采用物理气相传输(PVT)法通过同质外延生长获得14 mm×12 mm的AlN单晶样品。对样品进行切割、研磨、化学机械抛光处理后，采用拉曼光谱仪、高分辨X射线衍射仪、X射线光电子能谱仪、光致发光光谱仪对样品进行测试表征。拉曼测试结果表明，晶体中心区域的拉曼光谱E2(high)声子模的半峰全宽为3.3 cm-1，边缘区域E2(high)声子模的半峰全宽为4.3 cm-1，晶体呈现较高的结晶质量。XRD摇摆曲线表征结果显示，外延生长后的晶体中心和边缘区域的摇摆曲线半峰全宽增大至100″和205″，表明晶体内存在缺陷。XPS测试结果表明，晶体内存在C、O、Si杂质元素，杂质的原子数分数分别为0.74%、1.43%、2.14%，晶体内发现以氧杂质为主的Al—O、N—Al—O等特征峰。光致发光光谱测试结果显示，晶体内存在VAlON复合缺陷和VAl点缺陷。

With the incorporation of noble metal materials, photonic crystal fibers (PCFs) could be performed as an effective platform for refractive index sensing of the filling analytes. Furthermore, by coating functional dielectric layers upon the metal surfaces, the resonance energy transfer is modulated from the core mode of the PCFs towards the surface plasmon resonance mode of the metals, and the sensing performance could be boosted. Here, considering that the exciton-plasmon coupling is efficient between perovskite quantum dots (QDs) and gold, a kind of CsPbBr3 QDs/Au bilayer coated triangular-lattice PCFs has been simulated numerically as the refractive index sensors. With the optimization of the QDs and gold layer thicknesses, together with the variation of the central hole size of the PCFs, in the refractive index (RI) region of 1.26 to 1.34, a rather narrow full width at half maximum (FWHM) of the loss spectra was achieved as 13.74 nm when the central hole size was 1.28 μm and the highest figure of merit was 63.79 RIU (the central hole size was 1.53 μm). This work demonstrates that the analyte identification accuracy was enhanced by FWHM narrowing of the loss spectra; in addition, taking the abundance of the material choice of perovskite QDs into consideration, more analytes could be detected effectively. Moreover, by adopting asymmetric structures, the sensitivity of the PCFs based refractive index sensors could be further improved.

在低计数率背景下X射线谱的高精度测量受X射线流的统计涨落影响, 统计涨落决定了给定探测器能量分辨率的理论极限, 而其他因素的影响则可以通过适当的噪声滤除和电子技术来降低。 以往关于能量分辨率的研究大多利用谱反卷积对获取到的能谱进行后处理, 从而降低特征峰的半高宽(FWHM)。 这些后处理方法是基于将获取到的能谱建模为输入能谱和探测器响应函数这两个随机变量的函数, 往往计算量极大, 执行效率低。 针对上述问题, 提出一种多脉冲局部平均(MPLA)算法对X射线光谱数据处理平台进行优化, MPLA算法是一种在线实时处理的谱获取方法, 该方法在动态窗口内对脉冲幅度值进行了平均。 MPLA算法涉及两项可变参数, 一是平均窗口的大小r, 另一项参数则是每一次平均的脉冲幅度数量n。 该算法的执行流程包含以下几个步骤, 首先读取第一个脉冲幅度并定位一个平均窗口, 读取成功后更新当前平均窗口的脉冲幅度和脉冲个数; 第二步, 读取下一个脉冲幅度, 每次更新后即对平均窗口内的脉冲个数进行判断, 当其小于预设的参数n时继续执行第三步, 反之则执行第四步; 第三步, 继续读取下一个脉冲幅度; 第四步, 对相应平均窗口内的脉冲幅度进行平均, 得出的平均数即为需要更新计数的道址, 然后再对取平均值的窗口内脉冲幅度和脉冲个数进行清零。 本文在理论推导部分研究了应用MPLA过程时原始概率密度函数(PDF)的转换, 推导了应用MPLA后得到的概率密度函数的解析表达式, 证明了MPLA概率密度转换后具有以下特征: (1)对称分布, MPLA保留了均值和对称性。 (2)对于单峰对称分布, MPLA减少方差, 锐化分布峰。 在实验环节中, 以铁矿样品为测量对象, 将采用MPLA算法处理后的结果与传统的成谱方法得到的结果进行对比, 结果表明在具有正态分布PDF的频谱峰值的典型情况下, 即使仅对两个脉冲高度进行平均, 变换后峰的FWHM也变窄。

