武汉光电国家实验室在石墨烯阵列中的增强吸收研究方面取得新进展

石墨烯作为一种新型二维材料，具有电导率可控、电子迁移率高和易于与其它光学器件集成的特点，近年来吸引了研究者的广泛关注。在可见光波段，石墨烯具有饱和吸收特性，仅能吸收2．3％的入射光能，限制了其在光电子器件上的应用。

国家实验室设备公共管理信息平台的开发

文章介绍了武汉光电国家实验室“设备公共管理信息平台”的设计思想、以及该平台的设计方法,提出了利用网络技术设计设备共用平台,进行设备生命周期管理的新思路。

国家实验室管理文化的冲突及对策

国家实验室的建设成为国家科技重大研发战略的重要驱动力之一。依照文化分层理论,国家实验室运营管理实践中存在物质、行为、制度、精神四个层面的文化冲突。由于受到物质文化潜移默化、行为文化弱肉强食,制度文化内隐稳定、精神文化最具韧性等根源的影响所导致的文化冲突在一定程度上影响了国家实验管理的绩效。国家实验室成熟的标志在于管理文化作用机理的建立。国家实验室的利益相关者要遵循文化冲突、融合的规律,采取恰当的文化整合策略,使之成为提高国家实验室管理运营价值倍增的动力之源。

实验室管理评审有效性探讨

本文探讨了实验室管理评审中存在的问题和原因,阐述了确保并提高实验室管理评审有效性的具体措施。

LIBS结合图像筛选方法提高钢铁中Cu、Cr、Mn元素检测稳定性研究

优质特种钢材和低端粗钢之间的性能差异主要受其构成元素种类及其成分含量的影响,因此,如何快速准确地对物质成分进行定性及定量分析对钢铁产品的质量评估至关重要。针对传统方法难以实现对钢铁合金成分的快速准确检测的难题,采用激光诱导击穿光谱(LIBS)结合等离子体图像信息的方法,通过快速地对不同元素的特征光谱强度与激发生成的等离子体图像进行采集,分析两者之间的相关性,并通过提取的图像特征信息的异常值剔除了部分无效光谱数据,进而实现了对钢铁成分的高精度分析。通过分析延迟时间和激光能量等不同实验条件对元素特征光谱强度及其对应等离子体图像的影响规律,不仅证明了等离子体图像与光谱之间存在相关性,还利用等离子体图像特征信息的局部最优值确定了最优延迟时间、激光能量分别为1000 ns与50 mJ,并根据图像特征的平均阈值来筛选无效光谱数据。结果表明,图像筛选优化数据后,各元素谱线校准模型的决定系数(R^(2))分别从原始数据的0.978、0.986、0.957、0.935提升至0.995、0.997、0.968、0.957,且其定标曲线对未知样品元素的预测浓度相对标准偏差(RSD)下降为原始数据预测浓度RSD的50%左右。由此可知采用LIBS结合图像筛选方法可以减少定量分析的误差,提高预测结果精确度。

大功率LED用微喷射流冷却系统的实验研究

将封闭微喷射流冷却系统应用于发光二极管(LED)散热,实验研究了该系统对高功率LED的散热冷却效果。实验过程中,通过测试LED芯片组中各点的温度,研究了该冷却系统的效果。实验测试表明:在环境温度为25.6℃,LED芯片组输入电功率为2.45 W时,如果不采取散热措施,LED芯片在开始工作1 min后其温度迅速上升到72℃,而当本冷却系统开始工作后,其温度快速下降到34.81℃。当LED芯片输入电功率为9.3 W时,其热流密度为14.53 W/cm2,该冷却系统依然能迅速地把LED芯片温度降到54.34℃。

激光感应复合熔覆的稀释率分析模型及实验研究

在分析计算感应加热温度模型和激光感应复合熔覆能量作用的基础上,推导出了激光感应复合熔覆稀释率的表达式,定量反映了稀释率与激光、感应能量、材料特性和工艺参数之间的关系,并且通过实验进行了验证。研究结果表明:复合熔覆的稀释率随激光功率的增加而增大,随送粉率的增加而减小,随扫描速度的增大而减小;在其他参数恒定,感应能量增加时,稀释率显著增大。该稀释率分析模型有助于复合熔覆加工中稀释率的控制,为复合熔覆工艺参数的优化设计和熔覆层的质量控制提供了理论基础。

