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高功率脉冲氙灯放电可靠性提升

中国激光 2024年

作者：刘凌宇张志祥王利潘峰刘强谢静张攀政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中国科学院大学材料与光电研究中心上海激光电源设备有限责任公司

高功率脉冲氙灯是高功率激光装置放大器的重要组件之一，其放电可靠性直接影响装置激光输出能量的稳定性。实验揭示了氙灯两端的峰值振荡电压对氙灯放电成功率的直接影响，提出并实验验证了通过适当增加放电回路缆线长度、优化主放电电... 详细信息

高功率脉冲氙灯是高功率激光装置放大器的重要组件之一，其放电可靠性直接影响装置激光输出能量的稳定性。实验揭示了氙灯两端的峰值振荡电压对氙灯放电成功率的直接影响，提出并实验验证了通过适当增加放电回路缆线长度、优化主放电电感处并联电阻大小、在氙灯两极并联小电容三种方法有效提高峰值振荡电压进而提高氙灯放电可靠性的技术方案，为高功率激光装置提升氙灯放电可靠性和输出能量稳定性提供了参考。采用上述方法，放大器工作电压为14 kV对应的氙灯峰值振荡电压从优化前的26.9 kV提升到34kV，理论氙灯放电成功率达到100%。

关键词：高功率脉冲氙灯高功率激光装置氙灯放电峰值振荡电压放电可靠性

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对我国重力学未来发展的几点思考

中国科学院院刊 2024年第5期39卷 881-890页

作者：孙和平中国科学院精密测量科学与技术创新研究院大地测量与地球动力学国家重点实验室武汉430077 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

随着现代科技的发展,重力学与地震学、地质学、基础物理学、地球动力学、水文学、海洋学和天文学等众多学科交叉融合并蓬勃发展,是服务国家测绘基准、资源勘探、军事安全及灾害监测等战略需求和基础地球科学问题研究的关键学科,因此掌... 详细信息

随着现代科技的发展,重力学与地震学、地质学、基础物理学、地球动力学、水文学、海洋学和天文学等众多学科交叉融合并蓬勃发展,是服务国家测绘基准、资源勘探、军事安全及灾害监测等战略需求和基础地球科学问题研究的关键学科,因此掌握重力学的核心技术是国家核心竞争力的重要体现。文章在分析我国重力学学科发展的历史、现状、机遇与挑战的基础上,提出了重力学学科未来发展方向与重点思考内容,涉及海陆天空一体化的立体重力观测技术,海陆天空统一的大地测量重力基准网,地球系统质量迁移与青藏高原动力学问题研究,面向国防安全与太空的重力学,以及发展人工智能等新技术在重力学研究中的应用等。

关键词：重力学海陆天空一体化重力基准

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大口径碳化硅机器人柔性磨削去除特性研究

光学技术 2024年第3期50卷 379-384页

作者：赵鹏玮王东方张金平张珑郑列华中国科学院上海技术物理研究所光电制造工程中心上海200080 中国科学院大学北京100049 苏州拓坤光电科技有限公司江苏太仓215400

我国空间遥感、深空探测、空间战略装备等国家重大工程的快速实施,对大口径复杂曲面光学元件的高效制造提出了要求。为了提高光学加工中研磨阶段的效率,提出了基于工业机器人的柔性磨削技术。分析并比较柔性磨削技术与传统刚性磨削、传... 详细信息

我国空间遥感、深空探测、空间战略装备等国家重大工程的快速实施,对大口径复杂曲面光学元件的高效制造提出了要求。为了提高光学加工中研磨阶段的效率,提出了基于工业机器人的柔性磨削技术。分析并比较柔性磨削技术与传统刚性磨削、传统研磨技术的差异,提出了等体积去除模型并验证其正确性。研究了磨削去除体积与驻留时间、压力以及转速的关系。实验条件下,柔性磨削去除效率为0.59mm^(3)/s,高于传统小磨头研磨效率8.4×10^(-2)mm^(3)/s。论文提出的柔性磨削技术为大口径碳化硅空间反射镜高效磨削提供一条新技术途径。

