铁铂膜厚度对Fe/Pt异质结构太赫兹辐射的影响

本文通过飞秒脉冲激光和铁铂异质结构的相互作用产生太赫兹(Terahertz,THz)脉冲,并利用时序太赫兹的测量方法,研究了太赫兹光在金属薄膜中的传播规律.太赫兹光在铁(Fe)膜和铂(Pt)膜中都以指数形式衰减,但是与金属体材料传播介质及适用于体材料的Drude模型相比,2~10 nm厚的铁、铂薄膜对太赫兹光的衰减系数明显增加.其原因可能是由于超薄薄膜中电子在膜厚方向的运动受限,而膜平面内的自由程增加,导致在膜平面内电场的衰减长度变小.该现象在近红外的飞秒脉冲光中同样存在.     

研究MIS结构电荷特性的光Ⅰ～Ⅴ法

介绍以高能紫外激光为光源的、研究 MIS 结构电荷特性的光Ⅰ-Ⅴ法。简述了该法实验原理、实验装置和测试方法;给出了由传统热氧化的 SiO_2介质膜和新型快速热氮化的 SiOxNy 膜(缩写为 RTNF)组成的 MIS 结构的光Ⅰ-Ⅴ实验数据、体电荷密度和平均分布中心的实验结果。并就该法优缺点、应用前景及改进途径作了讨论.     

355 nm激光泵浦BN晶体受激拉曼散射实验的研究

自从受激拉曼散射被发现以后,发现了多种拉曼介质,这些拉曼介质有气体、液体还有固体,从这些介质的受激拉曼散射中得到上百条谱线,光谱分布从紫外到近红外,有效拓宽了激光光谱范围。增益较高的拉曼晶体有碳酸盐、硝酸盐和钨酸盐晶体,在这些晶体中Ba（NO3）2晶体是最有潜力的材料之一。该文研制出一套实验系统,通过受激拉曼散射的原理和实验结合来研究硝酸钡晶体的受激拉曼散射现象。研究内容主要包括如下：搭建一级放大1064 nm激光实验系统;在1064 nm有源光基础上,完成泵浦光355 nm激光的搭建;完成355 nm激光泵浦Ba（NO3）2晶体的受激拉曼散射实验研究。     

低功率激光在镍合金分光镜上的自聚焦现象

功率在几百毫瓦量级的低功率Ar 激光器所发出的488nm激光束,在未聚焦的情况下(光强度在40W/cm2左右),经镍合金镀膜的分光镜后,观察到自聚焦现象.实验结果表明非线性光折射现象产生于膜层与玻璃基底的交界面,证明在此交界处存在一层非线性介质,是一种新的非线性材料.实验结果还表明此非线性现象的产生机理是光 热效应,并给出实验设置和测试资料,分析了实验结果.     

燃料电池在机械应力下的工作参数分布

针对质子交换膜燃料电池在机械应力下的气-液两相流进行数学模拟研究,建立了一个二维质子交换膜燃料电池非等温两相流多物理场稳态模型. 该模型综合考虑了固体力学、电化学、传热传质以及气液两相流的物理因素,研究了质子交换膜燃料电池在机械应力作用下的两相流分布.计算结果显示：在机械应力作用下,燃料电池肋板下方的多孔介质应力明显大于流道下方的应力,且在肋板和流道交界处下方的气体扩散层会产生明显的应力集中现象;随着电流密度的增加,阴极相对湿度逐渐增加,但阳极相对湿度会减小;液态水仅在阴极产生且主要在肋板下方的多孔介质内形成,其在阴极的饱和度随电流密度的增加而不断增加.     

水平管外降膜流动的膜厚测量和数值模拟

采用激光诱导荧光法结合数字图像处理技术对水平管外降膜流动的液膜厚度进行了测量,得到了常温常压下水在水平光滑管和Turbo-CII强化管外降膜流动的过程中,液膜厚度随流量、管周角度和液体分布装置布液高度变化的规律.采用Fluent软件对单根水平管外的流动情况进行了二维数值模拟,并把计算结果和实验结果进行了对比.实验和模拟结果表明:上半周的液膜厚度比下半周的大,且在水平管上半周沿顺时针方向随着角度的增大而变小,而在水平管下半周变化不大,液膜最薄点出现在水平管下半周靠近90°附近的位置;液膜厚度随着流量的增大而变大,随着布液高度的增大而变小;管外液膜流动有波动,上半周的液膜波动比较大,Turbo-CII强化管外液膜表面的波动要比光滑管的小.     

