分析材料参数对二维固/固声子晶体能带结构的影响

应用平面波展开法(PWE)分析了材料参数对二维固/固声子晶体能带结构的影响,发现散射体的剪切模量和密度是影响声子晶体能带结构的主要因素,杨氏模量对声子晶体能带结构的影响极小.当散射体的剪切模量小于基体时,声子晶体出现了多条带隙;反之声子晶体的带隙在填充率较大时出现,且与基体的剪切模量差值越大,声子晶体的带隙越宽.当散射体的密度小于基体时,只有在填充率较大时出现带隙且极窄;反之,声子晶体出现了多条带隙.继而采用钨、铍、碳、硅四种材料设计二维声子晶体,计算结果与上述推论颇为吻合,这为设计声子晶体在选材方面提供了理论依据.     

低掺磷YPxV1-xO4单晶的生长与性能

用提拉法生长了四方锆石型YPxV1-xO4(x≤0.15)晶体.对晶体中P元素浓度的测定结果表明,YPxV1-xO4单晶可以按化学计量比生长.测定了晶体的晶胞参数、折射率和激光损伤阈值.晶体在400～3000nm波长范围的透过率达到80%且无吸收峰,而且,晶体几乎不发出荧光.综合各项测试结果可以推论:YPxV1-xO4晶体适于作为稀土离子的激光基质晶体.     

二维声子晶体板的声波能带结构

采用基于超元胞的平面波展开法研究了二维声子晶体板的声波能带结构,分析了二维声子晶体板的几何参数(板的厚度,圆柱体的半径和高)对声波能带的影响.研究结果表明：该声子晶体具有更优的带隙,带隙的调节机制更为简单,超元胞法是研究这一类声子晶体能带结构的一种有效方法.     

紫外元件损伤动力学实验研究

对于大型强激光装置的光学系统,尤其是终端光学组件(FOA),其紫外激光损伤问题始终是制约负载能力提升的关键问题,该过程基于激光与物质相互作用及而后发生的材料效应,涉及元件材料的制备与生长、加工、环境、修复和工作参数等多种因素.为此,在长期的研究中,我们总结并定义了紫外元件损伤动力学概念和研究体系.本文着重介绍利用同步辐射及其他核技术方法开展实验研究的结果,对于熔石英元件,利用同步辐射μ-CT技术获得了损伤图像,结合同步辐射XRD确定了损伤过程和结构,解释了相应的材料效应;结合拉曼光谱,利用光热显微技术研究了损伤内部结构和发展过程,定义了激光损伤可视面积(LDAVR)的含义.利用同步辐射XRF及正电子湮灭技术对其光学加工制造影响负载能力的因素进行了物理分析;对于KDP晶体,利用同步辐射XRF-XRD的单独或联合测试,对退役元件和实验样件进行了对比研究,分析了不同运行功率下的激光损伤过程,明确了损伤坑的构成和定义,获得了损伤图像.值得指出:依据上述研究结果,针对工程上的问题,本文提出了解决或改善的方法和途径及其应用.     

硼化铑晶格动力学性质的第一性原理计算

本文基于密度泛函理论,采用全势能线性叠加平面波方法对六方相硼化铑晶体的晶格动力学性质进行了第一性原理计算,预测了六方相硼化铑的声子谱和对应的声子分波态密度以及简约布里渊区高对称方向所对应的声子频率值,并对声子频率值进行了红外—拉曼指认.计算结果与可利用的理论计算值以及实验值符合的很好.     

KLTN晶体表面性质的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理,采用局域密度近似方法,对钽铌酸钾锂KLTN晶体(100)和(110)表面进行几何结构优化,计算了晶体的能带结构、态密度和介电函数.将计算结果与钽铌酸钾对应的表面参数进行了比较和分析,结果显示,KTN经过A位阳离子Li替代后,能带带隙增加,总态密度值减小,对应的介电函数性质发生改变,与晶体表面性质随阳离子含量和取向不同会发生改变的理论预期一致.     

