掺铒波导环形腔激光器特性研究

根据掺铒波导光放大理论和耦合器传输矩阵,建立了描述掺铒波导环形腔激光器的理论模型,在此基础上分析了环形腔弯曲半径、耦合器耦合系数和掺铒离子浓度等因素对泵浦阈值和激射光输出特性的影响.结果表明由于受到波导弯曲损耗和其他机制损耗的共同作用,存在一优化弯曲半径使得波导环形腔激光器在较低阈值泵浦功率下实现较高的斜率效率;激射光输出耦合器作为激光谐振腔损耗的一部分,其耦合系数的大小影响到激光器的特性,在耦合系数为0.2附近处可获得较高的激射光输出功率;铒离子掺杂浓度在0.85×1026m？3时具有最低的阈值泵浦功率,在不引起明显上转换效应的条件下,适当的增加铒离子浓度可以提高激射光波的输出功率.研究结果为掺铒波导环形腔激光器的设计和制作提供了理论依据.     

掺镱激光玻璃光谱性质的优化

实验研制得到 4种高发射截面掺镱 (Yb3 )激光玻璃 .根据光谱性质计算了激光性能参数 ,并与国外一些发展中的激光玻璃进行了比较 .结果表明掺Yb3 锗碲酸盐、硅铌酸盐玻璃具有最高的发射截面、增益系数和最低的最小泵浦强度、饱和泵浦强度和激发态最小粒子数 ;硼酸盐玻璃次之 .这 3种玻璃的光谱性质和激光性能参数明显优于国外发展中的掺Yb3 激光玻璃 .掺Yb3 磷酸盐玻璃与日本HOYA公司近期开发的高发射截面磷酸盐玻璃相近 .这些光谱性质优化的玻璃有望成为高平均功率激光器和高峰值功率激光器特别是激光核聚变驱动器核心材料的候选基质 .     

应用偏振非均匀性实现多波长振荡的掺铒光纤激光器

利用掺铒光纤激光器腔内的偏振非均匀性 ,实现了多波长的同时激射 .实验表明 ,改变多量子阱光波导上的偏置电流和腔内光的偏振态 ,可增强偏振烧孔效应 .室温下产生了间隔为 0 .9nm的 1 0个波长     

OH-根对掺铒碲酸盐玻璃光谱性质的影响

制备了5种浓度下系列不同OH^-根含量的掺铒碲酸盐玻璃样品，测试了样品的红外吸收光谱，分析了在不同通氧除水时间下玻璃的红外吸收系数变化情况．测试了样品的吸收光谱，利用Judd-Ofelt理论计算了不同铒掺杂浓度和OH^-根含量样品的光谱参量Ωi（i=2，4，6）．根据McCumber理论计算了铒离子在1532nm处的吸收截面和Er^3＋：^4I13／2→^4I15/2跃迁峰值发射截面．测试了样品中Er^3＋：^4I13／2→^4I15/2跃迁对应的荧光光谱和^4I13／2能级荧光寿命，讨论了OH^-根对不同铒掺杂浓度下碲酸盐玻璃光谱性质的影响．研究结果表明，OH^-根仅对荧光寿命和荧光峰值强度存在影响，在Er2O3浓度小于1．0mol％时，OH^-根是发生荧光猝灭的主要影响因素，而高于这一浓度后Er^3＋离子本身的能量转移对荧光猝灭起主要作用．而OH^-根对其他光谱性质（荧光半高宽、吸收光谱、受激发射截面等）基本没有影响．     

新型氟硫磷酸盐激光玻璃结构及性质研究

稀土掺杂氟硫磷酸盐玻璃具有光学光谱特性优异、热稳定性及化学稳定性高等特点,有望成为新型激光玻璃及高增益有源光纤的候选材料.然而,由于该玻璃体系具有复杂的混合阴离子结构,因此成分变化对结构和性能的潜在贡献仍不清楚.本文表征了多种氟硫磷酸盐玻璃形成区、结构及Nd3+掺杂光学光谱特性.结果 表明,氟硫磷酸盐玻璃不仅继承了氟磷...     