新型旋流降膜式洗涤冷却环的开发与研究

洗涤冷却环是水煤浆气化炉的关键部件之一,洗涤冷却水通过洗涤冷却环的分布,在洗涤冷却管内壁形成液膜,使高温合成气体迅速冷却,针对目前工业应用中的洗涤冷却环存在的液膜分布不均、抗堵塞能力差等缺点,开发了新型旋流降膜式洗涤冷却环。用激光多普勒测速仪（Dual PDA）研究了旋流降膜流动的速度及液膜厚度分布,得出降膜的轴径向速度与进水流量的均匀性及量值有关;液膜厚度在z=0．5m处趋于稳定;并比较了新型洗涤冷却环和普通洗涤冷却环的液膜分布,证明新型洗涤冷却环液膜分布均匀,能有效解决工业中存在的洗涤冷却管干壁现象。     

界面湍流下溴化锂水溶液膜流吸收强化的研究

利用降膜吸收试验系统 ,研究了在不同的溶液降膜流动雷诺数 Re下 ,无活性介质和加有3× 1 0 -5质量浓度 2 -乙基己醇的溴化锂水溶液降膜吸收强化过程 .结果表明 ,上述两种情况下 ,降膜吸收随 Re的增加 ,溶液侧平均换热系数和吸收传质系数均增大 ;且在 Re<80下 ,加有 2 -乙基己醇的吸收效果比无活性介质的吸收有明显的增强 ,随 Re进一步增加 ,强化效果逐渐变得不明显 .利用激光全息干涉技术 ,观察了流动液膜吸收过程中膜内溶液温度和质量分数变化引起的干涉条纹变化以及液膜流动的表面状况 .观察到 ,加有活性介质吸收中引起的干涉条纹较无活性介质的分布密 ,条纹要细 ,且液膜表面还出现不规则扰动 .这种扰动是由加入活性介质后吸收中溶液表面张力变化所引起的界面湍流     

光刺激耳蜗听神经的机理仿真

近年来以脉冲激光诱发听神经响应的研究逐步深入,然而目前国内外对于光刺激听神经的机理研究尚未有定论。该文利用仿真软件COMSOL Multiphysics研究了三维模型脉冲激光刺激耳蜗产生的光热现象和光声现象,同时结合活体豚鼠实验结果分析了光刺激听神经的机理。结果显示:仿真中光刺激听神经产生了温升,也引发了光声效应;活体动物实验中光刺激在药物急性致聋的豚鼠中诱发出复合听神经动作电位。结果分析表明:光刺激耳蜗产生的响应更可能是光声效应和光热效应共同作用的结果。     

泵出型螺旋槽机械密封端面间隙气液两相流动数值分析

针对泵出型螺旋槽气膜密封由于阻塞气压力降低,被密封液相介质进入密封间隙的情况,以密封端面间隙流体膜为研究对象,利用Fluent软件VOF模型模拟阻塞气压力恢复到正常值时端面间隙的流动状况。此时流体膜处于气液两相非稳定流动状态,研究密封端面间气液两相介质分布、压力分布及密封性能随时间的变化规律。结果表明:在假设条件下,内径处阻塞气压力恢复到正常值,流体膜能够恢复成纯气相流体膜;液相介质能增强流体动压效应,增大气相介质流动阻力,降低泵送量;气液两相掺混,改变了气液两相分布、压力分布、泵送量等密封性能,增大了流体膜恢复成纯气相的难度,且在液相介质进入螺旋槽状况下,流动过程中少量液相介质在内径处发生泄漏。     

光脉冲作用下干涉滤光片中的热分布

采用差分方法数值解热传导方程,分析了全电介质干涉滤光片受到激光脉冲辐照后,其吸收层吸收光脉冲能量后的温度分布,并研究了介质中热扩散过程。其研究方法与结果有助于深入了解干涉滤光片中的热致光双稳现象。     

用相干光场相位检测法确定生物组织模型的非均匀性

研究光在混浊介质或生物组织内传播的光场分布的变化,可以间接地获得介质的散射和吸收特性以及介质内部结构变化的有用信息。文章给出了一种描述光在均匀散射介质中传播的光场分布的理论和计算机仿真。在此基础上,通过结合组织近红外光谱学技术（ＮＩＲＳ）与现代激光技术,研究了一种用近红外光学相干相位阵列调制法探测生物组织非均匀性（肿瘤）的新方法。设计了组织光学特性模型,并进行了各种不同条件下实验。探索了生物组织中光场分布与组织特性之间的相互关系。实验表明,给出的检测如大脑和乳腺中存在小吸收体的方法是简单、可行和有效的。     

中红外激光产生宏观高次谐波的理论研究

通过求解Maxwell方程模拟了中红外1 500nm强激光产生的宏观Xe气高次谐波谱.研究结果表明,气体靶位置对谐波场的强度具有非常重要的影响,与通常将气体靶放在激光焦斑之后相比,位于激光焦斑之前的气体靶产生高能光子的强度得到了很大程度的提高.分析表明,产生这种现象除了与激光场在介质中的演化有关外,还来源于谐波场在自由空间的传播性质,理论模拟与实验结果具有很好的一致性.     

