学术能力培养体系对物理拔尖学生培养的重要性--以南开大学物理“伯苓班”为例

本文以南开大学物理"伯苓班"为例,讨论学术能力培养体系对物理拔尖人才培养的重要性.文中介绍了我们对学术能力培养体系建设的几方面认识:重视学术基础,强调学术精神,不断提高学生的学术兴趣,培养学生的团队精神和合作能力,掌握渗透式学习方法,培养初步的科研能力;以及我们的做法:以相关课程为主干,配合相关的学术活动,形成了针对物理拔尖人才培养的学术能力培养体系.针对实施的效果,我们也对一些相关问题进行了调研和反思.

马赫-曾德尔外差干涉椭偏仪非线性误差分析

马赫-曾德尔外差干涉椭偏仪是一种重要的光偏振态实时测量技术。为了提高测量系统的精度、降低误差,采用外差干涉光路分析和数值模拟的方法,理论推导了透射式马赫-曾德尔外差干涉椭偏仪光路的误差公式。结果表明,光源偏振的椭圆化程度,偏振分光棱镜消偏比及倾斜都能引起测量误差;同误差参量下待测光束不同的椭偏比和 s,p分量相位差得到的测量误差不同;马赫-曾德尔外差干涉仪的误差结果与迈克尔逊外差干涉仪相近。

关于光学课程中偏振概念讲解的几点建议

偏振是光学课程中的一个重要然而不容易讲清楚的基本概念.本文建议在偏振概念的讲授过程中,对迎光矢量图的坐标系、物理量、约定的观察方向进行细致地讲解,作为拓展知识还可以介绍标量光场和矢量光场的概念,以帮助学生全面、准确地掌握偏振的概念.

生长温度和结构参数对InGaAs／GaAs量子阱光学特性的影响

研究了不同生长温度下制备的In0.15Ga0.85As/GaAs应变量子阱的PL谱,结果表明,生长温度越高,In偏析和In-Ga互混越严重,同时,导致更多的In脱附,PL谱发光峰蓝移。对不同In含量的和不同InGaAs厚度的InGaAs/GaAs量子阱进行PL谱测试,分析表明In含量<0.2,生长温度低于560℃时,In含量和InGaAs层量子阱的厚度对In偏析、脱附和In-Ga互混基本没有影响。

二维材料可调光电子器件的发展与应用

二维材料在对称性和能带方面灵活可控,其构建的光电子器件具有高度可调性.近些年,二维材料在光电子器件中的应用取得了显著进展.本文介绍了石墨烯、过渡金属硫化物(如MoS_(2),WS_(2))和黑磷等主要二维材料在可调光电子器件中的研究现状及应用潜力.总结探讨了这些材料的独特物理和化学特性,以及其在光探测器、光调制器和光伏电池中的具体应用.介绍了二维材料在电场、应变和光照等外部条件下展现出的高灵敏度、快速响应和优异的可调光电特性,并展示了基于二维材料的光电子器件在信息技术和能源领域的巨大应用潜力.

名义纯及掺杂铌酸锂晶体内偏置场的实验研究

铌酸锂晶体的内偏置场对铁电应用、电光应用和非线性光学应用等均有直接影响。本工作建立了铌酸锂(LN)晶体内偏置场测试方法,对同成分铌酸锂(CLN)晶体、近化学计量比铌酸锂(nSLN)晶体、掺杂铌酸锂(doped LN)晶体的内偏置场和矫顽场进行测量。结果表明,CLN晶体内偏置场最高(E_(int)=2.53 kV/mm),nSLN晶体的内偏置场大幅降低,其中富锂熔体法生长和气相输运平衡(vapor transport equilibration,VTE)法结合得到的nSLN晶体的内偏置场最小,与CLN晶体相比降低了约两个数量级;掺杂铌酸锂晶体的内偏置场与CLN晶体相比也普遍降低,其中掺6.5%(摩尔分数)Mg的CLN晶体的内偏置场约为CLN晶体的四分之一,掺7%(摩尔分数)Zn的CLN晶体的内偏置场约为CLN晶体的六分之一。最后对组分和掺杂影响内偏置场的因素进行了简要分析。

普洱茶的非线性光学效应与光速调控

利用Z扫描方法研究了普洱茶的非线性光学效应,发现普洱茶水溶液在连续光下具有很高的非线性折射率,与CS2相比高达6个数量级,尤其是在普洱茶水溶液中观察到了光速减慢到超光速的转换过程,实验结果显示了光波位相耦合色散效应导致光速变化机制的普适性.

