基于紫外荧光光导的增强型局部放电光电传感技术对比研究

本文从提升局部放电光电检测效率角度出发,采用Dy^(3+)和Ce^(3+)掺杂荧光玻璃作为前端耦合光导,提升了放电紫外光谱波段的检测效率,并通过荧光光导与单光子器件相配合的方式,实现了宽光谱、高灵敏度的局部放电光电探测。研究中,首先对两种荧光光导的激发光谱和荧光光谱特性进行了对比分析,计算了其与硅光电倍增管和光电倍增管的匹配效率,在此基础上对两种光导的光度衰减时间和荧光脉冲滞后时间进行了测定,最后通过局部放电的实测,对比分析了两种光导测试系统的灵敏度、线性度及其在放电统计特性上的差异。

基于内置光纤/导光管反应器的微藻固碳减排研究

我国燃煤电厂每年排放CO_(2)超过57亿t,为保障双碳目标如期实现,必须大幅降低燃煤电厂的CO_(2)排放。微藻固碳通过高效的光合作用吸收CO_(2)转化为生物质,是极具潜力的燃煤电厂减碳技术,但目前微藻固碳性能严重受限于反应器内光传输。导光管可灵活调节反应器内光分布,而光纤可集中传输光线且光损耗低,因此提出光纤/导光管微藻光生物反应器,扩大藻液受光面积,增加藻细胞色素的光捕集,促进微藻光合固碳。利用光学仿真软件对光纤/导光管内传输的光线进行追踪,获得了光纤/导光管管壁的光强分布。在不同反应器、输入光能条件下进行微藻培养实验,获得了微藻生物量、固碳速率与叶绿素含量的变化趋势,分析了内置光纤/导光管对微藻固碳的影响规律。结果表明:平面末端的光纤射出光的光强在导光管侧30~140 mm内迅速下降,导光管发光范围集中。在导光管底部添加锥形反光件反射抵达管底的透射光、并设计阶梯型光纤使输入光由不同阶梯分级发出,可使微藻光生物反应器内光分布更加均匀,反应器内部远离光源区域的藻细胞可以有效接受光能进行光合固碳。当光能输入为3.3 W/L时,含两级阶梯结构光纤和锥形反光件的导光管管侧表面最低光强为47μmol/(m^(2)·s),平均光强达64μmol/(m^(2)·s),较无光纤仅顶部给光的导光管侧面平均光强提高了2.6倍。微藻在插入阶梯型光纤的光生物反应器(SF-PBR)培养7 d后生物量达到1.9 g/L,比在插入平面端光纤的光生物反应器(FF-PBR)中培养的生物量高46.2%,比仅顶部受光的光生物反应器(LG-PBR)中培养的生物量高111.1%。当提升光源输入至5.0 W/L,微藻培养7 d后的生物量高达2.8 g/L,培养期间保持高固碳速率(608.3 mg/(L·d)),比对照组LG-PBR的固碳速率提高1.9倍。

光导微波源阵列合成时控技术初步研究

基于宽禁带光导半导体的固态光导微波源是高功率微波产生的一种新途径,该方案具有功率密度高、频带范围宽等特点,且其低时间抖动特性使其在功率合成方面具有巨大潜力,利用光波束形成网络构建光导微波有源相控阵是光导微波器件迈向实用的重要途径。分析了光导微波相控阵系统原理,设计了光导微波真延时网络架构,并构建了差分真延时相控阵和考虑相位随机误差的真延时相控阵的理论模型,对影响功率合成和波束扫描的关键因素开展定量分析和仿真验证。结果表明,对于发射1 GHz信号的n×10阵列,延时均方差在10 ps以下时,指向偏差小于0.13°,峰值增益损耗小于2%;延时步进精度在10 ps以下时,指向偏差小于0.2°,峰值增益损耗小于0.03%。由此提出延时精度指标,为未来更高功率、更大规模的光导微波合成技术发展提供参考。