混合气体介质中三倍频辐射的产生实验

将355 nm光通过单一的X e或者X e-A r混合气体介质产生118 nm辐射,记录不同气体压力下光激励丙酮光解的质谱图,通过监控丙酮分子离子峰(m/z=58)的强度来掌控118 nm光的产生效率.结果表明:在实验光学器件、激光光强相同的条件下,混合气体介质中三倍频辐射产生效率比单一气体中强.当混合气体中A r气体压力保持在1.000 kPa,p(X e)¨p(A r)=5.6时,产生的118 nm辐射最强,实现了该实验条件下倍频产生最佳的相位匹配.     

均匀介质的透镜效应

1.自聚焦和自散焦现象激光光束通过均匀介质(如平行玻璃板)时,当入射光强达到阈值功率时,入射光束会被聚为一点,这与平行光经过凸透镜的情形完全相同,但会聚后的光线却不再散开而是保持会聚光斑的尺寸传播形成一条亮线,亮线的直径约在50μm～100μm,这些亮线光强高,亮线内部光强达到10~(10)～10~(11)w/     

正方形截面直通道内二次流现象的实验研究

以空气-水为介质,通过可视化实验的方法,对边长为10 mm的正方形截面通道内空气-水垂直上升流动的两相流流型进行了实验研究,表观气速为0.04～100 m/s,表观水速为0.001～6 m/s.观察到了正方形截面通道内两相流动的典型流型,通过管外可视化及内视镜伸入管道内拍摄到清晰的环状流和爬动流流型,证实了正方形截面直通道内存在"二次流"现象,且对气-液两相流动的相分布有较大影响.将正方形截面爬动流与圆通道内的溪状流进行了比较,由于其中的作用力不同,它们在发生条件、流动形态及液膜形状上有很多异同点,圆通道内溪状流的液膜是随机出现和分布的,数条液带、液丝的位置不确定,尺寸相差悬殊.利用单能γ射线传感器测量了正方形通道内爬动流及环状流的液膜厚度,得到壁面上液膜厚度的分布图,证明了正方形通道内随着表观气速的增大,二次流作用逐渐增强,使得壁面上液膜分布的不均匀,壁面中心处液膜最厚.     

基于激光诱导荧光的液膜温度场测量

将激光诱导荧光(PLIF)技术应用于自由降膜的温度场测量,非侵入、可视化地揭示了液膜的二维温度场分布和传热过程.提出了基于灰度优选平均的荧光强度提取方法,以及基于二维平面激光校准的液膜温度场测量方法,将液膜标定曲线的拟合相对误差由11.19%,减少至3.73%,,有效提高了PLIF测温的准确性.与PT1000测温对比实验结果表明,PLIF液膜测温最大相对误差低于3%,,多数情况下相对误差低于2%,,测温结果具备准确性和可靠性,可以有效实现液膜温度场的测量.     

一种固体介质中空间电荷分布测量的新方法

压电压力波法是用聚偏氟乙烯（ＰＶＤＦ）压电膜产生压力波来测量固体介质中空间电荷分布的一种新方法,介绍了用压电膜产生压力脉冲波的原理与方法以及压力法测量固体介质中空间电荷分布的原理,实验结果表明这种测量方法能很好地用于固体介质中空间电荷分布特性的测量。     

液滴撞击液膜喷溅过程的LBM模拟

气液两相流动现象广泛存在于自然界和工程应用中,而液滴撞击液膜后产生喷溅的过程则是这一类问题的典型代表.采用格子Boltzmann方法（LBM）对上述过程进行了数值模拟.采用基于“单相”（single-phase）模型的LB两相流方法计算得到了3组Reynolds数（Re）和Weber数（We）组合下液滴撞击液膜后所产生的3种效应.结果表明,随着We数和Re数的不断增大,液滴撞击液膜后将产生铺展、喷溅以及喷溅并伴有小液滴脱落等不同现象,计算所得的结果与实验及理论分析的结果相吻合,表明了LBM研究气液两相流动问题的可行性.     

一种多层介质膜光管及其对激光光场的影响研究

带有光管的光学系统中,当采用激光光源时,光管对激光的特性影响应当被考虑到。利用ZEMAX仿真软件,对532nm激光通过一种71层高反射多层介质膜光管结构后特性进行了仿真分析;并搭建测量光路对仿真数据进行验证。实验结果表明,镀有多层介质膜的光管可以有效增加光的反射率,使激光光源的偏振形状和方向多样化,因此,该类光管可被用于调制激光的偏振度。