关键词：光学加工非球面精密磨削柔性磨削等体积去除

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单纳米粒子表面的甲醇电催化氧化过程

Chinese Journal of Catalysis 2024年第2期57卷 59-67页

作者：周湘淇李丽丽王俊刚李展波邵希吉程付鹏张林娟王建强 Akhil Jaing 林涛静超中国科学院上海应用物理研究所中国科学院微观界面物理与探测重点实验室中国上海201800 上海应用技术大学化学与环境工程学院中国上海201418 深圳技术大学新材料与新能源学院中国广东深圳518118 山东大学晶体材料国家重点实验室晶体材料研究院中国山东济南250100 湖南师范大学化学化工学院化学生物学及中药分析教育部重点实验室中国湖南长沙410081 韶关学院智能工程学院物理系中国广东韶关512005 诺丁汉大学药学院再生医学与细胞诊疗生物电子实验室英国诺丁汉中国科学院大学中国北京100049

由于全球资源短缺和环境污染等问题日益加剧,开发利用洁净高效的新能源已成为当今社会研究热点.其中,直接甲醇燃料电池(DMFC)具有低温启动、无需重整制氢、洁净环保和体积小巧等特性,展现出较好的应用前景.DMFC的阳极反应为甲醇氧化反应... 详细信息

由于全球资源短缺和环境污染等问题日益加剧,开发利用洁净高效的新能源已成为当今社会研究热点.其中,直接甲醇燃料电池(DMFC)具有低温启动、无需重整制氢、洁净环保和体积小巧等特性,展现出较好的应用前景.DMFC的阳极反应为甲醇氧化反应,甲醇的完全氧化涉及到复杂的六步电子转移反应过程.揭示甲醇氧化的反应路径与机理,阐明催化剂的真实活性中心以及毒化效应,对于高效催化剂的设计和制备至关重要.随着纳米技术的发展,在单颗粒水平对纳米催化剂进行表征受到了越来越多的关注.因此,亟需发展具有高灵敏度的原位界面表征方法,实现纳米尺度的精准测量,排除催化剂平均效应,获取纳米表界面真实的催化反应信息.本文结合纳米等离子共振散射光谱与电化学技术,获得了单个纳米催化剂的同步光电响应信号,实现单颗粒水平纳米粒子表面化学、电化学反应过程(如电荷转移、分子吸附等)的高灵敏监测,揭示纳米尺度表界面催化反应机制.利用这一技术,动态监测了单个金/铂包金纳米颗粒表面的甲醇氧化过程.结果表明,在金纳米颗粒表面,甲醇氧化主要通过HCOOH路径,生成产物为HCOOH或CO_(2).其中,反应中间体与羟基离子的竞争性吸附起到重要作用,反应决速步为Au-OH和Au-CHO的共吸附.而铂催化甲醇氧化主要经过CO路径,决速步为Pt-OH和Pt-CO氧化生成Pt-COOH过程.此外,观测到金和铂氢氧化物为催化反应的活性物种,进一步证实了金属氧化物对于催化活性的钝化作用.结合密度泛函理论模拟,明确了甲醇氧化反应中间体吸附与金属氢氧化物演变之间的内在联系.综上,本文利用纳米等离子共振散射光谱,原位监测了单个纳米粒子表面的甲醇电催化氧化过程,实现了催化剂真实活性物种演变与失活过程的直接观测,揭示了不同催化剂表面的决速步骤,为提高催化反应效率提供了更加准确的反应信息.本文将有益于纳米等离子共振散射光谱在电催化反应高灵敏监测方面的广泛应用,并为高效甲醇催化剂的制备提供参考.