应用偏振非均匀性实现多波长振荡的掺饵光纤激光器

利用掺铒光纤激光器腔内的偏振非均匀性,实现了多波长的同时激射,实验表明,改变多量子阱光波导上的偏置电流和腔内光的偏振态,可增强偏振烧孔效应,室温下产生了间隔为０．９ｎｍ的１０个波长。     

基于铝诱导结晶的多晶硅薄膜材料结构优化

基于铝诱导结晶化（AIC）方法,研究了不同溅射材料结构对多晶硅薄膜形成过程和材料特性的影响.首先利用射频溅射Si和直流溅射Al的方法,分别在普通玻璃衬底上沉积Si/Al/Glass,Al/Si/Glass,Si/Al/L/Si/Al/Glass三种不同结构的薄膜材料.采用相同的低温退火（500℃）工艺,对上述薄膜进行了多组时间下的退火Al诱导结晶处理.对退火处理后的样品去除表面多余Al之后进行了X射线衍射、电子显微镜表面观察和霍耳迁移率测试,分析其晶体质量特性和电学特性.结果表明,在足够长时间下,3种结构均可成功实现AIC多晶硅薄膜,其中采用多重周期性结构的薄膜结晶速度最快,并得到更优的结晶效果.     

镧掺杂对TiO2薄膜性能的影响

用sol—gel法于玻璃表面制备了镧掺杂纳米TiO2薄膜。利用X射线衍射仪（XRD）、原子力显微镜（AFM）对其进行了表征。通过接触角测量仪测量亲水角来表征其亲水性能，并根据紫外光照射下亚甲基蓝溶液的光催化降解率评价其光催化性能。研究了镧掺杂量、热处理温度对纳米TiO2薄膜亲水性能和光催化效果的影响。研究发现，镧掺杂可以提高TiO2薄膜的亲水性能并且在黑暗条件下能将亲水性保持更长一段时间；镧掺杂可以提高TiO2薄膜的光催化效率，扩展TiO2薄膜的光谱吸收范围。     

Co/Cu多层膜沉积过程中结构和形貌的变化

从原子结合能和位错生成能入手,分别计算了在Co基底上沉积Cu薄膜和在Cu基底上沉积Co薄膜时,薄膜结构随沉积厚度增加所发生的变化.结果表明,在{100}纤维织构的Co基底上沉积Cu薄膜,当薄膜厚度达到3.33 nm时会在薄膜与基底界面产生错配位错,且随薄膜厚度增加,错配位错密度逐渐增大.在{100}纤维织构Cu基底上沉积Co薄膜,当薄膜厚度达到4.90 nm时,薄膜生长模式会由层状向岛状转变,薄膜为fcc结构.当厚度超过12.64 nm后会出现hcp结构.计算结果与实验得出的结论基本相符.     

外延晶体硅薄膜太阳电池的器件模拟及性能优化的研究

由于晶体硅薄膜太阳电池兼有晶体硅太阳电池高效、性能稳定和薄膜电池低成本的优点,是最有可能取代现有晶体硅太阳电池技术的下一代薄膜电池技术.本文利用PC1D软件对外延晶体硅薄膜太阳电池进行了器件模拟.为了使模拟更接近真实的情况,我们采用了更符合实际情况的器件结构和参数设置.在此基础上,全面系统地研究了背表面场（back surface field,BSF）层、基区和发射区参数、晶体硅活性层电学质量、电池表面钝化情况、电池内部复合情况和pn结漏电情况等对外延晶体硅薄膜太阳电池光电性能的影响.在影响外延晶体硅薄膜太阳电池效率的众多因素中,辨认出对电池效率影响幅度最大的3个参数依次是基区少子扩散长度、二极管暗饱和电流和正表面复合速度.通过模拟还发现,基区不是越厚越好,基区厚度的选择必须要考虑基区少子扩散长度的值.当基区少子扩散长度较小时,基区的最佳厚度应小于或等于基区少子扩散长度;当基区少子扩散长度较大时,基区少子扩散长度应至少是最佳基区厚度的2倍.此外,本文不但对模拟结果的现象进行了描述,还深化解释了其变化的物理机制.由于外延晶体硅薄膜太阳电池在器件结构上与晶体硅太阳电池具有很大的相似性,所以本文的结论在某种程度上对晶体硅太阳电池特别是当下研究最热门的薄硅片太阳电池也是适用的.     