光泵远红外激光的多光子增强效应

本文从理论研究了光泵远红外激光中的多光子过程.我们在解系统的密度矩阵方程时取消了I_(FIR)(?)IR 的假定.研究结果发现,双光子过程D_(16)和三光子过程T_(34)同时处于共振的情况下,它们之间的相互作用或相互竞争将是激烈的。当B_s～20时三光子过程T 的贡献就大为增强,而且在这共同共振点附近T_(34)占了优势地位.我们称这现象为多光子增强效应.     

碱卤晶体色心的形成及热稳定性

<正> 前言色心激光晶体材料的制备大致可分为下列几个主要步骤:(1)晶体的制备; (2)晶体的附加着色; (3)着色后的晶体进行光照转型.上述各步骤相辅相成,一环的成败,将直接影响全过程. 所谓着色,就是采用物理或化学的方法使晶体变色.着色的方法很多,通常采用射线辐     

二维声子晶体负折射成像效应及其分辨率对比

采用有限元分析方法,研究了声子晶体负折射现象与板厚度的关系.通过对比分析声子晶体单板成像系统和串联式声子晶体多板成像系统,结果发现多板系统的像点强度较强,但分辨率却高于单板系统.利用串联式声子晶体多板成像系统可以提高成像质量.     

极性晶体中极化子的声子平均数

采用改进的线性组合算符和幺正交换方法研究极性晶体中极化子的性质.导出了极性晶体中极化子的声子平均数与极化子的速度的关系.通过RbCl和AlSb晶体进行数值计算,结果表明：极性晶体中强弱耦合极化子的声子平均数均随极化子的速度的增加而增加.     

压力作用下Mg2X(X=Sn,Ge,Si)晶体结构与弹性性质

基于密度泛函理论,采用第一性原理计算方法,研究Mg2X(X=Sn,Ge,Si)系列晶体的弹性常数,计算结果与实验值符合甚好.在此基础上,预测了在静水压下(0～50 GPa)的晶体结构和弹性性质随压力的变化.     

基于声子晶体的点声源的完美成像分析

基于声子晶体的负折射效应以及多重散射理论,研究了实现点声源完美成像的方法及过程,并利用有限元法在COMSOL软件中给吸收体设定与激光照射一样的激励源,进行了模拟探究,得到完美成像的仿真结果.     

掺镱钨酸钡晶体及光谱性能

采用液相法合成掺镱钨酸钡(Yb∶BaWO4)晶体的原料,并用Czochralski法(提拉法)生长出无色透明不开裂的Yb∶BaWO4晶体.对Yb∶BaWO4晶体分凝系数、晶胞参数、热谱、透过和吸收光谱进行测试,计算了有关光谱参数.研究这种晶体成为激光基质晶体的可行性.     

3μm波段稀土离子激活的氟化物激光晶体研究进展

中红外激光在卫星遥感、军事对抗、分子监测、激光医疗、基础科学等领域具有非常重要的应用价值.总结了以LiLuF_4、PbF_2为基质,稀土Ho~(3+)和Dy~(3+)为激活离子的2.7~3.1μm波段中红外激光晶体在生长、物化、光谱及激光性能等方面的研究进展.着重分析了激活离子Ho~(3+)和Dy~(3+)的浓度效应、共掺敏化离子Yb~(3+)的敏化机制、共掺退激活离子Pr~(3+)的抑制自终止效应机理;同时计算了相关的能量传递效率,揭示其能量传递机制.此外,提出中红外激光晶体的几个主要研究方向:提高晶体发光效率,开拓新的特征输出波长,探索新型低声子能量的基质晶体.     

