管柱型近周期声子晶体点缺陷结构的大尺寸压电超声换能器

大尺寸压电超声换能器的耦合振动会导致其辐射面纵向位移振幅的平均值较小,振幅分布不均匀,严重影响系统的性能和可靠性.为了改善大尺寸超声振动系统性能,可利用二维孔/槽型近周期声子晶体结构对横向振动进行抑制,但在对横向振动抑制的同时,该结构会对换能器机械强度和工作带宽等性能参数造成不利的影响.针对这一问题,本文提出利用管柱型近周期声子晶体点缺陷结构对大尺寸夹心式纵振压电陶瓷换能器进行优化的新思路.该方法不仅可以利用构造的固/气二维近周期声子晶体结构的点缺陷模式,获得极低的能量损耗,有效提高系统辐射面的纵向位移振幅和振幅分布均匀度;也可以利用管柱结构中的双环形孔增强声波的多重散射,使得换能器在管柱柱高较低的条件下产生禁带,在有效抑制横向振动的同时,大幅拓宽换能器系统的工作带宽,增强系统的稳定性和机械强度,降低加工成本.仿真结果证明了优化的有效性.

铜铁双掺近化学计量比铌酸锂晶体生长及其光折变性能研究

采用优化工艺参数,在掺有6(mol)%K2O助溶剂熔体中,利用提拉法生长出系列铜、铁双掺近化学计量比LiNbO3晶体。通过二波耦合和透射光斑畸变法测试可知,在未掺和掺铁量不变情况下,随着掺铜量的增加,衍射效率逐渐增大且铜铁双掺铌酸锂晶体衍射效率要高于单掺铜铌酸锂晶体。而其写入时间和擦除时间逐渐减小;抗光损伤能力随着掺铜量的增加逐渐增强,且单掺铜铌酸锂晶体抗光损伤能力远远大于铜铁双掺铌酸锂晶体。

掺镁近化学计量比铌酸锂晶体的生长

报道了掺镁近化学计量比的LiNbO_3晶体的生长、紫外和红外透过谱以及该晶体的晶格常数。

近化学计量比双掺铁锰铌酸锂晶体紫外光致吸收特性的研究

研究了不同锂含量的双掺铁锰铌酸锂晶体的紫外光致吸收特性,结果表明,同成分晶体的紫外光致吸收系数较低,随着锂含量的增加,晶体的紫外光致吸收系数逐渐增大,当晶体中的锂含量达到49.57mol%附近时,紫外光致吸收系数达到最大值4.20 cm-1,进一步增加晶体中的锂含量,饱和光致吸收系数开始下降。在此基础上,提出了近化学计量比双掺铁锰铌酸锂晶体的双色非挥发全息存储的三中心模型,即随着晶体锂含量的增加,双掺铁锰晶体的光折变中心除了Fe2+/Fe3+,Mn2+/Mn3+外,还将增加双极化子/小极化子中心。

近化学计量比铌酸锂晶体的研究进展

介绍了近化学计量比铌酸锂晶体的主要生长方法及其特点,总结了近化学计量比铌酸锂晶体的主要性能,通过与同成分铌酸锂晶体的比较,指出了近化学计量比铌酸锂晶体的主要应用优势,明确了该类晶体今后的研究重点。

近化学计量比Fe:LiTaO_3晶体的光折变性能

采用顶部籽晶溶液法（TSSG），生长直径约10-15mm，长度为10mm的近化学计量比掺铁铌酸锂（Fe：SLN）和近化学计量比掺铁钽酸锂（Fe：SLT）晶体．采用二波耦合全息法测量了晶体的记录时间，擦除时间和饱和衍射效率；采用光斑畸变法测量了抗光损伤阈值．与Fe：SLN晶体相比，Fe：SLT晶体的饱和衍射效率降低，记录时间减小，抗光损伤能力显著提高，Fe：SLT晶体的抗光损伤闽值为420MW／cm^2。

近化学计量比Mg∶Fe∶LiNbO_3晶体生长及其光学性能

以K2O作为助熔剂,采用顶部籽晶熔融法生长近化学计量比Mg∶Fe∶LiNbO3晶体。测试了晶体的紫外-可见吸收光谱、红外光谱、抗光损伤能力以及衍射效率。结果表明:随掺Mg量的增加,近化学计量比Mg∶Fe∶LiNbO3晶体的紫外吸收边先紫移后红移,晶体的衍射效率减小,抗光损伤能力增加。OH-吸收峰出现双峰结构,给出了掺杂离子的占位模型。晶体中[Li]/[Nb]比在49.7～49.8%之间。确定了掺Mg的阈值浓度在2～3%(物质的量百分比,下同)之间。