ArF准分子激光晶化非晶硅薄膜微结构研究

利用ArF准分子激光对非晶硅薄膜的表层进行晶化后,采用拉曼光谱(Raman)、透射电镜(TEM)、场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)等实验方法研究不同激光能量密度下晶化层硅薄膜微结构变化。实验结果表明:随激光能量密度的增大,薄膜结晶度增大,晶化层厚度加厚;晶粒尺寸则是先增大,直到激光能量密度增大到210 mJ/cm~2后,晶粒尺寸开始减小并且均匀性逐渐变差。最佳的激光能量密度范围为120～180 mJ/cm~2,这时薄膜表面晶化层晶粒比较均匀致密,薄膜质量较好。     

疲劳荷载下氯离子在矿渣砂浆中的传输行为研究

为了研究疲劳载荷耦合作用下氯离子在矿渣砂浆中的传输行为,通过自行设计的实验方法实现了疲劳荷载和氯离子扩散过程的同步耦合.实验中对试件施加的应力水平S分别为0.3,0.4和0.5;矿渣的掺量分别为胶凝材料的0%,10%,30%和50%;在加载过程中,采用声发射技术对试件的疲劳损伤进行三维定位的同步监测,进一步对疲劳荷载下氯离子扩散规律从三维动态的角度进行佐证.结果表明,疲劳荷载确实加速了氯离子在水泥基材料中的传输,且随着载荷的提高,其扩散程度进一步加剧;而矿渣的掺入能有效改善水泥基材料抗氯离子的侵蚀性能,其最佳掺量为胶凝材料的30%,但随着矿渣含量的提高,其对氯离子扩散的抑制效果有所减弱;与交替实验对比表明,加载过程的动态效应对氯离子在矿渣砂浆中的传输有显著影响.     

OH-根对掺铒碲酸盐玻璃光谱性质的影响

制备了5种浓度下系列不同OH^−根含量的掺铒碲酸盐玻璃样品, 测试了样品的红外吸收光谱, 分析了在不同通氧除水时间下玻璃的红外吸收系数变化情况. 测试了样品的吸收光谱, 利用Judd-Ofelt理论计算了不同铒掺杂浓度和OH^−根含量样品的光谱参量Ω _i (i = 2, 4, 6). 根据McCumber理论计算了铒离子在1532 nm处的吸收截面和Er³⁺:⁴I_13/2®⁴I _15/2跃迁峰值发射截面. 测试了样品中 Er³⁺: ⁴I_13/2®⁴I_15/2跃迁对应的荧光光谱和⁴I_13/2能级荧光寿命, 讨论了OH^−根对不同铒掺杂浓度下碲酸盐玻璃光谱性质的影响. 研究结果表明, OH^−根仅对荧光寿命和荧光峰值强度存在影响, 在Er₂O₃浓度小于1.0 mol%时, OH^−根是发生荧光猝灭的主要影响因素, 而高于这一浓度后Er³⁺离子本身的能量转移对荧光猝灭起主要作用. 而OH^−根对其他光谱性质(荧光半高宽、吸收光谱、受激发射截面等)基本没有影响.     

中国古代玻璃的起源——中国最早的古代玻璃研究

研究了西汉（公元前200年）以前不同地区的最早的中国古代玻璃．古玻璃样品出土于新疆维吾尔自治区、湖北省、湖南省、四川省、云南省、广东省和贵州省等地．用质子激发X光荧光技术、能量分散X光荧光技术和电感耦合等离子发射光谱等方法测定了玻璃的化学成分．这些古玻璃样品的化学成分属于以下玻璃系统：Na2O（K2O）-CaO—SiO2（K2O：Na2O〈1），K2O（Na2O）-CaO—SiO2（K2O：Na2O〉1），K2O—SiO2和BaO—PbO—SiO2．从考古和历史学观点讨论了这些最早的中国古代玻璃的起源，指出早期中国古代玻璃的制备技术是与中国的古代原始瓷和青铜冶炼技术相关．分析了中外古代玻璃制造技术的关系．     

Ti-O薄膜表面抗凝血及人脐静脉内皮细胞种植

利用等离子体浸没离子注入沉积(PIII-D)合成Ti-O薄膜, 并采用体外血小板粘附试验对Ti-O薄膜进行血液相容性评价. 结果表明, 晶态Ti-O薄膜表面具有良好血液相容性. 进一步的薄膜表面人脐静脉内皮细胞种植试验表明, 晶态Ti-O薄膜表面内皮细胞生长自然、正常且均匀覆盖其表面. 研究发现晶态Ti-O薄膜具有良好的内皮细胞化特性.     