4H-SiC光导开关性能的仿真研究

碳化硅光导开关是相关领域的研究热点,但是文献中对4H-SiC光导开关的理论研究仍然以集总元件模型为主,仅能给出定性结果,典型文献中瞬态条件下的实验数据还没有定量的理论解释。文章使用SilvacoTCAD软件中的器件-电路混合模式,结合自编的载流子迁移率接口程序,对4H-SiC光导开关的光学电学特性进行模拟仿真。单脉冲响应的仿真结果表明,器件在瞬态条件下的峰值光电流随光能的变化与文献中的实验数据相符合,表明所用模型和参数具有合理性。对影响单脉冲响应的主要因素,包括脉冲能量、脉冲宽度、碳化硅厚度,进行了计算和分析。同时,针对两种碳化硅厚度的器件,进行了多脉冲串响应的计算和分析。文章得到的结果和结论对碳化硅光导开关的进一步研究具有较好的参考价值。

影响汽车内饰光导主观均匀性判断的变量研究

直射式光导的均匀性直接影响使用体验,为深入解析汽车内饰环境下影响光导主观均匀性判断的变量,本研究针对三项特征参数,即LED数量、亮度公差和光导中心亮度,进行了研究分析。基于图像模拟和主观评价实验,结果发现:当LED数量由40增至60时,均匀度评分提高9.2%;当公差由0%放宽至80%时,均匀度评分降低22.6%;当中心亮度由10 cd/m 2调至2 cd/m 2时,均匀度评分降低11.5%。此外,Δu′和Δv′值与均匀度评分呈负相关。该研究揭示技术变量与用户体验的内在关联,为产品优化提供参考。

节能型光导及太阳能复合照明系统研究

节能型光导及太阳能复合照明系统的研究重点在于探究其在节能和照明效果上的优势及应用潜力。文章回顾了节能型光导技术的发展历程,分析了节能型光导与太阳能复合系统的工作原理、结构组成和结构作用,并通过光导管实验验证了系统的有效性,详细探讨了其实际应用,以期展示节能型光导与太阳能复合照明系统在现代照明领域中的广泛应用前景,为未来的绿色照明技术发展提供宝贵的参考和指导。

碲镉汞光导器件在风云气象卫星中的应用

风云气象卫星是中国作为世界大国的“标配”之一,高效服务于我国国民经济和社会发展,有效提升了中国作为世界负责任大国的国际形象。红外探测器作为风云气象卫星的“眼睛”,其性能直接关系到风云卫星的应用效果。碲镉汞光导器件作为第一代光子型红外探测器,在我国风云气象卫星事业的发展壮大中起到了关键作用,尤其是作为全国产化高性能红外探测器,在如今风云变幻的国际环境中更是为我国气象卫星事业的继续发展起到了“定海神针”的作用。本文中以目前在轨运行的风云卫星为基础,概述了在我国风云气象卫星中应用的碲镉汞光导器件的最新性能,也为该系列高性能红外探测器的后续商业化推广应用进行了展望。

同面电极砷化镓光导开关的导通特性

砷化镓光导开关(GaAs PCSS)作为固态脉冲功率器件,具有可承载高电压、超快速导通、在高重复频率下稳定工作等特点。基于多雪崩电离畴理论,建立了同面电极GaAs PCSS的二维数值计算模型,分析了GaAs PCSS的瞬态导通特性和延迟击穿特性。仿真结果表明,载流子浓度的增加与雪崩电离畴的形成和演化之间存在正反馈环路,促使GaAs PCSS超快速导通;雪崩电离畴的形成和演化会影响PCSS的延迟击穿特性。偏置电压、光照强度、PCSS长度和触发位置均会影响PCSS的延迟时间和导通时间。该结论对GaAs PCSS设计及开展相关实验研究具有参考意义。

基于“光储直柔”太阳能技术的低碳乡村建设研究

针对乡村清洁用能、环境保护、减少碳排放等问题,研究我国农村地区能源利用及低碳乡村建设现状,探究发展新能源实现生活用能清洁化和零排放的途径,针对“农旅融合型”乡村提出利用乡村太阳能“光储直柔”技术供电、“太阳能+生物质能”供能、光纤导光照明采光等可再生能源技术建设低碳乡村,以解决乡村地区电力供应短缺、电能质量不稳定及环境污染等问题,促进农村农民节能增收。

恒照度太阳光光纤导入照明系统的研究

介绍了一种带有恒照度照明设计的太阳光光纤导入照明系统实施方案,以1.25 mm芯径石英光缆的制备与工艺提升、光路优化与机械传动系统研究以及灯具补光一体化照明系统研究为主要工作,实现了太阳光光纤导入照明系统的恒照度功能,并达到了在室外照度100000 lx、导光距离45 m的条件下,输出光通量为3000 lm。

