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高稳定高光光效率的Yb∶YAG单薄片再生放大器

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中国激光 2024年第2期51卷 39-44页

作者：石玉森李祖强潘雪肖奇汤晓云卢兴华王江峰张攀政姜有恩范薇李学春朱健强中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室上海201800 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

薄片激光器可以实现高峰值功率、高平均功率、高光束质量的激光输出,是高重复频率皮秒泵浦源的关键技术之一。基于Yb∶YAG单薄片激光模块设计并搭建了再生放大系统,连续泵浦下获得了平均功率为40.9 W、重复频率为1 kHz、脉冲宽度为3.4 n... 详细信息

薄片激光器可以实现高峰值功率、高平均功率、高光束质量的激光输出,是高重复频率皮秒泵浦源的关键技术之一。基于Yb∶YAG单薄片激光模块设计并搭建了再生放大系统,连续泵浦下获得了平均功率为40.9 W、重复频率为1 kHz、脉冲宽度为3.4 ns的激光输出,水平方向上的光束质量因子(M_(x)^(2))和竖直方向上的光束质量因子(M_(y)^(2))分别为1.12和1.10。基于腔内光束指向主动控制技术,2 h输出的平均功率稳定性峰谷(PV)值和均方根(RMS)值分别为6.42%和0.56%。在600μs脉冲泵浦情形下,光光效率达16.1%。在10 kHz重复频率下,获得了53.3 W的高平均功率的激光输出,M_(x)^(2)和M_(y)^(2)分别为1.07和1.06。

关键词：激光器薄片激光器再生放大器脉冲泵浦激光稳定性

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基于高阶准离散汉克尔变换的光束整形算法

光学学报 2024年第7期44卷 196-204页

作者：余惠丁新辉李大为周琼吕凤年卢兴强中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室上海201800 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

针对具有圆对称结构特征的光束,提出了一种基于高阶准离散汉克尔变换的光束整形算法。与传统Gerchberg-Saxton算法相比,相同条件下,该算法能够在较少的迭代次数内实现快速收敛,并大幅节省计算时间(约100倍),利用该算法设计的衍射光学元... 详细信息

针对具有圆对称结构特征的光束,提出了一种基于高阶准离散汉克尔变换的光束整形算法。与传统Gerchberg-Saxton算法相比,相同条件下,该算法能够在较少的迭代次数内实现快速收敛,并大幅节省计算时间(约100倍),利用该算法设计的衍射光学元件呈圆对称分布,结构简单、更易于加工;此外,设计实验对目标光束整形,验证了该算法的可行性,实验结果光强分布较好,为衍射光学元件的设计和加工提供了重要的指导意义。

关键词：物理光学汉克尔变换光束整形算法 Gerchberg-Saxton算法衍射光学元件

高功率激光装置前端和预放大系统精密调控技术进展

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中国激光 2024年第11期51卷 72-91页

作者：范薇汪小超王江峰黄大杰卢兴华陈伟张雨佳张天宇李学春朱健强中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室上海201800 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

高功率激光装置是研究激光聚变和高能量密度物理的重要技术手段之一。激光聚变点火对激光装置的能量控制精度、时间功率曲线的控制能力、光谱的控制以及近远场光束质量的控制等都提出了极高的要求,这些参数都能直接影响到激光聚变的物... 详细信息

高功率激光装置是研究激光聚变和高能量密度物理的重要技术手段之一。激光聚变点火对激光装置的能量控制精度、时间功率曲线的控制能力、光谱的控制以及近远场光束质量的控制等都提出了极高的要求,这些参数都能直接影响到激光聚变的物理实验结果。国内高功率激光装置的前端和预放大系统在过去60余年取得了巨大进步,从最初单一的时间波形控制和同步静态控制发展到了当前的激光光束的高稳定全域主动控制。综述了神光II系列激光装置前端和预放大激光系统的精密调控技术的发展历程。

关键词：激光技术激光聚变激光驱动器高功率激光装置激光调控

金属氢化物中质子耦合电子转移反应的理论研究

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Chinese Journal of Chemical Physics 2024年第2期37卷 199-210,I0102页

作者：刘晓云但晓寒史强中国科学院化学研究所分子动态与稳态结构国家重点实验室北京分子科学国家研究中心北京100190 中国科学院大学北京100049

金属-氢配合物在多种催化反应中起着重要作用最近的研究表明,与吡啶基团共价连接的钨氢配合物可以发生协同的质子耦合电子转移反应.本文使用密度泛函理论和非绝热速率理论研究了该类弱氢键体系中的协同质子耦合电子转移反应.首先通过密... 详细信息

金属-氢配合物在多种催化反应中起着重要作用最近的研究表明,与吡啶基团共价连接的钨氢配合物可以发生协同的质子耦合电子转移反应.本文使用密度泛函理论和非绝热速率理论研究了该类弱氢键体系中的协同质子耦合电子转移反应.首先通过密度泛函理论构建了金属-氢配合物质子自由度的二维势能面.然后求解薛定方程得到了波函数和振动能级,并用于分析各对振动态之间的跃迁速率和总的速率常数.结果表明,由于质子给体-受体之间距离的热涨落,即使在质子给体和受体之间仅存在弱氢键的情况下,协同质子耦合电子转移反应和总反应速率常数也可以得到显著增强.