X光胶片响应曲线的实验标定

介绍了天津ⅢX光胶片在北京同步辐射源3W1B装置上进行绝对响应标定的一种实验方法。实验中采用快门控制曝光时间,标准探测器记录积分光强,从而得到胶片接收到的绝对光强,并用黑密度计扫描胶片得到光学黑密度。数据处理中通过对快门响应的标定和对光源分布不均匀性的处理来减小光强的不确定度。实验得到了胶片在1 keV和1.5 keV两个能点绝对光强与黑密度之间的绝对响应实验数据,并用Hen-ke的理论公式拟合得到绝对响应曲线。

飞秒激光烧蚀MgAl_2O_4透明陶瓷的实验研究

实验研究了800nm飞秒激光与MgAl2O4透明陶瓷的相互作用,得到其在单脉冲、多脉冲情况下的损伤阈值和损伤面积,用CCD成像技术和扫描电镜观察了烧蚀点的形貌特征,用显微红外光谱仪测试了烧蚀区域的透过光谱．结果表明:单脉冲烧蚀条件下,烧蚀面积与脉冲能量近似为线性关系,而在多脉冲烧蚀条件下,烧蚀面积随着脉冲数量的增加呈近似波尔兹曼(Boltzmann)增大;当激光功率接近损伤阈值时,烧蚀后的区域在波数为2500～7000cm-1范围内的红外透过率由82％提高到86％,当激光功率超过损伤阙值后,透过率降低20％左右．

卟啉及其光电化学研究进展

卟啉及金属卟啉在自然界中广泛存在,其光学、电化学等特性可通过分子结构中多个反应位点进行调控.随着全球能源环境问题日益凸显,卟啉在太阳能电池、光催化制氢领域的研究成为热点.本文简介了作者课题组近年来通过国内外合作开展的D-π-A结构卟啉分子结构改性及其对光电化学性质和器件光伏特性影响的进展,并对未来卟啉光电化学研究的发展进行了简要的探讨.

基于一种微通道散热器的散热实验研究

微通道散热是近年来发展起来的一种新型散热措施。讨论了一种蜂窝状微通道散热器,并设计了基于该微通道散热器的散热系统。系统实验表明,当17 cm2的微通道散热器在系统内流体流量为13.3 ml/s时,可带走发热源约233.63 W热能,同时微通道散热器工质温度能维持在52℃左右。实验还发现,要充分发挥微通道散热器的优势,散热系统中与环境交换热量的小型换热器的散热能力也非常重要。

单到单和单到双信道皮秒脉冲全光波长转换的实验研究

基于周期极化反转铌酸锂(PPLN)光波导级联倍频和差频(SHG+DFG)的二阶非线性效应,提出并实验研究了皮秒脉冲的可调谐波长转换以及单信道到双信道的波长转换.信号光采用重复频率为40GHz,脉宽为1.57ps的脉冲信号.连续抽运光由光纤环形腔激光器(FRL)提供.不同于传统的SHG+DFG型波长转换,信号光固定在PPLN光波导倍频过程的准相位匹配(QPM)波长处,通过调节抽运光的波长实现了转换空闲光的可调谐输出.当使用两个抽运光时实验观察到了单信道到双信道的波长转换.

Te掺杂单层MoS_2的电子结构与光电性质

采用基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了Te掺杂对单层MoS2能带结构、电子态密度和光电性质的影响。结果表明,本征单层MoS2属于直接带隙半导体材料,其禁带宽度为1.64 eV。本征单层MoS2的价带顶主要由S-3p态电子和Mo-4d态电子构成,而其导带底则主要由Mo-4d态电子和S-3p态电子共同决定;Te掺杂单层MoS2为间接带隙半导体材料,其禁带宽度为1.47 eV。同时通过Te掺杂,使单层MoS2的静态介电常数增大,禁带宽度变窄,吸收光谱产生红移,研究结果为单层MoS2在光电器件方面的应用提供了理论基础。

SGDBR激光器中取样光栅的理论和实验研究

讨论了取样光栅分布布拉格反射激光器(SGDBR)中取样光栅对激光器调谐范围、输出功率和光谱质量的影响,介绍了其设计流程,并据此对SGDBR进行了实验研究.其取样光栅的反射谱和设计相符,且在30nm准连续调谐范围内边模抑制比都大于30dB.