定量光导荧光技术评价CPP-ACP联合多乐氟对釉质抗酸性影响的实验研究

目的利用定量光导荧光技术,研究酪蛋白磷酸肽-无定形磷酸钙(CPP-ACP)联合多乐氟对釉质抗酸性的影响及作用。方法收集在右江民族医学院附属医院口腔科就诊正畸减数前磨牙32颗,随机分为4组,分别为去离子水组、CPP-ACP组、多乐氟组及联合组,每组8颗牙,术前使用定量光导荧光系统检测各组基线处的荧光损失量(△F)、脱矿面积(Area)、病变体积(△Q)值,去离子水组未作特殊处理,CPP-ACP组、多乐氟组、CPP-ACP联合多乐氟组实验分别进行CPP-ACP涂布、多乐氟涂布、CPP-ACP联合多乐氟涂布,将所有标本放入脱矿液中72 h,72 h后停止实验,定量光导荧光系统拍摄每组标本的荧光图像,对数据进行统计学分析。结果①脱矿前QLF值:4组各QLF变量基线值间差异无统计学意义(P>0.05),具有可比性;②QLF荧光图片结果:4个不同处理组表现病损区荧光强度的损失,但病损的严重程度不一,其中联合组颊侧面形成的病损面积最少,荧光损失最轻;③脱矿后QLF值:与去离子水组比较,CPP-ACP组、多乐氟组以及联合组的早期龋病损较轻,其中联合组△F、Area、△Q最少。各组脱矿后△F、Area、△Q差异比较具有统计学意义(P<0.05);组间两两比较,各组组间△F、Area、△Q差异均具有统计学意义(P<0.05);④扫描电镜结果:原样标本釉质表面平整,无釉柱晶体溶解及孔隙结构;去离子水组呈典型酸蚀样外观;CPP-ACP组、多乐氟组、联合组釉质表面地貌均有一定程度的破坏,联合组破坏最轻。结论QLF可以作为一种对釉质早期龋矿物质含量动态变化进行定量的诊断方法;CPP-ACP、多乐氟均能抑制釉质脱矿,其中两者联合使用时抗酸效果最佳,多乐氟次之,CPP-ACP抗酸作用最弱。

低光能触发的砷化镓光导开关导通机理

该文建立了砷化镓(GaAs)光导开关(PCSS)的一维器件仿真模型,研究了低光能触发条件下电流通道内关键物理参数的瞬态变化过程,提出了GaAs PCSS的多雪崩电离畴物理模型,能够自洽地解释低光能触发、超快速导通和电压锁定等开关特征。GaAsPCSS受12 W、905 nm脉冲激光触发后,电流通道内产生多个高场强(200~600 kV/cm)雪崩电离畴,雪崩电离畴随等离子体浓度的提高而发展、湮灭,导致开关延迟3.0 ns后在147 ps内超快速导通。开关导通后,电流通道内仍存在少量雪崩电离畴,使开关导通后电压锁定。雪崩电离畴运动导致GaAs PCSS工作时出现ps级电流振荡现象,分析了振荡信号产生的物理原因。同时,开展了低光能触发条件下GaAs PCSS雪崩导通实验研究。结果表明,当采用50?固态脉冲形成线、4 mm间距异面结构、PCSS工作电压为17.5 kV时,负载输出脉冲峰值功率达MW级,脉冲上升时间约为620ps,最高重频达到20 kHz。

汽车LED导光条灯具注射模设计

针对汽车LED导光条灯具塑件的技术要求,做了具体的模具设计方案,分型线设计、模具脱模机构设计、进浇方案设计,可为此类光导模具设计提供参考。

小间隙异面电极结构的光导开关

介绍了应用于介质壁加速器的小间隙异面电极结构的光导开关。所用光导开关为异面结构的砷化镓(GaAs)光导开关,电极间隙5mm,偏置电压为15～22kV脉冲高压,工作在非线性(高增益)模式,由半导体激光器产生的脉冲激光触发。脉冲激光的中心波长为905nm,脉冲宽度(FWHM)约20ns,前沿约3.1ns,抖动小于200ps,峰值功率约90W。实验结果表明:光导开关的偏置电压较低时,开关寿命较长,导通性能较差;偏置电压较高、驱动脉冲激光功率较大时,开关导通性能较好,寿命较短。

