基于TDLAS和ICL的紧凑中红外痕量气体探测系统

为了实现基于可调谐激光吸收光谱技术的高检测灵敏度、低功耗、小型中红外痕量气体传感器设计,结合锑化镓(GaSb)ICL和紧凑型多反射气体吸收气室(MPC)研制了基于不同结构传感光学核的两个小型TDLAS传感系统。两个传感光学核的总功率消耗为3.7 W,并通过探测甲烷(CH4)和甲醛(CH2O)分别验证了双层结构和单层结构系统的性能。实验结果表明:CH4和CH2O系统的检测灵敏度分别为5.0nL/L和3.0nL/L,测量精度分别为1.4nL/L和1.0nL/L。此外,相同配置情况下将两种结构系统应用于甲、乙烷(C2H6)同步检测,通过对校园环境中甲、乙烷进行连续66h的监测试验,验证了设计的紧凑型中红外痕量气体检测系统能够稳定有效地工作,基本满足目前民用气体测量的稳定可靠、精度高、抗干扰能力强等要求。     

连续循环固定床光催化反应器动力学研究(1)操作参数对光催化效率的影响

本工作对连续循环固定床光催化氧化水处理系统，系统地考察了操作参数对光催化氧化效率的影响。结果表明，流体流速显著地影响光催化效率，液相、气相流速分别达到280L/h和100L/h时，模拟反应物达到最好的降解率；在一定条件下反应体系的光催化效率存在饱和行为；增加光强度明显提高反应速度；溶液pH值影响很少，大于10或小于4，光催化效率都较高；添加H2O2可以提高有机物的降解速度。     

基于二氧化钒的动态可调谐的红外线超宽带吸收器

设计了一种基于二氧化钒的动态可调谐的红外线超宽带吸收器。数值模拟表明：对于横磁(TM)波,当入射角由0°增加到60°时,在17～55μm波长范围内,吸收器的吸收率可以保持在90%左右;对于横电(TE)波,当入射角由0°增加到55°时,在10～55μm波长范围内,依然可以实现90%左右的高效吸收;当TM波或TE波垂直入射时,在16～60μm波段,吸收率大于90%,吸收带宽可以达到54μm。当二氧化钒的电导率从20 S/m逐渐变化到2×10⁵ S/m时,超宽带吸收器可转换为多峰吸收器。与之前报道过的基于二氧化钒的吸收器相比,所设计的吸收器的带宽和可调性得到了显著改善。该吸收器有望在偏振探测器、热辐射器、红外传感器等领域中得到应用。     

热透镜显像现象研究

本文报导了弱探测光在热透镜介质中传播时出现的一种光感应现象。实验研究了探测光出射光斑中的暗斑与介质中热透镜的对应关系，并分析了该现象产生的机理。     

磁控共溅射GaAs/SiO2细小纳米颗粒镶嵌材料的结构和非线性光学性质

应用磁控共溅射技术和后退火方法制备了GaAs/SiO2纳米颗粒镶嵌薄膜,并分别应用原子力显微镜、X射线衍射和卢瑟福背散射实验来观测薄膜的形貌、相结构和化学组分.结果表明GaAs纳米颗粒的平均直径很小(约为1.5～3.2nm),且均匀地分布于SiO2之中,薄膜中的GaAs和SiO2组分都符合化学计量关系.应用脉冲激光高斯光束对薄膜的光学非线性进行了Z扫描测试和分析.结果表明,薄膜的三阶光学非线性折射率系数和非线性吸收系数都由于量子限制效应而大大地增强,在非共振条件下,它们分别约为4×10-12m2/W和2×10-5m/W,在准共振的条件下,它们分别约为2×10-11m2/W和-1×10-4m/W.     

噪声免疫腔增强光外差分子光谱技术综述

噪声免疫腔增强光外差分子光谱技术(NICE-OHMS)结合了频率调制光谱和腔增强吸收光谱两种技术,是目前探测灵敏度最高的激光吸收光谱技术。首先介绍NICE-OHMS技术的基本原理和实现过程,然后概括其发展现状,重点介绍各个课题组采用的激光源、腔的精细度等关键参数,及其对探测灵敏度的影响,最后提出限制NICE-OHMS技术探测灵敏度的主要因素及其解决方案。     

基于频率锁定的腔衰荡光谱技术及其在镜面反射率测量中的应用

腔衰荡光谱技术(CRDS)由于其具有高灵敏度、高精度、装置简单等特点,被广泛应用于痕量气体检测、镜面反射率测量等领域。建立了一套基于连续波频率的腔衰荡光谱(CW- CRDS)装置,基于Pound-Drever-Hall(PDH)频率锁定技术将激光器的频率锁定到光学腔的纵模上,从而保证了激光功率到腔模的高效耦合。通过观测不同的声光调制器(AOM)关断频率对应的透射信号,得到光路最佳关断频率为60 kHz。使用该系统测量了光学腔腔镜的反射率,通过与非锁定情况下测量得到的结果进行对比,得出锁定后的结果漂移减小,误差也压缩为非锁定情况下的1/3。     

量子相位算符的不确定关系及其演化方程

量子相位算符已经被很多科学院所研究，其定义也有多种多样，其中最具代表性的是Ｓｕｓｓｋｉｎｄ，Ｇｌｏｇｏｗｅｒ定义的相位算符以及Ｐｅｇｇ，Ｂａｒｎｅｔｔ定义的相位算符，本文从不确定关系角度出发，证明在不确定关系上，前者将优于后者。进一步地研究发现：二者的随时间演化的方程具有相同的形式。