掺镱飞秒脉冲激光激发DAST晶体产生THz谱的可行性研究

为了获得与掺镱飞秒脉冲激光匹配的高效太赫兹(THz)发射源,本文根据相位匹配原理,并结合DAST晶体多声子共振吸收,模拟了掺镱飞秒激光脉冲激发DAST晶体后获得的THz频谱.通过与CdTe、GaP等电光晶体比较后发现:当三种晶体厚度都为0.1mm时,DAST晶体可以获得12 THz带宽的发射频谱,超过CdTe的3.5 THz和GaP的6.4 THz;同时,其最大发射强度超过CdTe和GaP的10倍以上.因此,DAST晶体能够成为与掺镱飞秒激光匹配的高效THz发射源.     

密度对一维铝/硅橡胶声子晶体低频带隙的调控

选用金属材料铝和非金属材料硅橡胶,设计出一维铝/硅橡胶声子晶体结构.采用固体物理学中的集中质量法,基于MATLAB编程计算该声子晶体的能带结构.通过单一改变结构中材料铝的密度或者单一改变材料硅橡胶的密度,寻找单一材料密度变化对结构第1带隙的影响规律.结果表明：一维铝/硅橡胶声子晶体的第1带隙起始频率较低为30.6994 Hz,第1带隙带宽为45.479 Hz;当增大结构中两种组合材料的密度差值,可调节结构获得相对的低频、宽带带隙.研究结论可应用于低频率振动控制器件的设计.     

长脉冲激光损伤YAG晶体的研究

采用毫秒Nd∶YAG脉冲激光在不同的保护气体作用下对钇铝石榴石(yttrium aluminum garnet,YAG)晶面单脉冲损伤及多脉冲切割进行了研究,激光损伤及切割断口形貌采用SEM进行表征。结果表明:单脉冲TEM00模式Nd∶YAG激光对YAG晶体损伤时,表面能够生成锥形烧蚀坑(钥匙孔),且烧蚀坑的熔融层约几个微米;毫秒多脉冲Nd∶YAG激光在Ar,N2,O2保护下切割YAG单晶体,切割深度与保护气第一电离能相关。切割状态下,断口出现爆沸现象,产生的气泡形貌与保护气氛有关。     

大功率LD端泵Nd:YAG/LBO蓝光激光器的最优化模式匹配

文章通过分析Nd：YAG激光晶体的准三能级结构,并考虑到大功率泵浦条件下激光晶体中的热透镜效应,采用最简单的平凹腔结构,使激光晶体和倍频晶体分处于两个独立的子腔中,通过ABCD矩阵计算出谐振腔的腔长以及激光晶体和倍频晶体在腔中的最佳位置,实现了蓝光激光器的最优模式匹配,确保了蓝光的高效倍频效率。     

温度对LiNbO3晶体THz辐射产生效率的影响

利用超短激光脉冲泵浦电光晶体LiNbO₃产生脉冲THz辐射, 并用非线性光学差频原理解释了THz的产生机制. 改变泵浦激光能量, 实验结果表明, THz脉冲波形的最大振幅与泵浦激光能量为平方关系, 随泵浦能量的增大, 晶体温度逐渐升高, 增加了对所产生THz辐射的吸收, 并逐渐偏离平方关系. 通过降低晶体温度, 减小TO声子-极化子因非谐振衰减为两个声学声子而引起的THz吸收, 提高了THz的产生效率.      

S掺杂锐钛矿TiO_2电子结构的第一性原理研究

对完整锐钛矿TiO2晶体及S掺杂锐钛矿TiO2晶体电子结构进行了基于密度泛函理论的第一性原理研究.通过对能带、态密度的分析,发现在S掺杂后,O原子,S原子与Ti原子在导带区发生了强烈的相互关联作用,致使Ti原子3d轨道上的电子向S原子的3p轨道,O原子的2p轨道移动,使得导带向低能区移动,从而使TiO2的禁带宽度变小,吸收边红移.从而揭示了S掺杂导致锐钛矿TiO2晶体禁带宽度变小的机理.理论计算与实验结果基本相符.