光导开关研究进展及其在脉冲功率技术中的应用

概述了GaAs光导开关的发展历史,通过对GaAs和SiC进行比较指出,SiC由于禁带宽度大、击穿场强高、电子饱和漂移速度大、热导率高等优势被认为是更好的光导开关材料。比较了本征光电导和非本征光电导的不同之处,报道了利用本征光电导和非本征光电导的SiC光导开关的最新进展。介绍了光导开关在超宽带源和紧凑型脉冲功率系统中的应用,提出了SiC光导开关进一步发展的关键技术并进行了展望。

光导开关Blumlein型脉冲网络电压传输效率

为了在高阻负载上获得高效率的重复频率平顶高压脉冲输出,开展了影响基于光导开关的Blumlein型脉冲形成网络电压传输效率因素的初步实验研究。以陶瓷电容、铝条和GaAs光导开关构成全固态Blumlein型脉冲形成网络(BPFN),采用气体间隙进行了设计参数的验证实验,在匹配负载上研究了光导开关工作场强、激光触发能量与BPFN电压转换效率的关系。设计的BPFN阻抗7.8Ω,电长度32.6ns,实验表明光导开关较高的导通电阻是影响PCSS-BPFN电压传输效率的主要因素。当触发激光能量30.4mJ,工作场强25.1kV/cm时,获得电压效率83.2%,相应最小导通电阻1.89Ω;在触发激光能量3.5mJ时,为了使阻抗为7.8Ω的BPFN在匹配负载上达到75%以上电压传输效率,应至少使光导开关工作场强为25.1kV/cm,相应最小导通电阻2.88Ω。

50kV半绝缘GaAs光导开关

设计了横向结构的半绝缘GaAs光导开关,开关由600μm厚的半绝缘GaAs晶片制成,电极间隙为20 mm。在不同的直流偏置电压下,使用波长为1064 nm、能量为9.9 mJ的激光脉冲触发使开关导通,开关置于0.2 MPa的SF6气体环境中。在施加直流50 kV电压的情况下,使用Rogowski线圈测得开关的最大导通电流为1.1 kA。对实验结果进行分析表明:随着初始偏置电压的升高,回路流过的电荷与电容初始储存的电荷的比值不断提高,但都没有达到100%,即非线性模式下光导开关的关断原因并不是由于外电路的能量已经耗尽。对非本征光电导的情况,计算出开关的通态电阻为2.71Ω。

超快大功率SiC光导开关的研究

选用钒掺杂浓度为0．2at％的高质量6H-SiC晶体，电阻率为7．0×10^8Ω·cm，研制出超快大功率SiC光导开关．在脉冲宽度为20ns的光源激发下，分别测试了在不同的偏置电压和光能条件下开关的电脉冲输出特性．结果表明：1mm电极间隙的SiC开关器件的性能优越，耐偏压高，光导电脉冲的上升时间快（6．8ns），脉宽〈20ns，稳定性好．负载为40Ω的电阻上输出线性电脉冲电压随开关的偏置电压和光强增大而增大，在2．5kV的偏置电压下，最大瞬时电流约为57．5A，瞬时功率高达132kW．

用回扫变压器赋能的光导开关功率辐射系统

为了达到回扫脉冲调制器的预期指标,计算了相关参数;说明了选择回扫调制器作为脉冲高压电源的原因。该脉冲调制器可提高单个光导开关的耐压、寿命和天线的辐射功率,同时因该脉冲调制器体积小,重量轻,可将其和光导开关辐射系统组合为一个子系统组合,各个子系统组合再组成天线阵系统,提高了天线阵的辐射能量.

激光二极管触发光导开关实验研究

介绍了利用大功率半导体激光二极管触发3mm间隙GaAs光导开关、产生非线性电脉冲输出的实验,激光二极管输出功率为70W,上升前沿约20ns,脉冲半高宽(FWHM)约40ns。随着开关两端偏置场强增加,输出电压也线性增加,当偏置场强超过一定阈值,增至约2.53kV/mm时,经过一个较小的电压峰值和时间延迟后,输出电压急剧增加,产生雪崩现象。实验结果表明:GaAs开关非线性输出的产生与载流子聚集和碰撞电离有关,偏置电场的提高增加了开关芯片中载流子聚集数量,加剧了碰撞离化程度,从而使开关从线性模式进入雪崩模式。