐射传感 电子辐射
哈尔滨工业大学 航天学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
研究了电子辐射剂量对CMOS图像传感器性能的影响, 性能参数为平均暗电流输出和光强响应度。搭建了电子辐射场和光强响应度的测量系统, 在器件处于工作状态和非工作状态下分别对其辐射, 辐射剂量为: 5×103 rad、1×104 rad、7×104 rad、1×105 rad、5×105 rad。对于暗电流, 当辐射总剂量超过7×104 rad~1×105 rad之间的某一个阈值时, 暗电流随着辐射剂量的增长基本呈线性增加;光强响应方面, 当器件处于非工作状态接受辐射时, 辐射剂量对光强响应影响不大;当器件处于工作状态接受辐射时, 辐射剂量超过7×104 rad, 光强响应曲线会下移, 斜率减小, 灵敏度降低。理论分析后, 得到了暗电流随电子辐射剂量的变化模型。研究表明: 长期工作于空间环境下的CMOS图像传感器, 容易受到辐射总剂量效应的影响, 需采取一定的防辐射措施。
CMOS图像传感器 辐射效应 电子辐射实验 平均暗电流输出 光强响应度 CMOS image sensor radiation effect electron radiation experiment average dark current light intensity response 红外与激光工程
2016, 45(5): 0520006
哈尔滨工业大学航天学院, 黑龙江 哈尔滨 150001
电子辐射是空间辐射环境的重要组成部分, 也是地面模拟空间辐射环境的重要手段。为了研究半导体激光器在空间辐射环境下应用的可行性, 通过电子加速器的电子辐照模拟空间辐射环境, 以研究半导体激光器总剂量效应。实验结果表明, 半导体激光器的阈值电流随着辐照剂量的加大而增加, 斜率效率在106 rad之前随着辐射剂量的加大而略有增大。退火观测期间, 阈值电流在最初的两周内震荡变化, 总体趋势为增加, 直到两周后趋于稳定。对于接受辐射剂量较低的半导体激光器, 在实际使用中可以采用电流补偿的方法来消除辐射对其阈值及斜率产生的影响。
激光器 总剂量效应 电子辐照 阈值电流 半导体激光器