近化学计量比铌酸锂晶体中机械孪晶的消除

在用掺钾的助熔剂提拉法生长近化学计量比LiNbO3 晶体时,长出的晶体尾部很容易出现孪晶裂纹现象,这种孪晶被认为是机械孪晶。这种孪晶的起因是由于晶体生长的收尾和从熔体中提起晶体阶段,在晶体底部产生直径的缩进,在缩进产生的台阶处出现应力集中,从而造成孪晶的成核。通过采用适当的收尾过程,以避免直径台阶的出现,可以很好地消除这种孪晶及其引起的裂纹。

掺钼近化学计量比铌酸锂晶体的光折变性能研究

通过生长一系列掺钼近化学计量比铌酸锂晶体,研究了晶体的光折变性能,发现在488 nm和532 nm波长辐照下,当Mo的掺入量为0.5mol%时,晶体的光折变灵敏度分别达到0.25 cm/J和0.21 cm/J。此外,极化条件的改变可以缩短晶体在488 nm波长辐照下的光折变响应时间。通过红外光谱、紫外可见吸收光谱和X射线光电子能谱的测试,对掺钼近化学计量比铌酸锂晶体的光折变性能变化的机制进行了研究。

掺铁近化学配比铌酸锂晶体的二波耦合特性研究

生长了铁掺杂(质量分数分别为25×10-6,50×10-6,100×10-6以及200×10-6)的近化学配比铌酸锂(SLN)晶体.用中心波长为532 nm的半导体激光器对晶体进行了二波耦合实验,测得了二波耦合的相应时间和有效增益系数随掺杂浓度、入射光总光强、写入光光强比以及入射光偏振方向的变化情况.实验结果表明,掺杂浓度越高,总入射光强越大,入射光光强比越小,都能导致响应时间减小,并且e光的响应时间要小于o光的响应时间;入射光光强比越大,有效增益系数越大,e光的有效增益系数要大于o光,而掺杂浓度对有效增益系数没有明显的影响.

基于声子晶体位错理论的二维超声塑料焊接系统

为了有效改善二维工具头辐射面振幅分布不均匀的问题,对二维超声塑料焊接系统进行了优化设计研究:首先,利用横向位错在大尺寸长条形工具头上构造近周期声子晶体同质位错结,调节带隙的宽度和位置,使得二维超声塑料焊接系统的工作频率位于工具头的横向振动的带隙内,进而有效地控制工具头X方向的横向振动;其次,利用近周期声子晶体斜槽结构进一步优化辐射面的振幅分布均匀度,并分析了斜槽结构参数对超声塑料焊接系统纵向共振频率和振幅分布均匀度的影响规律.模拟仿真结果表明,近周期声子晶体同质位错结和斜槽结构能够实现对二维超声塑料焊接系统的优化,为横向振动抑制理论的进一步研究提供了基础.

化学计量比和铜离子对Fe:LiNbO_3晶体光学性能的影响

以K2O作助溶剂,采用顶部籽晶溶液生长法生长近化学计量比Cu:Fe:LiNbO3晶体.测试了晶体的红外光谱,吸收光谱和抗光损伤能力.由红外光谱OH-吸收峰位置,确定Cu:Fe:LiN-bO3晶体是近化学计量比.吸收光谱显示出Cu:Fe:LiNbO3晶体的吸收边相对LiNbO3晶体发生红移.其抗光损伤能力比Fe:LiNbO3晶体提高一个数量级.对红外光谱OH-吸收峰移动机理,吸收光谱吸收边移动机理和抗光损伤增强机理进行讨论.通过二波耦合光路测试并计算了近化学计量比Cu:Fe:LiNbO3晶体的衍射效率、响应时间、擦除时间、灵敏度和动态范围.近化学计量比掺杂LiN-bO3晶体的光学性能优于Fe:LiNbO3晶体.

基于声子晶体异质位错结结构的大尺寸楔形变幅杆的优化设计

针对大尺寸楔形变幅杆辐射面振幅分布不均匀、放大系数较小的问题,采用近周期声子晶体异质位错结结构设计了振幅分布均匀、放大系数较大的新型变幅杆。利用有限元软件COMSOL对优化前、后的变幅杆进行了仿真分析,结果表明:近周期声子晶体异质位错结结构能有效抑制大尺寸楔形变幅杆的横向振动,大幅提高辐射面纵向振幅分布均匀度,增加放大系数。该方法为大尺寸楔形变幅杆的优化设计提供了新思路。