关键词：质子耦合电子转移速率常数密度泛函理论计算非绝热跃迁

深冷循环对SiC/Al复合材料宏微观残余应力的影响

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金属学报 2024年第8期60卷 1031-1042页

作者：谷黎明冯效铭于朝张峻凡刘振宇何伦华卢怀乐李小虎王晨张晓东肖伯律马宗义中国科学院金属研究所、师昌绪先进材料创新中心沈阳110016 中国科学技术大学、材料科学与工程学院沈阳110016 散裂中子源科学中心东莞523803 中国科学院物理研究所、北京凝聚态物理国家研究中心北京100190 松山湖材料实验室东莞523808 中国科学院高能物理研究所北京100049

铝基碳化硅(SiC/Al)复合材料因其高比模量、高比强度和良好尺寸稳定性等特点广泛应用于精密光学领域。SiC/Al复合材料热处理过程中产生的宏/微观残余应力是影响其尺寸稳定性的关键因素。为了阐明残余应力的降低方法和效果,提高精密光学... 详细信息

铝基碳化硅(SiC/Al)复合材料因其高比模量、高比强度和良好尺寸稳定性等特点广泛应用于精密光学领域。SiC/Al复合材料热处理过程中产生的宏/微观残余应力是影响其尺寸稳定性的关键因素。为了阐明残余应力的降低方法和效果,提高精密光学零件的尺寸稳定性,本工作使用中子衍射和有限元模拟,分析了深冷循环处理对于体积分数为35%的SiC/6092Al复合材料在退火状态下宏微观残余应力的影响,研究了深冷循环次数、样品尺寸、增强相颗粒尺寸和深冷循环温度差等影响因素。结果表明,深冷循环能引起基体塑性应变,从而显著降低退火态SiC/Al复合材料的相应力,并且随着深冷循环次数的增加,单次循环相应力降低效果减弱。深冷循环导致的塑性应变集中在颗粒周围的基体,主要影响颗粒和周围基体的相应力大小,与样品尺寸无明显关联,并且深冷循环不增加退火态样品的宏观残余应力。复合材料多次深冷循环后的相应力降低量与SiC颗粒尺寸无关,并且,多次深冷循环对相应力的降低效果与深冷循环温度差关系较小,100~-196℃和200~-196℃进行多次深冷循环对相应力的改变十分接近。

关键词：深冷循环中子衍射残余应力有限元方法代表性体积单元

高功率激光系统中调制光束的复杂非线性传输效应

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中国激光 2024年第11期51卷 131-142页

作者：刘雨欣焦兆阳王宏昌孙明营朱健强中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理联合实验室上海201800 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

非线性光场增强是导致高功率激光装置终端光学元件损伤的主要原因之一。系统地研究单缺陷的精细形貌以及双缺陷的三维空间分布对调制光束的非线性演变规律的影响,发现了多种非线性传输新现象并揭示了其产生机制。仿真结果表明:边缘陡峭... 详细信息

非线性光场增强是导致高功率激光装置终端光学元件损伤的主要原因之一。系统地研究单缺陷的精细形貌以及双缺陷的三维空间分布对调制光束的非线性演变规律的影响,发现了多种非线性传输新现象并揭示了其产生机制。仿真结果表明:边缘陡峭的单一缺陷会产生双峰热像,这打破了传统认知中缺陷和热像在纵向的共轭关系;双缺陷间的相互作用导致双缺陷中轴位置上额外热像峰的出现,打破了缺陷和热像在横向的一一对应关系。系列研究结果表明了调制光束非线性传输的复杂性,上游缺陷的精细形貌差别和相互干涉均可能使得下游产生额外的光场强区,强度得到进一步增强,最终导致基于原有关于B积分和热像认知的驱动器非线性控制策略失效。本研究结果加深了对复杂非线性光场传输规律的认知,不仅有助于优化装置中终端元件的排布,而且对高功率激光装置中大口径光学元件缺陷的精密检测和评估提出了新的要求,为高功率激光装置的终端负载能力提高提供了重要技术参考。

