基于宽带可调谐、窄线宽掺铥光纤激光器的2μm波段水的超光谱吸收测量

1.8—2.0μm波段包含大量水的吸收谱线,且吸收强度高于传统的1.3—1.5μm波段,在水的吸收光谱测量中具有很大的应用潜力.超光谱吸收测量技术可以利用宽带范围内的大量吸收谱线来实现物理参数的反演,与传统的单/双谱线的可调谐二极管吸收光谱技术相比具有更好的稳定性、准确性和更宽的使用范围.宽带调谐的窄线宽激光光源是实现超光谱吸收测量的关键器件.利用可调谐法布里-珀罗(FP)腔和光纤可饱和吸收体,搭建了宽带调谐的窄线宽2μm光纤激光器.利用掺铥光纤的再吸收特性,通过合理设计增益光纤长度,得到了在1910—1970 nm约60 nm的光谱范围内连续可调的激光输出,且激光器静态线宽小于0.1 nm,能够满足水的超光谱吸收测量实验的要求.利用该激光器分别对空气和酒精火焰中水在2μm波段的宽带吸收光谱进行了测量.在常温空气中,该光源可以在1910—1965 nm的光谱范围内有效分辨40余条水的吸收谱线;在酒精火焰中,该光源可以在1950—1970 nm的光谱范围内有效分辨近50条水的吸收谱线.通过与HITRAN2016数据库的比对反演得到激光器在动态扫描过程中的线宽约为0.06 nm,与静态测试结果相近;反演得到的空气温度约为298 K,空气中水的摩尔分数约为2%,与温湿度计测量结果一致;反演得到的酒精火焰温度约为1220 K,与热电偶测量结果较为接近.

可调谐掺铥光纤激光器线宽压缩及其超光谱吸收应用

可调谐二极管激光吸收光谱技术是一种应用非常广泛的吸收光谱测量技术.利用宽带可调谐窄线宽光源进行吸收光谱测量的超光谱吸收技术可以在单次扫描中获取一段连续光谱的所有吸收数据,可大大提高可调谐二极管激光吸收光谱技术的数据信息容量和光谱诊断能力.分析了在2μm波段对水进行超光谱吸收测量时对激光器输出线宽的具体要求.利用掺铥光纤在2μm波段较宽的发射谱,采用可调谐法布里-珀罗滤波器和光纤可饱和吸收体相结合的技术方案搭建了一台宽带调谐窄线宽的2μm光纤激光器.获得了1840—1900 nm约60 nm范围的调谐光谱输出,激光器静态线宽仅为0.05 nm.利用该光源对空气中水在2μm波段的吸收光谱数据进行了超光谱吸收测量,在1856—1886 nm约30 nm的光谱范围内分辨了35条水的吸收谱线.通过对不同线宽条件下1870—1880 nm范围内的理论吸收光谱数据进行对比发现,测量数据无法有效分辨分别位于1873 nm和1877 nm处与强吸收线相邻的两条吸收谱线,且测量结果与激光线宽在0.08 nm条件下的HITRAN2012光谱数据库最为接近.这表明,在动态扫描过程中激光器的线宽得到了展宽.

基于遗传算法的2μm波段水的吸收谱线选择

可调谐二极管激光吸收光谱技术的温度测量特性与所选择的吸收谱线密切相关,要获得较高温度精度,就需要根据待测环境的温度特性对吸收谱线进行针对性的选择。提出了基于遗传算法的吸收谱线选择方法,并分别给出了固定温度和宽温度范围下的谱线选择结果。在固定温度下,最优谱线的选择结果具有可扩展性和兼容性,最优的N+1条吸收谱线包含最优的N条吸收谱线;所选谱线的测温不确定度随着谱线数量的增加而减小,而随着温度的升高而增大,且最优谱线的选择结果具有一定的温度适用范围。在宽温度范围下,谱线选择结果依然较为集中,不同谱线数量下的选择结果出现较高程度的重叠;在边缘温度处,最低和最高温度下的谱线选择结果分别会保证向上和向下的温度敏感性。总之,谱线选择结果一般都位于吸收光谱的峰值处,保证了所选吸收谱线的吸收强度;同时,所选结果还都包含位于等效下能级谱峰值和谷值处的吸收谱线,保证了所选吸收谱线的温度敏感性。

碳量子点/罗丹明B分子复合体系中的能量和电子转移过程研究（英文）

本文采用荧光光谱结合稳态和瞬态吸收光谱技术,研究了碳量子点(CQDs)/罗丹明B(RhB)分子复合体系o-CQDs/RhB和mCQDs/RhB中的能量转移和电子转移过程以及它们之间的关系.研究发现在能量转移效率为73.2%的o-CQDs/RhB体系中,电子转移过程可以忽略;而在能量转移效率低于33.5%的m-CQDs/RhB体系中,电子转移过程则较为显著.在这个由碳量子点和染料分子组成的典型复合体系中所揭示的能量转移与电子转移过程之间的内联关系,将为与激子猝灭相关的应用提供有用的视角.

CsPb(Cl/Br)_(3)钙钛矿量子点玻璃的载流子动力学

全无机钙钛矿量子点因其卓越光电特性受到广泛关注,但较差的稳定性限制其实际应用。近年来,致密无机玻璃网络中原位析出钙钛矿量子点(CsPbX_(3)@glass)具有优异稳定性,然而大部分研究致力于优化钙钛矿量子点玻璃的光学性能,对其载流子动力学的研究较为匮乏。由此,本工作借助飞秒激光超快瞬态吸收光谱(fs-TAS)探索了由于晶化温度改变导致的缺陷变化与卤素比例变化对CsPb(Cl/Br)_(3)@glass载流子动力学的影响。研究发现,随着热处理温度升高,更多Br^(–)从玻璃网络中扩散进入量子点晶格,导致CsPb(Cl/Br)_(3)量子点电声耦合强度减弱,热载流子弛豫时间逐渐从140 fs增加至210 fs;当经历较高温度热处理(520℃)时,fs-TAS的基态漂白红侧(长波长方向)出现随时间衰减的负信号,证明新缺陷态存在,导致CsPb(Cl/Br)_(3)@glass呈现特别长的荧光寿命。