关键词：单个纳米粒子检测暗场显微镜等离子体共振散射光谱甲醇氧化反应纳米电化学

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粗糙铝表面光谱偏振BRDF的测量与建模

河南师范大学学报（自然科学版） 2024年第3期52卷 113-118,I0004-I0006页

作者：刘彦磊刘子龙周孝好中国计量科学研究院国家计量科学数据与能源计量中心北京100029 中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室上海200083

金属铝在航空航天、军事国防、电子通信等领域具有重要应用,对铝材料表面光谱偏振散射特性的研究有助于丰富材料的光学信息,能够为铝材料的应用提供数据支撑.首先基于一套传统双向反射分布函数(bidirectional reflectance distribution ... 详细信息

金属铝在航空航天、军事国防、电子通信等领域具有重要应用,对铝材料表面光谱偏振散射特性的研究有助于丰富材料的光学信息,能够为铝材料的应用提供数据支撑.首先基于一套传统双向反射分布函数(bidirectional reflectance distribution function,BRDF)测量装置在近红外波段测量了粗糙铝表面的光谱偏振BRDF,并分析了入射天顶角、粗糙度等因素对测量结果的影响.测量结果表明:入射角、波长、偏振态和表面粗糙度对BRDF有显著影响.其次,分别采用Beckmann分布和指数分布概率密度分布函数建立了BRDF模型,并对实验结果进行了拟合.通过对比能够发现:对于同一样品和相同入射条件,不同的模型能够得到不同的拟合结果;对于不同粗糙度的样品采用不同的模型可能得到更好的拟合结果.

关键词：光谱偏振铝粗糙度近红外双向反射分布函数模型

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飞秒激光动态振荡扫描实现石英玻璃高效刻蚀

中国激光 2024年

作者：高程远高文海廖洋杜鹃谢少明陈聪刘科彭宇杰冷雨欣中国科学院大学杭州高等研究院物理与光电工程学院上海大学微电子学院中国科学院上海光学精密机械研究所强场激光物理国家重点实验室

飞秒激光刻蚀加工具有精度高、热效应小等优势，但较低的去除效率成为阻碍该技术广泛应用的瓶颈问题。近年来，优化激光扫描策略以提升加工效率的研究吸引了广泛关注。为提升石英玻璃表面微槽刻蚀的效率，本文提出振镜高速扫描和运动平... 详细信息

飞秒激光刻蚀加工具有精度高、热效应小等优势，但较低的去除效率成为阻碍该技术广泛应用的瓶颈问题。近年来，优化激光扫描策略以提升加工效率的研究吸引了广泛关注。为提升石英玻璃表面微槽刻蚀的效率，本文提出振镜高速扫描和运动平台慢速直写相结合的复合扫描策略：在运动平台实现预定轨迹划刻的同时，激光焦斑在扫描振镜控制下高速振荡扫描。实验表明，平台移动速度和扫描振荡幅度等参数对石英玻璃表面微槽刻蚀的效率有显著影响。与传统激光刻写相比，在相同激光功率和相同移动速度下，基于动态振荡扫描的刻写深度有超过10倍的提升。进一步地，我们还验证了该技术具有对微槽截面形状进行调控的能力。基于动态振荡扫描的高效激光划刻技术有望为各种表面微结构的高效加工提供新的机遇。

关键词：激光加工飞秒激光动态振荡扫描表面微槽加工高效激光划刻

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超宽带高阈值色散调控超快激光薄膜研究进展

光学学报 2024年

作者：邵建达贾琳柳畅徐天泽陈宇王胭脂中国科学院上海光学精密机械研究所薄膜光学实验室中国科学院大学材料科学与光电技术学院国科大杭州高等研究院上海科技大学物质科学与技术学院

超强超短激光、阿秒激光在前沿基础科学、生命医学、国民经济及国防安全等领域具有巨大的应用价值，也是当前国际科技竞争的重大前沿领域。超快激光薄膜作为激光系统中光束方向控制、色散调控的关键元件，其反射率、带宽、色散控制以及... 详细信息

超强超短激光、阿秒激光在前沿基础科学、生命医学、国民经济及国防安全等领域具有巨大的应用价值，也是当前国际科技竞争的重大前沿领域。超快激光薄膜作为激光系统中光束方向控制、色散调控的关键元件，其反射率、带宽、色散控制以及抗激光损伤能力等综合性能是制约超快激光脉冲输出的关键因素，一直以来都是激光薄膜领域的研究热点。本文从理论设计、精密制备、损伤特性以及系统应用等方面详细综述了超快激光薄膜的研究进展，并简要展望了超快激光薄膜的发展趋势。