设计了一种采用普通光谱仪, 基于光谱半峰宽(FWHM)方法测量LED结温测试系统。 首先采用普通光谱仪测量在不同环境温度和正常工作的驱动电流下各色LED的相对光谱分布, 由于光谱仪采集到光谱数据均是离散的, 为了得到较为精确的半峰宽, 需要在最强峰值Imax一半即0.5Imax处附近将离散的光谱峰形数据拟合成连续的峰形函数, 便可计算出在不同温度下较为精确的FWHM, 再经过一定的函数拟合, 得到结温Tj与FWHM的函数关系。 实验发现白光和蓝光LEDTj-FWHM函数线性关系均高于其他颜色的LED, 并且其线性指数R2均非常接近1, 表明各色LED其结温Tj和半峰宽FWHM两参量具有较强的线性函数关系； 利用Tj与FWHM的函数关系, 便可计算出任意测量值FWHM所对应的LED结温。 由于该方法采用正常的驱动电流, 自加热效应不可忽略, 为了减少光谱仪在固定反应时间内由自加热效应而引起的LED器件结温的升高和温控系统引入的温度偏差而带来的测量误差, 选定某状态下的Tj与FWHM为基准状态, 并采用逐点作差法得到相应的ΔTj和ΔFWHM, 再将ΔTj和ΔFWHM拟合成相应的线性函数, 得到定标函数, 这样极大地减少由自加热效应和温控系统而引入的偏差。 最后将本方法得出的测量结果与采用Mentor Graphics公司的T3Ster仪器测出的结果进行了比较, 发现偏离2.5%, 在完全可接受的误差范围内。 结果表明所提出的采用半峰宽法测量LED结温测试方法的可行性。 该方法克服了光谱法的峰值波长漂移过小, 对测试结果带来较大误差的缺点, 并且具有不破坏原有封装结构和不需要昂贵仪器的优点。

主要报道了用于提高液相外延(Liquid Phase Epitaxy, LPE)长波碲镉汞薄膜质量的碲锌镉衬底筛选方法研究。通过对碲锌镉衬底的锌组分、红外透过率、沉淀/夹杂、位错密度、X射线形貌像和X射线衍射半峰宽等参数进行全面测试以及对外延后碲镉汞薄膜的X射线形貌像和X射线衍射半峰宽进行测试评估,发现目前X射线形貌像和锌组分是影响LPE长波碲镉汞薄膜用碲锌镉衬底的重要参数。结果表明,锌组分处于4.2%～4.8%之间、形貌像衍射强度高且均匀性好是长波碲镉汞薄膜外延用衬底的理想选择。

基于贵金属纳米粒子在折射率传感及探测中的应用, 本文运用离散偶极近似, 模拟计算了单一金纳米棒的远场消光光谱, 研究了其偶极局域表面等离子体共振波长的可调性及折射率的传感特性。研究表明, 通过调控金纳米棒的长径比, 纳米棒的局域表面等离子体共振波长在可见至近红外波长范围内广泛可调;在可见与近红外波长范围内, 该共振波长及对应的折射率灵敏度对纳米棒长径比的响应皆分别呈现出二次与线性的分段特征。此外, 利用金介电函数虚部随入射光波长的变化关系, 揭示了金纳米棒表面等离子体所对应的半高宽随该共振波长的变化规律;并利用长径比对金纳米棒的品质因子进行了优化, 得到了优化的长径比。本文的研究结果对未来设计和制造性能优异的基于局域表面等离子体共振的传感/探测基底和元器件具有重要的理论指导意义。

在室温条件下, 利用激光二极管双端抽运Tm:YLF板条激光器方案实现了1 908 nm的激光输出, 选择合适的泵浦光斑尺寸, 当晶体温度控制在18 ℃, 获得的最大连续输出功率为60.1 W, 斜率效率为39.8%, 通过采用VBG配合0.3 mm F-P的方法实现了波长的精细控制, 半峰值宽度约为0.14 nm。

对激光诱导等离子体参数进行诊断有多种方法, 其中采用发射光谱法对其诊断是一种重要的方法。 文中采用Nd∶YAG固态激光器, 输出波长1 064 nm红外激光与铝合金样品相互作用, 深入研究了铝合金等离子体产生早期(<1 μs)谱线轮廓、 谱线强度、 线背比、 谱线半峰宽及位移等随时间演变规律。 研究表明, 激光与物质相互作用早期, 电子数密度非常大, 电子与离子及原子之间的相互作用非常强烈, 谱线的Stark展宽效应非常明显, 导致多重谱线重叠在一起, 随时间演变, 电子数密度及电子温度的降低, 多重谱线的半峰宽越来越窄且谱线轮廓对称性越来越好。 MgⅠ285212 6 nm谱线强度早期逐渐增强, 大约100 ns左右谱线强度达到最大值, 然后谱线强度呈逐渐减小的趋势, 这是由于等离子体产生早期, 电子及离子占主导地位, 故早期原子谱线强度较弱, 随时间演变, 电子与离子之间的复合, 原子数密度逐渐增加, 故原子谱线逐渐增强, 达到最大值之后, 由于等离子体激发温度的降低, 故谱线强度逐渐减弱。 以NIST波长位置为参考, 等离子体产生的早期谱线发生了红移, 连续背景强度随时间演变呈幂函数形式急剧递减, 与之相反, 谱线的连续背景强度与谱线强度相比, 连续背景衰减的速度更为迅速, 故导致谱线信背比随时间演变呈增大趋势, 本研究对等离子体早期这些现象从理论角度进行了深入探讨。