MOEMS低频声传感器的设计与实验研究

MOEMS声传感器是MEMS技术、微光学技术、声传感技术相结合发展的新一代声音传感技术,具有灵敏度高、抗电磁场和射频干扰等优点。针对水下潜艇对空声预警涉及的高灵敏度、低频响应好、微型化声传感器整列,研究了反射光强度调制型MOEMS低频声传感阵元。对MOEMS低频声传感器膜片的振动特性进行了有限元分析,得出振动膜片的几何参数,并对反射光强特性进行了仿真和实验。采用设计的MEMS膜片、850 nm波长的LED光源设计并制作了MOEMS低频声传感器样机,通过实验表明,该传感器低频响应好,灵敏度可达200 mV/Pa,达到了设计要求。

一种提高舰载大负载光电平台稳定精度的方法

大负载对舰载光电平台主要有两个方面的影响:一是谐振频率降低,系统频带变窄;二是扰动力矩增大。要保证稳定精度,需要提高系统的力矩刚度,同时对扰动进行补偿。本文提出在以测速机构成的速度闭环中加入电流环,同时用陀螺进行角速度前馈,用扰动观测器对扰动力矩进行补偿的方法。理论和仿真结果表明:电流环能够提高系统的力矩刚度,陀螺前馈加强了对船摇扰动的隔离,扰动观测器能够很好地补偿扰动力矩的作用。这种方法使稳定精度提高了1个数量级,对工程实践具有一定的指导意义。

CO_2激光诱导液滴射流等离子体的实验研究

为了研究激光诱导射流等离子体特性,了解激光诱导液滴等离子体的发展过程,基于脉冲激光-液滴同步作用系统,采用阴影法,观测了激光作用液滴的阴影图像,取得了液滴在CO_2脉冲激光作用下的演化过程数据。对图像进行处理获得了激光诱导液滴等离子体冲击波膨胀范围随时间的变化,并估算出了产生冲击波的激光能量。结果表明,空气冲击波的膨胀半径在当前观测时间范围内线性膨胀,约32%的激光能量用于产生冲击波。空气冲击波的变化规律对激光诱导液态燃料点火的研究提供了一定的参考依据。

新型光电子材料氧化钒

介绍了一种新型的光电子材料——氧化钒.在不同的温度下氧化钒可以在半导体-金属-绝缘体之间可逆转变,并且伴随相变的发生,该材料的光电特性也随之发生变化,在非制冷红外探测器和智能激光防护方面有着广泛的应用前景.

外加电压对激光电化学刻蚀硅的影响研究

激光电化学刻蚀是将激光加工技术和电化学加工技术有机结合起来而形成的一种复合型刻蚀工艺。为了研究外加电压对激光电化学刻蚀硅的影响,本文采用248nmKrF准分子激光作为光源聚焦照射浸在KOH溶液中的阳极半导体n-Si上,实现激光诱导电化学刻蚀。在实验的基础上,详细分析外加电压对刻蚀工艺的影响,并对其产生的原因进行了分析。试验结果表明其影响主要有两个方面:(1)正的外加电压保证了Si02钝化膜生成,从而实现了选择性刻蚀;(2)外加电压的增大,刻蚀速率会相应减小。因而外加电压也是调节刻蚀速率的一个重要的手段。

短脉冲强激光打靶产生的质子角分布实验研究

采用短脉冲强激光辐照固体双层薄靶的方式对质子束的产生及质子束角分布开展了实验研究。在SILEX-Ⅰ短脉冲激光装置上利用脉宽为30 fs的强激光辐照背面镀有CH膜的金膜靶,在距离靶背3.3 cm处采用CR39记录靶背出射的质子角分布。通过分析靶背出射质子的角分布,研究了激光功率密度和对比度对质子加速机制的影响。研究结果表明:占主导地位的质子产生和加速机制对激光预脉冲比较敏感。激光预脉冲较弱时,靶背壳电场加速机制占主导地位;当激光预脉冲较强时,靶前加速机制占主导地位。此外,还对导致质子环形分布的磁场大小进行了估算。