关键词：高功率激光驱动器非线性传输效应缺陷光场调制自聚焦

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作物生长模型研究现状与展望

农业机械学报 2024年第2期55卷 1-15,27页

作者：蒙继华王亚楠林圳鑫方慧婷中国科学院空天信息创新研究院北京100094 可持续发展大数据国际研究中心北京100094 中国科学院大学北京100049

作物生长模型由最初的作物生长发育模型发展到农业决策支持模型,在科学研究、农业管理、政策制定等方面发挥着越来越重要的作用。本文首先回顾了作物生长模型的发展过程,并按照模型主要驱动因子,将作物生长模型分为土壤因子、光合作用... 详细信息

作物生长模型由最初的作物生长发育模型发展到农业决策支持模型,在科学研究、农业管理、政策制定等方面发挥着越来越重要的作用。本文首先回顾了作物生长模型的发展过程,并按照模型主要驱动因子,将作物生长模型分为土壤因子、光合作用因子和人为因子驱动3类并分别进行了归纳阐述;然后对典型的模型分别从模型模块、时空尺度、可模拟的作物类型等方面进行列表式对比;并对作物生长模型在气候变化评估、生产管理决策支持、资源管理优化等方面的应用,以及面临的极端条件、复杂农业景观和模型复杂度等挑战进行了总结,在此基础上认为遥感数据同化和孪生农场是其发展方向。

关键词：作物生长模型长势监测作物估产驱动因子遥感孪生农场

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地球大数据缘起和进展

科学通报 2024年第1期69卷 58-67页

作者：郭华东梁栋可持续发展大数据国际研究中心北京100094 中国科学院空天信息创新研究院北京100094 中国科学院大学北京101408

进入信息时代以来,数据总量呈爆炸式增长,数据的类型、结构、维度也更加复杂多样,远远超出了传统数据库的管理和处理能力,逐渐向“大数据”方向转变.大数据是用于描述超出常规处理能力的数据集术语,其内涵不仅包含海量的数据本身,也包... 详细信息

进入信息时代以来,数据总量呈爆炸式增长,数据的类型、结构、维度也更加复杂多样,远远超出了传统数据库的管理和处理能力,逐渐向“大数据”方向转变.大数据是用于描述超出常规处理能力的数据集术语,其内涵不仅包含海量的数据本身,也包含对这些数据集的存储、处理与分析方法.当前,大数据已经成为国家信息主权的体现,并已在人类社会发展中发挥重要作用^([1,2]).

关键词：大数据传统数据库数据集人类社会发展数据总量处理与分析信息时代常规处理

多肽功能化亲和微球的制备与线粒体高选择性分离分析

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色谱 2024年第6期42卷 555-563页

作者：陈建徐坤高涵赵睿黄嫣嫣北京分子科学国家研究中心中国科学院化学研究所中国科学院活体分析化学重点实验室北京100190 中国科学院大学北京100049

线粒体作为细胞物质和能量代谢的主要细胞器,在维持细胞生理稳态中发挥关键作用,进而与诸多疾病的发生发展密切相关。从高度复杂的细胞组分中特异性分离分析线粒体,对于其功能解析、分子机制研究和化学干预具有重要意义,但仍存在困难与... 详细信息

线粒体作为细胞物质和能量代谢的主要细胞器,在维持细胞生理稳态中发挥关键作用,进而与诸多疾病的发生发展密切相关。从高度复杂的细胞组分中特异性分离分析线粒体,对于其功能解析、分子机制研究和化学干预具有重要意义,但仍存在困难与挑战。本研究以靶向多肽为识别元件,开展了线粒体亲和分离新材料的设计、合成和分析应用研究。以与线粒体膜具有特异性相互作用的线粒体穿透肽(mitochondrial penetrating peptide,MPP)为识别元件,通过引入空间手臂分子,设计合成了多肽亲和配基。以表面富含醛基的聚合物基质微球(matrix beads,MB)为亲和基质,建立了基于胺甲基化反应的多肽功能化亲和微球制备方法,该方法具有修饰反应条件温和、配基修饰效率高的特点。将所构建的亲和微球MB@MPP用于细胞破碎液中线粒体的直接分离,实现了完整线粒体的快速、高选择性和无损捕获。与商品化分离试剂盒相比,MB@MPP捕获的线粒体中标志蛋白富集效率更高,纯度更好。基于多肽功能化微球对线粒体高选择性分离能力,以线粒体代谢所需关键辅酶的前体小分子色氨酸和核黄素为目标,进一步建立了基于液相色谱-串联质谱的线粒体中活性小分子的分析检测方法,实现了激酶激动剂刺激前后线粒体中活性小分子含量及其动态变化分析,为线粒体功能解析和相关疾病分子机制研究提供了方法基础。

关键词：多肽亲和识别分离材料线粒体复杂体系液相色谱-串联质谱