关键词：超快激光薄膜色散调控激光损伤超强超短阿秒脉冲超快激光

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百瓦级中红外光纤随机激光放大

中国激光 2024年第5期51卷 12-18页

作者：高旺城马瑞全欣陈宇范滇元刘军深圳大学微纳光电子学研究院二维材料光电科技国际合作联合实验室广东深圳518060 中国科学院高功率激光物理重点实验室上海201800

中红外波段高功率激光光源在工业加工和生物医疗等领域中有着广泛的应用。报道了基于主振荡器功率放大器(MOPA)结构的百瓦级中红外连续波光纤随机激光器,获得了最高输出功率为100.40 W、斜率效率为47.8%、波长为1980 nm的连续波激光输... 详细信息

中红外波段高功率激光光源在工业加工和生物医疗等领域中有着广泛的应用。报道了基于主振荡器功率放大器(MOPA)结构的百瓦级中红外连续波光纤随机激光器,获得了最高输出功率为100.40 W、斜率效率为47.8%、波长为1980 nm的连续波激光输出。得益于MOPA结构中光纤随机激光种子源在激光放大过程中的光谱带宽保持特性,100.40 W激光输出时的3 dB光谱带宽仅为~0.2 nm。激光器的短时时域强度波动和长时功率波动均表现出优良的稳定性。所提实验技术方案和实验结果有望进一步拓宽中红外高功率光纤随机激光器的应用范围。

关键词：激光器光纤随机激光器高功率激光器瑞利散射中红外激光器高稳定性

早期阶段大质量团块中的HCN、HNC、HCO^(+)和CN化学性质研究

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天文学报 2024年第4期65卷 113-134页

作者：李宏杰何玉新周建军加尔肯·叶生别克周冬冬新疆大学物理科学与技术学院乌鲁木齐830046 中国科学院新疆天文台乌鲁木齐830011 中国科学院射电天文重点实验室南京210023 新疆射电天体物理重点实验室乌鲁木齐830011

选择67个相对孤立的大质量恒星形成团块,使用4种分子谱线(HCN(1-0)、HNC(1-0)、HCO^(+)(1-0)和CN(1-0),括号中的1-0代表分子从转动能级1跃迁到转动能级0)和红外波段数据,研究它们的整体化学性质.通过对源的积分强度、柱密度、分子丰度... 详细信息

选择67个相对孤立的大质量恒星形成团块,使用4种分子谱线(HCN(1-0)、HNC(1-0)、HCO^(+)(1-0)和CN(1-0),括号中的1-0代表分子从转动能级1跃迁到转动能级0)和红外波段数据,研究它们的整体化学性质.通过对源的积分强度、柱密度、分子丰度和丰度比在不同演化阶段的统计,发现大质量恒星形成团块CN(1-0)、HCO^(+)(1-0)、HCN(1-0)和HNC(1-0)的积分强度和柱密度中值随着演化阶段的增加都呈现增加趋势,这与理论预期相符.然而单一分子进行的柱密度和丰度统计结果存在较大的误差,用以示踪的演化阶段有很大的局限性.I(CN)/I(HNC)、I(CN)/I(HCN)和I(HCN)/I(HCO^(+))的积分强度比随演化阶段递增(I代表分子的积分强度),是潜在的用来示踪大质量恒星形成团块演化的探针;N(CN)/N(H2)、N(HNC)/N(H2)和N(HCN)/N(HCO^(+))的中值随演化阶段单调递增(N代表分子的柱密度),有希望作为示踪大质量恒星演化的化学探针.需要注意的是由于研究工作观测数据的限制,不能获得各分子的光学厚度,受光学厚度影响得不到可靠的柱密度,从而得不到可靠的丰度,最终影响对丰度比化学时钟的检验.

关键词：星际介质:分子星际介质:丰度恒星:形成星际介质:谱线与谱带

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