Si-N-O薄膜表面微图形的制备及对内皮细胞黏附行为的影响

采用光刻技术、湿法刻蚀在(100)硅片表面制备微米级沟槽图形结构, 并运用非平衡磁控溅射(UBMS)设备在图形表面沉积Si-N-O系薄膜, 最终得到Si-N-O薄膜表面微图形. 运用表面轮廓仪对微图形结构尺寸进行了表征, 采用X射线光电子能谱(XPS)对Si-N-O薄膜的成分结构进行了检测, 应用静态接触角测量评价了样品表面的亲疏水性, 运用体外内皮细胞粘附及Alamar blue实验评价Si-N-O薄膜表面微图形对内皮细胞粘附、取向及增殖等细胞行为的影响. 实验结果发现图形样品表面的内皮细胞数量和活性优于平面样品. 图形对培养1 d的内皮细胞取向有明显的引导作用, 细胞多沿与沟槽平行方向生长; 3 d后多数内皮细胞跨过沟槽区域相互融合, 细胞活性仍显著优于平面样品. 实验表明样品表面的微图形化可有效促进了内皮细胞在样品表面的附着与增殖生长.     

玻璃的相图结构模型

提出了玻璃的相图结构模型，并对之进行了讨论，在不同玻璃系统中用实验数据证实了所提出的玻璃相图结构模型的正确性。     

纳米薄膜及相应三维结构的构建、特性及应用

纳米薄膜是纳米材料家族一个新兴的成员,由于其特征厚度介于原子以及微米量级之间且具有高比表面积,纳米薄膜展现出了与宏观材料不同的特殊性质.纳米薄膜可以进行人为的操控甚至从衬底上脱离成为独立的薄膜.纳米量级的厚度使得该薄膜容易图形化以及加工成为复杂的二维、三维微纳结构.本文综述了纳米薄膜研究领域近年来的研究成果,包括各类性质研究和潜在应用方面的探索.纳米薄膜及相应三维结构在电学、光学、磁学、微纳机电等领域的广泛应用前景将使其成为纳米材料与器件研究领域一个重要的研究方向.     

电子束物理气相沉积钇钛合金薄膜的组分和厚度分布

大面积薄膜的组分和厚度分布是实际工艺中最为关心的问题之一. 利用实验和直接模拟Monte Carlo(DSMC)方法, 分别研究了双电子束和三电子束物理气相沉积(EBPVD)中, 钇和钛蒸气原子的三维低密度、非平衡射流, 获得了它们在100和150 mm单晶硅基片表面的沉积厚度和组分的分布. DSMC结果与钇和钛的蒸发速率的石英晶振探头原位测量值, 沉积薄膜厚度分布的台阶仪和Rutherford背散射仪的测量数据, 沉积薄膜组分分布的Rutherford背散射仪和电感耦合等离子体原子发射光谱仪测量值, 均相符甚好. 这表明通过DSMC方法与精细测量相结合, 可在原子水平上实现EBPVD输运工艺的定量预测和设计.     

掺稀土光子玻璃近中红外发光与激光

掺稀土光子玻璃在光纤通信、激光雷达、远程遥感、红外探测以及生物医疗等领域有着重要的应用前景.目前,所广泛采用的石英基光子玻璃存在稀土掺杂量低、发光带宽窄、声子能量大和增益系数低等本征因素,制约着相关材料和元器件的发展.因此,研究和发展新型光子玻璃和光纤以适应新波段尤其是近中红外材料与器件的需求非常必要.本文概述了掺稀土光子玻璃在光纤放大器和光纤激光器中的重要应用,归纳了实现近中红外发光与激光对稀土离子和基质材料的基本要求,重点阐述了发射波长在1.0,1.5,2.0和3.0?m波段掺稀土光子玻璃及光纤与元器件的最新研究进展,指出了掺稀土光子玻璃近中红外发光与激光所面临的挑战,对其未来的应用和发展方向做出了展望.