还原氧化石墨烯光学非线性

利用飞秒激光抽运-探测和Z扫描技术研究了氧化石墨烯和在不同还原时间下的氧化石墨烯的超快动力学过程及非线性吸收性质。将氧化石墨烯用肼蒸汽还原,通过控制还原时间,得到不同的还原氧化石墨烯材料。通过X射线光电子光谱实验测试了材料的含氧量和不同官能团含量。抽运-探测实验结果显示还原后石墨烯载流子衰减速度明显加快,各官能团的含量也会影响载流子的衰减过程。Z扫描实验结果显示还原后样品的饱和吸收明显增强。对氧化石墨烯还原后,再延长还原时间并不能明显改变还原氧化石墨烯的饱和吸收性质,这种变化同还原氧化石墨烯的结构变化相关。

红宝石中的弱光非线性与超光速传播

总结了弱光作用下红宝石中存在的非线性性质及其在红宝石中群速调控应用中的贡献.可以简化成二能级系统的红宝石,在激光抽运下存在相干布居振荡效应;TEM00模的激光抽运下引起的自相位调制,又会在样品后表面引起相应的相位变化进而在远场产生夫朗和费衍射图形,这一衍射图形会随光强的时域调制而产生相应的变化;除此之外,这两种机制由于TEM00模的调制高斯光同时具备时间和空间的频率分量,不同空间频率分量之间还存在着类似于非简并二波耦合的效应.相干布居振荡、自相位调制及夫朗和费衍射以及非简并二波耦合这三种机制相互竞争,可以在红宝石中产生光群速的自加快的新结果,这种共存情况下的竞争机制可以给红宝石带来优良的弱光非线性性质.

氧化石墨烯改性ZnO/CeO_2复合纳米材料的制备及其紫外屏蔽性能研究

以六水硝酸锌、六水硝酸铈、氧化石墨烯为原料,采用溶胶凝胶法制备了氧化石墨烯(GO)改性ZnO/CeO_2复合纳米紫外屏蔽剂。采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)、紫外可见分光光度计(UV-Vis)等测试手段对产物的结构、组成及形貌进行表征,研究了氧化铈与氧化锌摩尔比、GO投入量、屏蔽剂用量以及pH值对复合纳米材料紫外屏蔽性能的影响,探索了氧化石墨烯改性ZnO/CeO_2复合纳米的最佳制备条件。结果表明:氧化石墨烯改性ZnO/CeO_2复合纳米材料中GO、CeO_2、ZnO的平均粒径分别为8. 3、15. 4、37. 5 nm。当pH 6. 0、氧化铈与氧化锌摩尔比为4∶1、GO投入量为2. 0g、屏蔽剂用量为0. 06 g/L时,紫外屏蔽性能强弱顺序为:氧化石墨烯改性ZnO/CeO_2复合纳米材料> GO>ZnO/CeO_2复合纳米材料> CeO_2> ZnO。

高温度稳定性系列铌酸锂电光调Q开关的研制

通过对影响铌酸锂电光调Q开关工作温度稳定性的原因分析,认为晶体自身的应力是导致铌酸锂电光调Q开关温度稳定性差的主要原因。而减小晶体自身应力的关键主要取决于晶体光学质量的均匀性,同时,组分的波动也会使晶体产生应力。为此利用前期大尺寸铌酸锂晶体质量大幅提高的结果,配合适当的热处理工艺,研制出了系列铌酸锂调Q开关,通过在1064nm、1318nm、2128nm等激光器中应用,这些调Q开关均能稳定工作,完全能够满足激光雷达等脉冲激光器的使用。

铌酸锂晶体及其应用概述

铌酸锂晶体历史悠久,物理效应最为齐全,被用于制备声学滤波器、谐振器、延迟线、电光调制器、电光调Q开关、相位调制器等器件,在电子技术、光通信技术、激光技术等领域得到了广泛应用,并且在第五代无线通信技术、微纳光子学、集成光子学及量子光学等近期快速发展的领域中展示了重要的应用前景。本文简要综述了铌酸锂晶体的基本性质、晶体制备以及应用情况,对铌酸锂晶体未来的应用发展进行了简要分析。

基于PPMgLN晶体低阈值宽调谐红外光参量振荡研究

对基于多周期极化掺镁铌酸锂晶体（PPMgLN）的信号光单谐振准相位匹配光学参量振荡器（QPM—OPO）进行了实验研究．以输出波长为1．064μm的声光调Q Nd：YAG固体激光器作为基频泵浦源对周期为29—31．5μm的多周期掺镁（5mol％）铌酸锂极化光栅进行了光学参量振荡温度、周期调谐实验，光参量振荡阈值功率仅为45mW（重复频率1kHz）．通过温度调谐（20～180℃）与周期调谐（29．0—31．0μm）相结合，实现了调谐范围为1445～1685nm的信号光稳定输出。