近红外光的可视化及其应用

开发高性能的近红外可视化器件在生物成像、食物检测、健康监测和环境分析等领域有着重要意义。近红外可视化器件由光探测单元和发光单元组成,可将人眼不可视的近红外光转换为可见光。其工作机制是,光探测单元作为发光单元的载流子注入层,在近红外光下产生光电流,因而被近红外光照射的区域会产生电荷注入,在发光单元的对应区域复合发光,发射可见光。没有近红外光照射时,光探测单元中不产生光电流,将抑制发光单元中的电荷注入,因而不发光。因此,近红外可视化器件可用于对辐射、反射或吸收近红外光的物质成像。本综述介绍了近红外可视化器件的工作原理和最新进展,包括基于无机、有机半导体等不同材料的近红外可视化器件。研究发现,近红外可视化器件的光子转换效率由近红外光探测单元和发光单元的光电转换效率决定。本文归纳了提高近红外可视化器件的光子-光子转换效率的方法和相关工作,探讨和展望了近红外光的可视化技术在三维图像分析、近红外检测卡、生物成像、健康和环境监测与检测的应用前景。

近周期声子晶体开孔结构的大辐射面夹心式纵振换能器的优化研究

大尺寸夹心式纵振压电陶瓷换能器中径向振动的存在不仅会导致换能器纵向辐射声功率的降低,还会缩短换能器的使用寿命,严重影响其性能和可靠性.为了减少大尺寸换能器中纵、径振动之间的强烈耦合,保证较高的纵向工作效率和可靠性,克服工作带宽较窄、振幅分布均匀度较差、位移振幅较小的缺陷,本文基于多点变形缺陷近周期声子晶体结构对大尺寸夹心式纵振压电陶瓷换能器进行了优化.利用仿真软件对优化后的换能器的性能指标进行了模拟分析,并进行了实验验证.结果表明,基于多点变形缺陷近周期声子晶体结构的大尺寸压电陶瓷换能器的纵向振动模态更加单一,可以有效提高大尺寸换能器辐射面的位移振幅和振幅分布均匀度,拓宽工作带宽.

近化学计量比铌酸锂晶体周期极化畴反转特性研究

采用K2 O作助熔剂直接拉晶法和气相输运平衡技术制备出了高质量近化学计量比铌酸锂晶体 ,研究了铌酸锂晶体中的 [Li] [Nb]比含量对其畴反转结构和极化电场的影响 .实验结果表明 :随着晶体中 [Li] [Nb]比的提高 ,畴极化反转电场呈明显下降趋势 ,使用近化学计量比铌酸锂晶体 ,在 4 .0± 0 .5kV mm大小极化电场条件下 ,成功地实现了 1.0mm厚度的周期极化畴反转 .并用铌酸锂晶体的Li空位缺陷模型对上述实验结果给出了合理的解释 .

Ni^(2+)掺杂近化学计量比铌酸锂晶体的生长及光谱特性

以K2O为助熔剂,在较大的固液界面温度梯度条件下,应用坩埚下降法技术生长了初始Ni2+掺杂摩尔分数为0.5%的近化学计量比铌酸锂晶体。测定了晶体的吸收光谱,观测到由Ni2+离子在八面体中3A2g(F)→3T1g(P)、3A2g(F)→3T1g(F)、3A2g(F)→3T2g(F)能级的正常自旋允许跃迁所产生的381 nm,733 nm,1280 nm吸收峰和3A2g(F)→1T2g(D)和3A2g(F)→1E(D)能级的自旋禁戒跃迁产生的430 nm与840 nm吸收峰。从晶体紫外吸收边的位置初步估算其摩尔分数比x(Li+)/x(Nb5+)为0.981。根据晶体分裂场理论和吸收光谱,计算了Ni2+在该铌酸锂晶体中的晶格场分裂参量Dq=781 cm-1、Racah参量B=1096 cm-1与C=4353 cm-1。研究了在不同激发波长下晶体在可见光波段的荧光特征,观察到500~630 nm的绿色与800~850 nm的红色荧光发射带,它们归结为1T2g(D)→3A2g(F)与1T2g(D)→3T2g(F)的能级跃迁所致。

近化学计量比Cu：Fe：LiNbO3晶体的生长及蓝光优化光折变性能

以K2O为助溶剂在LiNbO3中掺入0.15%(质量分数,下同)CuO,0.03%和0.05%Fe2O3,用顶部籽晶溶液生长法生长近化学计量比Cu:Fe:LiNbO3晶体。以Ar+激光器的488 nm激光为光源测试Cu:Fe:LiNbO3晶体的光激载流子类型,采用二波耦合光路测试了晶体的光折变存储性能,并与633 nm红光测试的Fe:LiNbO3的存储性能进行了比较。结果表明:Cu:Fe:LiNbO3晶体光激载流子是以空穴为主。Cu:Fe:LiNbO3晶体写入速度和灵敏度比Fe:LiNbO3晶体分别高60倍和67倍,动态范围比Fe:LiNbO3高15倍。讨论了近化学计量比Cu:Fe:LiNbO3晶体蓝光光折变效应增强机理。近化学计量比Cu:Fe:LiNbO3晶体表现出优良的蓝光光折变性能。