钢管管端内外径测量系统的设计与实现

为了实现对钢管管端内外径、不圆度的自动化非接触快速测量,设计并实现了一种钢管管端内外径测量系统。该系统利用转台带动激光三角法位移传感器绕钢管中轴线转动的方法来测量管端截面整个圆周的外径和内径尺寸,然后利用圆心拟合算法修正转台中轴线与钢管中轴线不重合带来的误差。通过平移台自动调整测量截面与管端的距离,大型升降台调节管心对齐高度,双臂平移台调节可测量管径范围,自动实现对不同管径钢管的非接触测量。实验结果表明:系统测量精度小于0.05mm;重复性限小于等于5μm;每个管端截面测量500个点时,测量时间小于25s。设计的系统具有精度高、操作简便、测量速度快的优点,满足无缝钢管生产在线检测的要求,并已经在天津天管元通管材制品有限公司通过离线测试。

Tm^(3+)/Yb^(3+)共掺杂玻璃和玻璃陶瓷中蓝色上转换发光中的能量传递过程

利用高温固相法制备了Tm3+/Yb3+共掺杂的氟氧化物玻璃和玻璃陶瓷材料,在980nm的激光激发下,样品发射出明亮的蓝色上转换荧光。通过对玻璃和玻璃陶瓷样品的对比,发现Tm3+离子和Yb3+离子之间存在着Tm3+(3H4)→Yb3+(2F5/2)的反向能量传输通道,并且与晶场有较强的依赖关系。分析了在玻璃和玻璃陶瓷中蓝色上转换发光过程,随着敏化剂Yb3+浓度的增加,在玻璃中正向和反向能量传递的竞争作用使得Tm3+离子在Yb3+离子的最佳浓度时上转换发光最强;而在玻璃陶瓷中,Tm3+离子的上转换发光始终随着Yb3+离子的浓度增加而增强。

纳米CeO_2/ZnO/MgO的制备及其光催化性能研究

通过共沉淀法制备了纳米氧化铈/氧化锌/氧化镁(CeO_2/ZnO/MgO)复合光催化剂。采用X射线粉末衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、傅里叶变换红外光谱法(FT-IR)以及紫外-可见吸收光谱法(UV-Vis)对制得的纳米CeO_2/ZnO/MgO进行表征,并对染料亚甲基蓝(MB)进行光催化降解。结果表明,采用共沉淀法合成的纳米CeO_2/ZnO/MgO具有良好的光催化性能,在MB的初始浓度为20mg/L,CeO_2/ZnO/MgO浓度为0.2g/L,紫外光照射40min条件下,对MB的降解率达到98%,紫外光照射60min条件下MB完全降解,优于相同方法合成的CeO_2/ZnO。

掺锆铌酸锂系列晶体

本文简介了掺锆铌酸锂系列晶体的研究进展,包括单掺锆铌酸锂、锆铁双掺铌酸锂、锆铁锰及锆铜铈三掺铌酸锂。掺锆铌酸锂晶体不但在可见波段具有远优于掺镁铌酸锂的抗光损伤能力,即使在近紫外波段,也拥有其它掺杂晶体所不具备的抗光损伤性能。锆铁双掺铌酸锂晶体兼有高光折变灵敏度和高光折变衍射效率的性质。锆铁锰和锆铜铈三掺铌酸锂晶体不但能够实现非挥发存储,其光折变响应速度及灵敏度都较铁锰和铜铈双掺晶体有大幅提高。这些实验结果表明,掺锆铌酸锂有望成为出色的非线性光学晶体。

GO改性ZnO/CeO_2复合纳米光催化剂的制备及其光催化性能研究

以改进Hummers法制得的氧化石墨烯(GO)为原料,采用溶胶-凝胶法成功合成GO改性氧化锌(ZnO)/二氧化铈(CeO_2)(ZnO/CeO_2)复合纳米光催化剂,并对产物的结构、组成及其形貌进行了表征,并以刚果红(CR)为目标降解污染物,考察了不同配合比的产物在紫外光照射下的光催化性能。研究结果表明:在CeO_2与ZnO摩尔配合比为1∶50,GO用量为0.8g,GO改性ZnO/CeO_2复合纳米光催化剂的用量为1.0g/L,pH=10,反应120min条件下,GO改性ZnO/CeO_2复合纳米光催化剂对100mL(50mg/L)CR的降解率高达94.12%。与相同条件下ZnO/CeO_2复合纳米材料相比,GO改性ZnO/CeO_2复合纳米光催化剂的光催化性能得到了明显提高。

锌基纳米光催化剂在污水处理中的研究进展

综述了ZnO基纳米光催化剂在染料污水处理中的国内外研究进展,阐述了金属掺杂ZnO纳米光催化剂(贵金属、过渡金属及稀土等)与其他氧化物的复合(如TiO2、CeO2、MgO等),以及与石墨烯复合材料的性能及其机理,最后对ZnO基纳米材料的研究进行了展望。

铌酸锂晶体锂含量的精确测量研究

采用碳酸锂粉末和五氧化二铌粉末通过烧结制备了氧化锂含量为47.84mol%~50.50mol%的铌酸锂多晶粉末,并烧结为陶瓷片样品。然后利用精密数字电容电桥测量了这些样品的介电常数随温度的变化,得到了铌酸锂的居里温度Tc与锂含量的关系。